多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)王豐哲;劉清泉;常永強(qiáng);李偉杰【摘要】某商業(yè)樓由于鄰近地鐵站房，部分結(jié)構(gòu)無(wú)法落地，故對(duì)無(wú)法落地的部分選用了多層吊掛鋼結(jié)構(gòu).結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)的施工方法進(jìn)行探索總結(jié)，制訂了相對(duì)應(yīng)的施工方案，并通過(guò)虛擬仿真技術(shù)對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行模擬分析來(lái)論證施工方案的可行性，同時(shí)，對(duì)施工變形進(jìn)行預(yù)控來(lái)提高施工操作的安全性，降低了施工成本.【期刊名稱(chēng)】《建筑施工》【年(卷)，期】2015(000)012【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P1406-1408)【關(guān)鍵詞】商業(yè)建筑;多層吊掛鋼結(jié)構(gòu);虛擬仿真;施工技術(shù);預(yù)調(diào)值【作者】王豐哲瀏清泉;常永強(qiáng);李偉杰【作者單位】中建鋼構(gòu)有限公司華東大區(qū)靖江214532;中建鋼構(gòu)有限公司華東大區(qū)靖江214532;中建鋼構(gòu)有限公司華東大區(qū)靖江214532;中建鋼構(gòu)有限公司華東大區(qū)靖江214532【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】TU758.111工程概況某項(xiàng)目商業(yè)樓為純鋼框架結(jié)構(gòu)體系，受地鐵站房的影響，部分結(jié)構(gòu)采用不落地形式，鋼柱由3層樓面開(kāi)始，設(shè)置2道立面大斜撐，使體系形成吊掛(圖1)。鋼斜撐由5層起，至8層結(jié)束，對(duì)稱(chēng)設(shè)置，保證結(jié)構(gòu)體系受力的均衡。吊掛體系總質(zhì)量約為530t。圖1多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)示意常規(guī)吊掛結(jié)構(gòu)施工采用型鋼或胎架作為施工臨時(shí)措施，支撐上部荷載，待結(jié)構(gòu)體系施工完成后，進(jìn)行卸載拆除。根據(jù)工程實(shí)際情況，吊掛結(jié)構(gòu)下方為地鐵站房，允許施工荷載僅20kN，無(wú)法滿(mǎn)足支撐設(shè)置要求。因此，必須采用新的施工工藝解決多層吊掛結(jié)構(gòu)施工難題（圖2）。圖2多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)平面布置2施工重難點(diǎn)分析2.1拼裝精度控制吊掛結(jié)構(gòu)鋼柱由3層起，首節(jié)鋼柱長(zhǎng)2520mm，鋼梁長(zhǎng)9m，考慮施工的安全性，減少高空施工作業(yè)量，將首節(jié)鋼柱和懸挑鋼梁拼裝為一體，整體吊裝，拼裝完成后總質(zhì)量約為7.50t。鋼柱和鋼梁的拼接精度控制尤為重要，對(duì)后續(xù)框架梁和次梁的安裝影響較大，且需要滿(mǎn)足幕墻對(duì)結(jié)構(gòu)精度的要求。在拼裝時(shí)，需考慮結(jié)構(gòu)起拱要求。2.2施工方法選擇由于不具備設(shè)置豎向臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的條件，由施工工藝方面著手，采用剛性拉桿斜拉的方式進(jìn)行施工。施工方法的選擇對(duì)工期、質(zhì)量、安全有著至關(guān)重要的影響。2.3臨時(shí)結(jié)構(gòu)體系與永久結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換吊掛結(jié)構(gòu)施工完成后，需進(jìn)行受力體系的轉(zhuǎn)換，由臨時(shí)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換為永久結(jié)構(gòu)體系受力，達(dá)到設(shè)計(jì)使用狀態(tài)，同時(shí)，保證結(jié)構(gòu)施工精度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中，卸載順序、方法及變形監(jiān)測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)安全非常關(guān)鍵［1-4］。3施工方法確定3.1多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工思路將主體結(jié)構(gòu)分為吊掛區(qū)和框架區(qū)，框架區(qū)為常規(guī)柱梁結(jié)構(gòu)體系，吊掛區(qū)為多層吊掛結(jié)構(gòu)體系。吊掛結(jié)構(gòu)立面設(shè)置2道大斜撐，將吊掛結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)連接為一體。根據(jù)結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，框架區(qū)施工可領(lǐng)先吊掛區(qū)1層。主體框架施工至4層時(shí)，開(kāi)始3層吊掛鋼結(jié)構(gòu)的施工。將首節(jié)短柱與鋼梁在地面組裝為一體，焊接完成后，整體吊裝。在鋼梁1/3處焊接吊耳，就位時(shí)拉設(shè)施工倒鏈，校正完成后，及時(shí)進(jìn)行框架梁安裝，框架體系形成后，安裝斜向剛性拉桿，拆除施工倒鏈，安裝次梁，并鋪設(shè)樓承板。吊掛結(jié)構(gòu)安裝至8層時(shí)，大斜撐體系形成，由上至下逐層拆除臨時(shí)措施，將臨時(shí)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換為永久結(jié)構(gòu)體系。施工過(guò)程中，由于此區(qū)域結(jié)構(gòu)尚未完全達(dá)到設(shè)計(jì)使用狀態(tài)，為防止卸載混凝土樓面產(chǎn)生裂縫，卸載前此區(qū)域混凝土?xí)翰荒軡仓?。待吊掛結(jié)構(gòu)施工至8層，斜撐安裝完成，由上至下逐層卸載，完成吊掛體系的施工，而后澆筑樓面混凝土。3.2多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工前，采用虛擬仿真技術(shù)，利用高契合度有限元軟件Midas對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行施工模擬，對(duì)各施工段工況進(jìn)行分析。有限元軟件施工模擬過(guò)程中，荷載取結(jié)構(gòu)自重的1.5倍。在結(jié)構(gòu)臨時(shí)剛性支撐安裝前，吊掛結(jié)構(gòu)施工層各構(gòu)件間均按照鉸接節(jié)點(diǎn)考慮，當(dāng)施工層施工完成后，結(jié)構(gòu)為剛接節(jié)點(diǎn)的部分按照剛接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工模擬分析。任取一施工階段，對(duì)多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析進(jìn)行說(shuō)明。施工模擬過(guò)程中，主要控制點(diǎn)為吊掛結(jié)構(gòu)的變形、吊掛結(jié)構(gòu)的應(yīng)力以及臨時(shí)剛性斜撐的內(nèi)力（圖3）。通過(guò)分析，施工模擬過(guò)程結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為43.30MPa，結(jié)構(gòu)應(yīng)力小于構(gòu)件強(qiáng)度，施工過(guò)程滿(mǎn)足安全需求。施工模擬過(guò)程結(jié)構(gòu)最大位形為23mm。根據(jù)施工模擬結(jié)果，對(duì)吊掛結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)起拱，控制結(jié)構(gòu)位形［5-6］。圖3施工模擬分析模型施工模擬過(guò)程中，剛性斜撐最大內(nèi)力為56.50kN。通過(guò)有限元軟件的施工模擬，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，選擇經(jīng)濟(jì)合理的施工措施，避免施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全、質(zhì)量問(wèn)題，保證吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行。根據(jù)吊掛結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的有限元軟件模擬，對(duì)吊掛結(jié)構(gòu)吊柱標(biāo)高進(jìn)行預(yù)抬高。多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)高預(yù)調(diào)值如表1所示。表1多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)高預(yù)調(diào)值樓層標(biāo)高調(diào)整值/mm樓層標(biāo)高調(diào)整值/mm3層206層104層157層105層158層10剛性斜拉桿的長(zhǎng)度根據(jù)理論計(jì)算長(zhǎng)度加上預(yù)調(diào)值進(jìn)行確定。根據(jù)計(jì)算，中219mmx10mm圓管滿(mǎn)足要求。3.3多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工流程第1步，4層鋼框架施工完成后，吊裝鋼梁，用施工倒鏈臨時(shí)固定。第2步，安裝剛性斜拉桿。第3步，單層吊掛結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除施工倒鏈。第4步，依次完成4、5層吊掛結(jié)構(gòu)安裝后，進(jìn)行第1節(jié)斜撐安裝。第5步，完成6層結(jié)構(gòu)樓面后，進(jìn)行第2節(jié)斜撐安裝。斜撐施工完成后，拆除臨時(shí)支撐，依次完成各層吊掛結(jié)構(gòu)施工。4多層吊掛結(jié)構(gòu)施工組織4.1施工措施選擇多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，采用剛性斜撐與施工倒鏈相結(jié)合的施工措施。施工倒鏈通過(guò)焊接吊耳與懸挑鋼梁進(jìn)行連接，如圖4所示。臨時(shí)剛性斜撐端部通過(guò)全熔透焊縫與吊掛鋼結(jié)構(gòu)與框架區(qū)鋼柱連接。吊掛結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，使用施工倒鏈對(duì)吊掛結(jié)構(gòu)進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)高的調(diào)整控制，在吊掛結(jié)構(gòu)位形調(diào)整到位后，采用剛性斜撐進(jìn)行臨時(shí)固定［7-9］。4.2多層吊掛結(jié)構(gòu)施工安全防護(hù)措施吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，在吊掛柱端設(shè)置鋼爬梯與防墜器，鋼柱焊接設(shè)置焊接操作平臺(tái)（圖5、圖6）。圖4施工倒鏈吊耳示意圖5多層吊掛結(jié)構(gòu)施工安防示意圖6多層吊掛結(jié)構(gòu)焊接操作平臺(tái)5多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工控制5.1多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量精度控制5.1.1多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工測(cè)量控制要點(diǎn)多層吊掛結(jié)構(gòu)施工精度控制主要包括以下內(nèi)容：1） 吊掛結(jié)構(gòu)懸挑主梁端部水平坐標(biāo)與標(biāo)高；2） 結(jié)構(gòu)邊線(xiàn)平面坐標(biāo)；3） 吊掛結(jié)構(gòu)鋼柱的水平坐標(biāo)與標(biāo)高。5.1.2施工過(guò)程構(gòu)件位置及變形監(jiān)測(cè)吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，定期對(duì)吊掛結(jié)構(gòu)進(jìn)行位形監(jiān)測(cè)，以確保施工質(zhì)量。5.2卸載變形監(jiān)測(cè)多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)斜撐施工完成后，拆除臨時(shí)剛性支撐。主要進(jìn)行多層吊掛結(jié)構(gòu)端部標(biāo)高的變形監(jiān)測(cè)。沿吊掛結(jié)構(gòu)邊界線(xiàn)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，每天定時(shí)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。避免懸挑吊掛結(jié)構(gòu)在自重作用下下?lián)铣鼋Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，卸載完成后，結(jié)構(gòu)最終端部變形值為2mm，標(biāo)高較理論值高3mm，滿(mǎn)足規(guī)范要求［10-12］。6結(jié)語(yǔ)本多層吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，為吊掛鋼結(jié)構(gòu)施工提供了借鑒，為特殊懸挑鋼結(jié)構(gòu)的施工提供施工方法。同時(shí)為解決現(xiàn)場(chǎng)施工難點(diǎn)，提出了基本的解決思路。本施工技術(shù)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)主要包括以下4點(diǎn)。優(yōu)化施工工藝，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供便利，節(jié)約了工期，施工安全性有保障。選擇可循環(huán)使用的措施，做到經(jīng)濟(jì)合理。采用剛性型鋼斜撐與施工倒鏈相結(jié)合的施工措施，充分利用2種器械的優(yōu)點(diǎn)，保證了吊掛結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，降低了施工成本。利用模擬仿真技術(shù)對(duì)施工方案進(jìn)行分析，確定施工方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性。探索特殊懸挑吊掛結(jié)構(gòu)的施工方法。??參考文獻(xiàn)??【相關(guān)文獻(xiàn)】沈祖炎，溫東輝,李元齊.中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].建筑結(jié)構(gòu),2009(39):15-24.向堅(jiān)持，劉相濱,譚義紅，等.MIDAS技術(shù)研究及其應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2002.鄧?yán)x，彭文海,李仕許.超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)[J].建筑施工,2010(32):1142.潘多忠，魏德敏.大跨度鋼結(jié)構(gòu)分步施工模擬方法[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010(9):123-126.王煦,陳國(guó)棟，婁峰，等廣東省博物館新館鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)切.施工技術(shù),2006(12):74-77.韓興爭(zhēng)，袁偉，張立波.山東省新博物館懸挑吊掛鋼結(jié)構(gòu)變形分析與施工饑?建筑,2011(18):90-91.李洪泉.高層建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工凹.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2013(12):30-31.王小波.鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程健康監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院,2010.賈寶榮，羅魏凌，李磊，等.大型整體懸掛式升降