大跨度倒挂式悬挑钢结构支撑与结构同步安装技术

发表时间:2020/9/29   来源:《工程管理前沿》2020年18期   作者:唐振 孙青亮 柴佳杰 吴俊鹏 任浩旭
[导读] 现代商务办公楼造型追求新颖化视觉化,不断朝着“大跨度、
        唐振  孙青亮  柴佳杰  吴俊鹏  任浩旭
        中国建筑第八工程局有限公司  天津  300450

        摘要:现代商务办公楼造型追求新颖化视觉化,不断朝着“大跨度、大悬挑、倒挂式”的趋势发展,结构形式的不断创新为大跨度悬挑钢结构的施工带来了一系列前所未有的挑战。本文主要通过对京东集团总部二期2号楼项目智能环工程为载体,根据其结构形式采用大跨度倒挂式悬挑钢结构支撑与结构同步安装技术,顺利完成钢结构施工,为后续此类工程的建设提供了借鉴。
        关键词:大跨度  大悬挑  支撑与结构同步安装

0 前言
 
        大跨度倒挂式钢结构主要通过钢柱、屋面桁架层进行承载,桁架层通过钢吊杆吊挂下方各楼层,结构新颖特殊,传统施工时往往顺应结构承载采用地面拼装、先上后下、整体提升的方式进行施工,存在场地要求高、施工周期长、精度控制难、安全隐患大等问题。京东集团总部二期2号楼项目通过大跨度倒挂式悬挑钢结构支撑与结构同步施工技术的使用,在保证结构安全和质量的前提下优化施工工序,顺利完成了大跨度倒挂式钢结构施工。     
1 工程概况
        京东集团总部二期2号楼智能环工程位于北京市大兴区,结构类型均为典型的大跨度大悬挑倒挂式框架结构,整体高23.2m,长121.4m,宽21.5m,最大跨度39m,最大悬挑17.8m,钢结构主要由核心筒钢柱、F3层框架、F4层框架、F5层屋盖桁架组成,其中F3层楼面通过F5层以上的桁架吊层以及本层大跨度梁支承,F4层楼面通过桁架层吊挂,钢结构总用钢量2900吨。

2 智能环钢结构安装
        施工前采用MADIS软件对施工全过程进行模拟分析,根据分析结果最终确定在首层设置12道1.5m*1.5m格构式临时支撑架,F4层框架设置22道单管支撑架,桁架层设置12道单管支撑,通过可拆卸式格构式支撑架、单管支撑架与结构同步安装,按照“自下往上、先柱后梁、先主后次”的顺序进行施工,待结构整体施工完成后拆除临时支撑。
2.1 安装钢柱及柱间钢梁
        首先进行钢柱及柱间框架梁的安装,按照自下往上的顺序逐节安装钢柱并及时补齐柱间的钢梁至形成稳定的框架体系。钢柱吊装前在地面将安装爬梯绑扎固定在钢柱的一侧,吊点预先设置在焊好的连接耳板处,起吊时严禁柱端在地面上拖拉并进行试吊,钢柱吊至就位上方200mm时,停机稳定对准螺栓孔和定位十字线后,缓慢下落,使钢柱四边中心线与基础十字轴线对准。钢梁采用2点起吊,吊点根据重心位置合理分布,吊索水平夹角不小于45°,钢梁安装就位时及时夹好连接板,对孔洞有偏差的接头应用冲钉配合调整间距,然后再用普通螺栓临时连接。普通安装螺栓数量不得少于该节点螺栓总数的30%,且不得少于两个。
2.2 安装首层格构式支撑架
        首层格构式支撑架提前在地面拼装成整体,施工前根据MIDAS分析模拟的结果划出格构式支撑架的位置,采用吊装设备逐一完成支撑架体
的安装工作,支撑架体之间拉设缆风绳以提高整体稳定性。

2.3 安装F3层框架结构
        格构式支撑安装完成后开始进行F3层大跨度框架结构的安装。按照先框架主梁、再框架次梁、最后安装框架悬挑的顺序进行,因框架主梁跨度较大,根据跨度进行分段,要求每段长度不大于12m,由工厂加工完成后散件发运至现场地面拼装,并采取相应的起拱措施,起拱量根据MIDAS分析的结果进行确定,要求控制在构件总长度1%~1.5%,允许偏差±10mm。主梁安装完成后进行主梁间框架次梁的安装,最后安装框架悬挑。
2.4 安装F4层单管支撑及框架结构
        根据MIDAS模型分析结果,提前在地面进行F4层单管支撑的下料和加工,使用吊装设备在F3层框架梁上方放线、安装F4层单管支撑,为方便人员上下单管支撑顶部600mm位置设置卡玛并挂设爬梯,支撑底部与框架梁四面围焊进行连接,焊脚尺寸不小于10mm。F4层单管支撑安装完成后开始进行F4层框架结构的安装,按照先框架主梁在次梁最后安装框架悬挑的顺序完成F4层框架结构的施工。

2.5 安装桁架层单管支撑及桁架结构
        屋面桁架为正交复合桁架,由大跨度主桁架、次桁架、桁架间散件组成,根据MADIS模拟验算结果布置 F5层单管支撑。主桁架根据跨度进行合理分段,要求每段主桁架长度不大于12米,每段桁架在地面拼装成单元后进行吊装,吊点根据桁架重心位置进行布置,拼装胎架由H300*300*10*15的工字钢组成,胎架结合相应拼装单元的外形尺寸、分段重量以及高度进行全方位设计,胎架高度最低处控制在800~1000mm,搭设后不得有明显的晃动。屋盖桁架安装时按照先主桁架后次桁架最后补齐桁架间散件的顺序进行。


2.6 安装钢吊杆
        钢吊杆由专业厂家进行设计,其屈服荷载、破断力需满足结构需求并经设计、建设方确认后方可制作,同时其长度和调节余量根据MIDAS分析模拟结果提前预留。对于长度超过6m的钢吊杆设置调节连接套,吊杆实际长度根据实测实量结果在地面采用专用扳手进行调节,钢吊杆吊装至指定位置后先进行顶部销轴的连接,而后安装底部垫板和推力轴承,安装完成后拆除装配化夹具重复利用。
2.7 临时支撑卸载
        钢吊杆、主体结构安装验收完成后,通过切除临时支撑顶部节点的方式使临时支撑与主体结构完全脱离进行卸载。临时支撑拆除由技术负责人进行指挥,按照自上往下、由中间向两边的顺序进行,即先拆除屋盖桁架的单管支撑、后拆除屋盖下方框架结构的单管支撑,最后拆除首层格构式临时支撑。卸载作业前对施工人员进行安全技术交底,卸载作业人员必须戴好安全帽、系好安全带并配备工具包,不准随意抛掷物件和工具,以防砸伤人或坠落伤人。卸载操作人员必须统一听从指挥,必须严格按技术交底的要求来进行卸载操作,并严格执行现场指令。整个卸载过程中采用应力应变监控设备进行实时监测并做好变形记录。
3 结束语
        京东集团总部二期2号楼智能环工程通过大跨度倒挂式悬挑钢结构支撑与结构同步安装技术的应用,加快了施工进度提高了施工质量保障了作业安全,得到业主单位、监理单位和社会各界的一致好评,为后续类似工程提供了一定的参考意义。
        
        



        



 
[作者简介:唐振(1991- ),男,学士,中级工程师。
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