空中钢结构连廊施工风险控制

空中钢结构连廊施工风险控制

邵子轩

中国建筑第二工程局有限公司 辽宁省 110000

摘要:随城市建设,空中钢结构连廊设计越来越广泛,钢连廊施工过程中存在较大技术难题,如架体稳定性､高处坠落､防火隐患等｡以少荃湖科技园科创大厦空中钢连廊工程为例,在计算分析四方支撑架稳定､杆件应力及承载力等后,从顶板承载安全､杆件螺栓固定安全､架体监测､临边高空､焊接防火等方面进行技术管控,有效保障空中钢连廊安全施工｡

关键词:安装;钢连廊;风险控制;监测

随着经济的不断发展,科技水平不断提高,人们对建筑物的要求不断升级,逐步变得多元化｡新型建筑不仅要满足人们物质生活的需要,更要满足人们精神生活的需要,同时也要能够体现国家综合实力的发展水平｡而空中钢结构连廊建筑在造型新颖､功能强大､施工便捷等方面表现出了明显的优势与强大的生命力｡

1工程分析

1.1工程介绍

某大厦空中钢连廊为连接AB主楼,位于8~10层,梁面高度在29.16~37.50m,钢桁架跨度为52.96m,外包宽度为19.32m｡主要包括钢桁架､桁架之间的钢梁､支撑､楼板｡连廊钢结构的型钢均采用焊接H型钢和焊接箱型钢｡连廊结构中的钢桁架所有构件,腹板与翼缘的焊接､水平加劲肋与翼缘的焊接均采用全熔透焊缝｡

1.2施工难点

(1)该项目的钢结构部分包括箱形钢梁､圆管钢柱､箱形钢柱和箱形桁架等,构件体量大,种类较多,形式多样｡这就造成图纸深化任务较重,出图量大,图纸管理难度较大｡

(2)构件连接节点包括梁柱连接节点､梁梁连接节点､桁架节点､预埋件节点等,数量众多,节点形式较复杂多变｡本工程深化设计量较大,工期紧,如何保证出图进度以满足构件加工的需要也是一个重点内容｡

(3)本工程各专业相互交叉｡详图设计人员需仔细研读建筑､结构､机电设备等专业的设计图纸,读懂､吃透施工图的意图,避免各专业设计内容冲突也是本工程重点亦是难点｡

2支撑架设计及计算分析控制

2.1支撑架设计

为了保证施工的安全性,钢结构在焊前和焊后､吊装及卸载时均需要严格进行跟踪测量校正,防止节点处产生局部屈曲,与此同时必须跟踪监测｡本项目所涉及起重､支撑､吊具吊索等设备措施均依托于计算选定,且经过计算复核论证后再行确定｡

1)四方支撑架在钢连廊下安装6个型钢四方支撑架,标准节尺寸为12000mm×3700mm×3000mm｡

2)基础在顶板上通过8根?20mm的化学螺栓进行固定30mm×600mm×600mm埋件,四方架立柱与埋件进行角焊缝满焊固定,焊脚尺寸5mm｡四方架立柱杆尺寸为H250×250×9×14型钢,横断面及斜截面的连接均采用159×6型钢｡型钢四方架顶部先设置分配梁,规格为HW250×250×9×14型钢,顶部加装3层20mm厚钢板垫块共60mm,分配梁上部设置支撑HW250×250×9×14的工字钢撑住钢肋,支撑短柱上方为钢梁横隔板或腹板位置｡

2.2支撑架计算分析

考虑到不同于设计单位整体建模,同步施加荷载进行结构分析的理想情况,在实际施工中建筑物是分区分部进行施工的,且即使是相同的部分也会存在施工顺序和加载条件的不同｡这种施工状态下的结构体系和原设计状态结构体系的不同,会导致原设计分析结果与实际结构效应存在差异｡当结构体系随工程进度而变化时,构件的内力处于动态调整阶段,其最大变形和应力有可能发生在施工阶段,因此为了预测施工阶段的变形和应力变化,进行施工阶段分析是十分必要的｡为此采用有限元软件Midas/Gen2019对钢结构的施工全过程进行模拟分析｡

通过建模计算,得出在自重及施工活荷载条件下,有临时支承前提下,主桁架最大位移2mm,主次梁体系最大位移8mm｡满足施工要求｡因该结构平面体系为菱形,故支座反力对称但不一致,最大反力为第五支座,最大支座反力1131kN,以此为依据对四方支撑架进行验算,验算内容包括计算立杆､横杆､斜杆的长细比､轴向应力､弯曲应力､整体稳定性｡

3支撑架结构技术控制要点

3.1顶板支撑措施

1)支撑四方架立柱杆与顶板上钢板埋件连接｡经计算得顶板未覆土承载力为31kN/m2,支撑四方架未覆土荷载为107.977kN/m2,于地下室进行立柱投影支撑,采用立柱HW250×250×8×12,纵横向增加900mm×900mm盘扣脚手架加固｡

2)采用100t汽车式起重机进行四方架及钢连廊构件吊装｡整机自重54.9t,最大吊重18.2t进行计算｡采用盘扣脚手架进行地下室顶板回撑,间距600mm×600mm,步距1000mm,顶部步距500mm｡

3.2四方支撑架整体稳定控制

严格控制杆件螺栓的规格､数量及连接方式｡四方架250mm×250mm立杆进行螺栓对接,共计12个M20螺栓｡四方架200mm×200mm横杆与立杆侧面连接板进行螺栓对接,共计4个M20螺栓｡四方架斜杆与横杆上下两侧连接板进行螺栓对接,共计4个M20螺栓｡

4钢连廊拼装技术管控

4.1安装

钢结构安装阶段设置双道立杆式安全绳｡临边软防护由立杆及钢丝绳组成｡立杆由规格为48mm×3.5mm的钢管､6圆钢拉结件及底座组成｡钢丝绳直径不应小于9mm,上､下两道钢丝绳距离梁面分别为1200mm及600mm｡钢梁上方靠外侧,拉12mm钢丝绳,作为吊装人员临时行走通道,梁面行走时安全带扣于钢丝绳上｡在钢梁安全时,挂防坠器确保安全｡在支撑架就位下弦钢构件安装完成后在整个连廊下部满布安全平网,平网在钢梁底部设置挂耳并通过钢丝绳连接｡

电焊机安装后验收合格方可使用,设置保护接零和漏电保护器,并设置可见分段点的隔离开关和断路器,保证一次接线､二次接线分别不超过5m和30m｡各种气瓶距明火要大于10m,气瓶设置防振圈和防护帽｡高空电焊作业时,作业人员配备接火斗,防止火星坠落｡

4.2起拱

钢连廊主框架桁架结构主要分3段｡3段下弦杆梁将有工厂折弯成型,加工起拱,按2‰起拱｡

1)主要运用6组型钢四方架作为钢连廊安装过程中,起临时支撑作用｡

2)型钢四方架分2部分,每部分3组,且3组排成一排,立足同一轴线关于自身中心线对称,这轴线与高空钢连廊桁架上下弦杆的纵向轴线在地面上的投影重合｡

3)每部分的型钢四方架中的3组中心线间距相等,间距13.3m,中间一组型钢四方架中心轴线与钢连廊中心截面轴线地面投影相重合｡

4)每组型钢四方架搭设高度必须离钢连廊桁架下弦杆梁底间距300~500mm｡

5)通过经纬仪,弹线桁架下弦杆纵向轴线,并在型钢四方架顶面次梁设置限位定位基准(桁架下弦杆翼缘靠山),确保下弦杆以纵向轴线正确布置｡

6)再次用激光测高仪,调整3段桁架下弦杆梁底标高,用千斤顶调到计算标高值,将起拱垫板(立板,厚度20mm,高度大于150mm,两侧需加设大于12mm的三角加劲板,一块立板6块加劲板)顶到梁底,并与型钢四方架顶面次梁焊接牢固｡起拱垫板(立板)设置千斤顶左右两侧,需保留空间距离100mm以上｡

7)将整条下弦杆点焊成一体｡

8)两整条下弦杆梁调整完毕后,可以将千斤顶卸载,主要受力有起拱垫板(立板)｡

9)安装下弦杆间的ZL梁和水平撑SC的连接固定｡包括悬挑部位的SC梁的连接固定｡

10)下弦杆面及ZL梁等应布置相互联系的挂生命绳的缆绳焊于梁上(一般在地面吊装前,已设置好)｡其他用挂篮施工｡11)下弦杆平面构件固定完成后,型钢四方架受力会大大减少｡此平面框架主要靠A､B楼支座受力,型钢四方架主要承受的是钢连廊平面结构的弹性变形引起的力｡

4.3钢结构连廊安装､提升关键技术

4.3.1地下室加固处理

本工程钢结构连廊吊装及主要材料的转运需要在地下室顶板上进行｡考虑结构安全与成品保护,需对部分地下室顶板进行加固,加固采用钢管扣件脚手架支撑｡为保证施工顺利进行,需要详细编制地下室顶板加固专项施工方案,并对外力进行现场校验｡施工过程中,在顶板上施作施工分区与交通导行设施,机械设备的位置､材料的堆码严格按方案执行｡安排专人负责管理现场施工,严密监控地下室顶板的受力情况,避免产生裂纹｡

4.3.2钢结构焊接质量控制

优化焊接接头,利用窄间隙小坡口焊接技术并以CO2作为保护气体,这样就能降低变形发生的概率,进而确保焊缝的质量;同时,采取设置临时刚性支撑和火工矫正等手段来提升节点的精度｡

5结语

综上所述,经过实际分析,从支撑架搭设安全检查把控及对支撑架垂直度､水平位移的监测入手;严格把控钢连廊安装时的临边防护及动火作业,实时监控钢连廊支撑四方架卸载同步工况,达到该项目预期安全管理目标｡此空中钢连廊施工安全管理思路对同类项目有较好的示范作用｡

参考文献:

[1]王庆鑫.地下室顶板钢连廊吊装工况分析与施工[J].广东土木与建筑,2021,28(7):120-123.

[2]周玉强,王林己,柯志刚.大跨度高空钢连廊整体提升与局部高空散拼施工关键技术[J].城市住宅,2020,27(9):234-235.

[3]何月峰,刘明路,王军,等.建滔广场大型空中连廊钢结构施工关键技术[J].钢结构,2017,32(10):110-113.