站房屋蓋變形式變截面大跨度剛架安裝施工技術(shù)

站房屋蓋變形式變截面大跨度剛架安裝施工技術(shù)北京**中央站房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)為適應(yīng)屋蓋橢圓形雙拱雙曲線的形狀要求，屋面剛架呈弧形拱狀，跨度、截面高度變化不一，這種剛架各段形式均不相同的變截面剛架目前國內(nèi)運用較少。安裝過程中，通過采用變截面管桁架的現(xiàn)場拼裝質(zhì)量控制、高空安裝質(zhì)量控制，大跨度鋼箱梁的高空拼裝質(zhì)量控制，鋼箱梁高空焊接質(zhì)量控制等措施，順利完成安裝任務(wù)。北京**中央站房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)由l5榀橫向剛架、縱向次桁架、封邊桁架、南北兩端環(huán)梁及次梁等鋼結(jié)構(gòu)組成，鋼材材質(zhì)均為Q345C，短軸190．5m，長軸324．0m。其中屋蓋橫向剛架由4根格構(gòu)柱、中間跨變截面箱形梁及兩邊三角管桁架組成，軸線間距20．6m。屋蓋剛架中間跨鋼箱梁隨其兩端格構(gòu)柱在弧形軸線上分布，其跨度從46．2～64．4m變化，最大截面為口2400×1lOO×25×40(mm)，單根鋼梁凈重量約為108t。屋蓋剛架邊跨是由弦桿及腹桿組成的正三角形空間管桁架。最大邊跨三角形管桁架跨度為46.3m；兩端懸挑三角形空間桁架最大跨度為20．8m。格構(gòu)柱柱腳位于標(biāo)高9m的鋼框架柱上，。采用4個ф200銷軸連接，鋼柱與鋼梁節(jié)點全部為焊接，格構(gòu)邊柱向外側(cè)傾斜，格構(gòu)中柱向內(nèi)傾斜；格構(gòu)柱共計60根，最高格構(gòu)柱高度為38．5m，重約48t(圖1、2)。l屋頂變截面剛架安裝難點及對策本工程剛架由變截面管桁架和變截面鋼箱梁組成。柱子為變截面傾斜格構(gòu)柱，且為雙曲面屋面形狀。此異型剛架在運輸、拼裝、安裝、焊接等方面難度極大，針對剛架特點采用以下對策解決。1．1變截面管桁架及鋼箱梁的拼裝與安裝在工廠分段加工，運抵現(xiàn)場后就近設(shè)置劃有定位線的拼裝胎架，在胎架上進(jìn)行拼裝；安裝采用250t履帶吊機分段吊裝，并在分段點位置設(shè)置臨時支撐，吊裝完畢定位焊接。1．2鋼箱梁高空焊接質(zhì)量控制鋼箱梁高空焊接過程中容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力及變形。通過焊前預(yù)熱、焊后緩冷、應(yīng)力控制及定位板固定等技術(shù)措施予以解決。1．3安裝過程中的空間定位在吊裝格構(gòu)柱時首先保證柱腳定位準(zhǔn)確，柱頂定位采用全站儀三維坐標(biāo)定位；吊裝鋼箱梁及管桁架時，先用計算機1：1建模，然后得出各分段點三維坐標(biāo)，用全站儀進(jìn)行測量控制。2變形式變截面大跨度剛架拼裝、安裝技術(shù)2．1剛架格構(gòu)柱的安裝技術(shù)剛架共有6O根格構(gòu)柱分布于15根軸線上。格構(gòu)柱是由兩根H形單肢柱(最大截面為1lOOmm×4OOmm×20mm×4Omm)，中間通過斜綴條及水平綴條焊接而成。中間跨兩端傾斜格構(gòu)柱上端與剛架桁架中間箱形梁端下表面通過焊接連接；兩側(cè)豎直格構(gòu)柱上端在格構(gòu)柱兩個單肢上分別焊接端頭連接板，再通過螺栓與剛架桁架下弦桿進(jìn)行連接。格構(gòu)柱與站廳層鋼柱頂端采用銷軸鉸接形式進(jìn)行連接。吊裝時，中間跨兩端共14榀傾斜格構(gòu)柱采用250t履帶吊機吊裝，并在其傾斜側(cè)設(shè)置臨時支撐輔助就位的方式進(jìn)行安裝：除此之外的傾斜格構(gòu)柱及兩側(cè)豎直格構(gòu)柱，按其平面所處位置采用就近150t或250t履帶吊機整體直接就位的方式進(jìn)行安裝，如圖3所示。及懸挑部分的三角形空間桁架拼裝時，均在專用的拼裝胎架上進(jìn)行，胎架由路基箱板組成。為防止拼裝時焊接變形，采用定位型鋼固定桿件。圖4、5、6、7以柱頂次桁架的一個吊裝單元的拼裝步驟為例，對空間三角形桁架的拼裝進(jìn)行說明。分兩段，邊跨段由250t履帶吊機吊裝，懸姚桁架分段由150t履帶吊機吊裝．分段位置設(shè)在邊跨桁架靠近其外側(cè)格構(gòu)柱的位置。在進(jìn)行邊跨及懸挑空間三角桁架吊裝時，在懸挑桁架的外端及邊跨桁架的分段位置設(shè)置臨時支撐托架(圖8)。2．4變截面鋼箱梁的安裝技術(shù)箱形梁截面變化以箱梁中心點為對稱線，分兩步使截面由2400×l100×5×40(mm)變?yōu)?200×800×25×40(mm)：先是從端頭至1492mm長度上鋼梁寬度由1100mm逐漸變?yōu)?O0mm，再從7502~16303mm長度上大梁高度由2400mm變?yōu)?200mm。鋼架中部的鋼箱梁為兩端部變截面過渡到中間為等截面的弧形梁，箱形梁中間段主體等截面有：1600×8OO×2O×40(mm)、1800×800×20×40(mm)、2000×800×20×40(mm)和2200×800×25×40(mm)四種規(guī)格。針對箱形梁空間彎曲、變截面等特點以及為方便長途運輸，將箱形梁制作分為三大段，即兩端變截面彎曲段及中部純彎曲段。因單根箱形梁重量較重，吊裝時采用行駛在縱向中央通道的250t履帶吊機分段吊裝、設(shè)置臨時支撐托架輔助就位的方式進(jìn)行安裝。分段吊裝方式為：先在結(jié)構(gòu)平面上與箱形梁分段位置相對應(yīng)處設(shè)置臨時支撐托架；采用履帶吊機先吊裝兩端箱形梁分段，最后吊裝中間分段；吊裝完成后定位調(diào)整焊接。以臨近中軸處①軸為例，主要吊裝流程見圖9、10、11。2．5現(xiàn)場安裝測量定位控制技術(shù)三角形空間桁架及主梁安裝時，采用全站儀坐標(biāo)放線控制支撐托架的標(biāo)高及平面位置，以保證三角形空間桁架及主梁定位的正確。當(dāng)支撐托架位于結(jié)構(gòu)平面上，南北兩端外緣位于自然地坪處的臨時支撐托架設(shè)置時，先將地面平整后，在需設(shè)置臨時支撐的位置鋪設(shè)路基箱。在路基箱上設(shè)置臨時支撐托架以保證其穩(wěn)定且避免支撐托架受力后沉降。根據(jù)主體結(jié)構(gòu)桿件的吊裝分段尺寸，吊裝前應(yīng)對臨時支撐的定位進(jìn)行控制，劃出臨時支撐定位線。將預(yù)先制作好的臨時支撐安裝到位，定對十字線，并加以明顯標(biāo)記。用全站儀檢測支撐頂標(biāo)高是否控制在預(yù)定標(biāo)高之內(nèi)。主體結(jié)構(gòu)桿件的吊裝定位全部采用全站儀進(jìn)行精確定位，通過平面控制網(wǎng)和高層控制網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，在吊裝過程中對構(gòu)件兩端進(jìn)行測量定位，發(fā)現(xiàn)誤差及時修正。2．6構(gòu)件安裝接頭焊接質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行三角形空間桁架及主梁安裝采用支撐托架安裝時，采用控制支撐托架的標(biāo)高及平面位置來保證三角形空間架及主梁定位的正確。2．6．1優(yōu)化焊接順序構(gòu)件吊裝就位調(diào)整完畢后即開始進(jìn)行焊接。焊接施工過程應(yīng)根據(jù)各類構(gòu)件吊裝前后順序及構(gòu)件在整個結(jié)構(gòu)體系中的位置采取合理的焊接順序。2．6．2橫向剛架中間跨箱形梁高空焊接接頭措施為避免箱形梁吊裝就位及焊接時產(chǎn)生側(cè)向移動，造成箱形梁變形，在箱形梁分段吊裝的臨時支撐托架上段設(shè)置定位板(圖l2)。2．6．3桁架鋼管安裝對接接頭措施拼裝、分單元安裝及焊接過程中。為保證桁架鋼管對接接口的對位準(zhǔn)確，在對接口處沿圓管的圓周方向均勻布置三塊定位板，在構(gòu)件定位后通過定位板進(jìn)行臨時焊接固定。定位板還能有效地控制鋼管在焊接時產(chǎn)生焊接變形（圖13)。3結(jié)語通過采用本