大跨度、高截面箱型梁高支撐施工工藝

1、大跨度、高截面箱型梁高支撐施工工藝張明峰（南通啟益建設(shè)集團(tuán)有限公司 226200）摘要：在多數(shù)民用建筑的門廳、門廊處均設(shè)置高大的敞開放式共享空間，普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法解決大跨度難題，而高截面的箱型鋼梁在大跨度中就能實現(xiàn)鋼筋混凝土梁無法達(dá)到的目的。關(guān)鍵詞 大跨度、高截面 箱型梁 高支撐 1.工程概況天津云濱大廈2#樓組合屋面主梁采用40m跨度、2m高、0.6m寬箱型梁,整體自重達(dá)51t，鋼梁安裝高度17.1m，該鋼梁處于地下室頂板上空，大型的吊裝機械不允許直接到頂板上作業(yè)，箱型梁自重較大，整體吊裝容易導(dǎo)致鋼梁下?lián)?，相鄰的建筑物距離近等等都給箱型梁的施工帶來制約。2.工藝原理結(jié)合現(xiàn)場已有的建筑

2、物承重構(gòu)件和塔吊作業(yè)半徑另選適型的汽車吊配合作業(yè)對箱型梁進(jìn)行分段，根據(jù)分段長度在擬安裝的大跨度、高截面箱型梁的下方承重柱之間位置，已有建筑物承重構(gòu)件上搭設(shè)部分鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺。鋼支撐坐落在已有建筑物的承重構(gòu)件梁、柱上，箱型梁施工期間產(chǎn)生的荷載通過鋼支撐體系以及已有的柱傳遞到已有建筑物的承重構(gòu)件梁、柱上，梁、柱將所受荷載進(jìn)行逐層分擔(dān)傳遞至基礎(chǔ)。將箱型梁先兩端后中間的順序?qū)ΨQ吊裝到柱及鋼支撐平臺上，對箱型梁分段吊裝、高空拼接，即可攻克施工現(xiàn)場條件受限制的復(fù)雜環(huán)境下，施工成本受到約束的困難。相關(guān)作業(yè)環(huán)境布置吊裝平面示意圖見圖2-1，箱型梁施工環(huán)境剖面圖見圖2-2圖2-1：吊裝平面示意圖2-2 箱型梁施

3、工環(huán)境剖面圖鋼支撐的體系及鋼梁分段示意圖見圖2-3，頂部結(jié)構(gòu)平面圖見圖2-4、鋼支撐正、側(cè)面圖見圖2-5。圖2-3：鋼支撐體系及鋼梁分段示意圖圖2-4：鋼支撐頂部結(jié)構(gòu)平面圖圖2-5：鋼支撐正、側(cè)面圖3.施工工藝流程及操作要點3.1施工工藝流程圖測量放線：將擬承重的梁、柱構(gòu)件測放到結(jié)構(gòu)平臺上鋼支撐體系的搭設(shè)汽車吊將在其作業(yè)半徑范圍內(nèi)的分段鋼梁直接吊裝不在汽車吊作業(yè)半徑范圍的使用汽車吊將分段鋼梁送至塔吊的作業(yè)半徑內(nèi)鋼絲繩松綁鋼支撐體系驗收合格分段箱型梁的固定分段箱型梁的固定保持鋼梁離地1m高度靜置510分鐘分段箱型梁出廠前驗收合格、進(jìn)場鋼絲繩松綁塔吊吊裝至對稱的端部對稱吊裝中間部分鋼梁對接合攏檢查

4、驗收合格鋼支撐體系拆除3.2操作要點3.2.2施工階段（1）鋼支撐體系的制作與搭設(shè)1）測量放線。將擬承重的建筑物構(gòu)件梁、柱測放到結(jié)構(gòu)平臺面上，將鋼支撐的型鋼地梁坐落在已有的結(jié)構(gòu)梁上，柱坐落在已有的結(jié)構(gòu)柱位置，確保中心重合，無偏心受力。2）植化學(xué)錨栓固定型鋼地梁。對鋼支撐的型鋼地梁的端部及中點位置分別植化學(xué)錨栓，將化學(xué)錨栓與鋼板穿孔塞焊，型鋼地梁與已固定的鋼板焊接牢固，確保支撐體系受力后不會發(fā)生滑移。對支撐體系即將與建筑物拉結(jié)的部位相應(yīng)的進(jìn)行植筋，柱采用一面植筋與鋼板穿孔塞焊，三面與鋼板圍焊形成抱柱的鋼板柱箍形式，在梁的拉結(jié)部位可預(yù)留穿梁孔洞，直接使用對拉螺桿進(jìn)行拉結(jié)。3）鋼支撐體系搭設(shè)。鋼支撐

5、體按分豎向和水平向組合形式，豎向支撐按單個立面做一個整片，水平向連系桿件分層設(shè)置。豎向支撐上安裝連接牢固的軟梯做操作人員上下，將擬搭設(shè)的鋼支撐豎向承重立面分片在現(xiàn)場加工制作完畢后利用現(xiàn)場塔吊分片吊裝就位，在校正垂直度后與地面的型鋼地梁焊接連接，依次分片吊裝，然后再分層吊裝水平構(gòu)件，每一個水平構(gòu)件吊裝就位標(biāo)高校正后及時與豎向構(gòu)件焊接，同時及時的將支撐體系與相鄰建筑物構(gòu)件已制作好的拉結(jié)點做硬拉接連接，從低到高依次分層組裝水平構(gòu)件，整體鋼支撐體系形成之前所有分片拼裝的豎向構(gòu)件必須設(shè)置拉結(jié)固定，防止傾覆，同時安裝過程中隨時注意對支撐體系的垂直度的觀測及時進(jìn)行調(diào)整。 鋼板柱箍拉結(jié) 鋼支撐組裝完畢 4）在

6、支撐體系頂部焊接與擬安裝箱型梁垂直的型鋼梁，將箱型梁產(chǎn)生的集中荷載進(jìn)行在支撐體系內(nèi)均勻分布，同時在該型鋼梁上表面與箱型梁接觸的部位加焊厚薄不同的鋼板做墊板，即形成方案計算書內(nèi)的箱型梁的起拱度。采用有限元分析法和結(jié)構(gòu)受力計算，本工程在支撐系統(tǒng)承受來自鋼梁安裝期間的荷載小于地下室內(nèi)擬承重構(gòu)件的梁和柱設(shè)計允許荷載，不需要對構(gòu)件進(jìn)行加固處理，箱型梁在承受來自屋面的恒荷載和活荷載的情況下，鋼梁的絕對撓度57.8mm，因此箱型梁設(shè)置起拱度57.8mm，撓跨比1/545梁的容許撓跨比1/180。5）檢查驗收。重點加強對支撐體系的連接節(jié)點的焊縫質(zhì)量檢查，對支撐頂部設(shè)置起拱度的墊板的標(biāo)高檢查復(fù)核，與已有的建筑物

7、的拉結(jié)點的牢固性檢查，在鋼梁安裝過程中產(chǎn)生荷載的逐層分擔(dān)加固措施是否符合專項方案的要求。支撐體系頂部施工平臺的安全防護(hù)措施是否到位。同時確保鋼支撐體系強度、剛度、穩(wěn)定性滿足施工要求。（2）箱型梁的現(xiàn)場吊裝1）選擇在晴朗無風(fēng)的天氣，汽車吊先進(jìn)場在選定位置進(jìn)行空車模擬吊裝就位過程演練，確保箱型梁吊裝一次成功。分段箱型梁按先兩端后中間的吊裝順序運輸至施工現(xiàn)場后，先把鋼梁用攬風(fēng)繩兩端捆緊扎牢，然后使用汽吊進(jìn)行卸車，卸車過程中攬風(fēng)繩及時拉緊調(diào)整鋼梁方向。2）吊裝。在汽車吊箱型梁吊離裝載車后，距離地面1m高度保持靜置510分鐘，確保鋼絲繩各向受力均勻。在該汽吊的作業(yè)半徑內(nèi)可直接將分段鋼梁一次性吊裝至支撐及

8、柱頂，如果不在該汽車吊的作業(yè)半徑內(nèi)可將該段鋼梁使用汽吊運送至塔吊的作業(yè)半徑內(nèi)，使用塔吊進(jìn)行吊裝。在汽車吊轉(zhuǎn)移至塔吊的起吊位置處的混凝土結(jié)構(gòu)頂板上必須設(shè)置鋼梁做墊，對鋼梁產(chǎn)生的集中荷載進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以減少對已有建筑結(jié)構(gòu)的影響。3）鋼梁在起吊和下落過程中均要求緩慢、勻速、循序漸進(jìn)，尤其在鋼梁接觸支撐及柱頂?shù)臅r候必須是一個緩慢的過程，避免瞬間荷載過大而產(chǎn)生不利影響，同時采用攬風(fēng)繩拉緊及時調(diào)整鋼梁的運行路線和鋼梁在運行過程中產(chǎn)生的慣性導(dǎo)致的位移偏差。4）鋼梁就位時必須將鋼梁的中心線與柱頂鋼板的中心線對準(zhǔn)，邊線齊平。鋼梁落位時必須保證處于鋼梁的荷載完全作用于支撐及柱上，但吊裝的鋼絲繩仍受力拉緊的臨界狀態(tài)，防

9、止箱型梁一端的鋼支撐瞬間荷載過大產(chǎn)生變形。5）對鋼梁的中心線位置及起拱度進(jìn)行微調(diào)校正，在與鋼梁平行方向的下方支撐頂部設(shè)置千斤頂，可對就位后需要微調(diào)的情況進(jìn)行處理，保證鋼梁精確就位。6）校正完畢后即將鋼梁與柱頂?shù)匿摪暹M(jìn)行對稱焊接固定，同時在鋼梁落在支撐上的垂直于鋼梁截面方向上利用次梁與混凝土構(gòu)件的預(yù)埋件進(jìn)行連接做硬拉結(jié)，增加鋼梁的抗風(fēng)壓能力，防止鋼梁傾覆。7）焊接及拉結(jié)牢固后方可解開吊裝鋼絲繩。8）依次吊裝另一端對稱位置的分段鋼梁，然后吊裝中間位置的分段鋼梁，最后合攏。9）鋼梁焊接固定之前，必須對鋼梁的中心線的對準(zhǔn)情況及起拱度隨時進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整，使之符合規(guī)范和設(shè)計要求。10）在鋼梁校正就位后方可

10、焊接，對側(cè)面立焊及頂部水平焊縫可在作業(yè)平臺上采用兩人對稱進(jìn)行焊接，減小因溫差產(chǎn)生的收縮變形。對鋼梁底部的焊縫采用仰焊，在已經(jīng)固定的鋼梁上吊掛對稱的封閉吊籃，吊籃大小以滿足操作人員站立在鋼梁下方為宜，且與鋼梁連接牢固，兩人在吊籃內(nèi)對稱施焊，兩組輪流作業(yè)，避免疲勞作業(yè)。11）整個作業(yè)過程要求各工序之間銜接緊張有效，現(xiàn)場指揮人員上下信息溝通及時，指揮得當(dāng)。（3）起拱度監(jiān)測1）在計算機內(nèi)對箱型梁起拱度建模，分別在鋼梁上設(shè)置具有代表性的監(jiān)測點，在計算機內(nèi)測算各點的坐標(biāo)。2）結(jié)合設(shè)計圖紙，將箱型梁的各起拱監(jiān)測點進(jìn)行與圖紙在同一坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果與現(xiàn)場建設(shè)單位提供的坐標(biāo)結(jié)合再次進(jìn)行轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換結(jié)果便

11、可作為現(xiàn)場實際的監(jiān)測依據(jù)。3）在箱型梁的廠內(nèi)預(yù)拼裝過程中模擬現(xiàn)場實際的施工環(huán)境及坐標(biāo)進(jìn)行起拱度的檢查、復(fù)核，并將監(jiān)測點在實物上做出相應(yīng)的標(biāo)記。4）現(xiàn)場在箱型梁的吊裝過程中采用電子全站儀、水平儀進(jìn)行全過程的監(jiān)控，并隨時采用千斤頂進(jìn)行微調(diào)。（4）箱型梁卸載1）卸載條件。在箱型梁的主次梁安裝完成后，壓型鋼板安裝前把主結(jié)構(gòu)從臨時支撐體系上進(jìn)行卸載，使箱型梁脫離鋼結(jié)構(gòu)支撐，靠自身結(jié)構(gòu)支承重量。具體卸載條件如下：a對焊縫探傷檢測合格及現(xiàn)場起拱度及施工質(zhì)量的檢查驗收合格；b在柱頂預(yù)留50mm的施工縫進(jìn)行灌漿料封堵密實；c焊縫的防銹處理，箱型梁通過各道次梁與混凝土構(gòu)件內(nèi)的預(yù)埋連接件連接牢固d卸載用千斤頂在鋼支

12、撐頂部架設(shè)就位；e各崗位操作人員交底完成，臨邊防護(hù)完好。2)卸載方法與流程。箱型梁的最大撓度為57.8mm，最小為0mm。卸載按照撓度遞減的順序?qū)ΨQ進(jìn)行，采用千斤頂卸載，通過計算分析確定采用兩臺60t的螺旋千斤頂，卸載步驟如圖3-2所示。a箱型梁安裝固定就位后，在支撐頂部架設(shè)千斤頂，見圖3-2(a)b千斤頂頂升，割除方鋼，見圖3-2（b）c千斤頂回落，撤出千斤頂，見圖3-2（c）d拆除鋼支撐體系，見圖3-2（d） 圖3-2(a) 圖3-2（b）圖3-2（c） 圖3-2（d）3)支撐的拆解過程應(yīng)注意：a先將第一步安裝的立面支撐進(jìn)行拉結(jié)固定，然后按照從上到下，先平面后立面的拆除順序，后搭的先拆，先

13、搭的后拆，水平分層，然后拆除與建筑物構(gòu)件相連的拉結(jié)連桿，逐層拆解，最后將豎向立面一次性整體拆除吊落至地面再進(jìn)行分解。b拆解過程中必須使用塔吊配合先將欲拆解的構(gòu)件進(jìn)行捆扎牢固后再拆，避免物體打擊傷人。c拆解過程要求施工人員安全帽、安全帶正確配備和使用，上下各指揮人員信息溝通及時暢通，指揮正確。4.結(jié)束語結(jié)合現(xiàn)場實際的施工環(huán)境，從施工成本、工期、綠色節(jié)能施工、技術(shù)力量等各方面綜合分析，公司決定采用箱型梁加工廠分段預(yù)制，現(xiàn)場利用已有的垂直運輸設(shè)備塔吊，另選擇可裝卸分段鋼梁的汽車吊配合，分段吊裝、高空拼接的施工工藝。根據(jù)現(xiàn)場實際吊裝條件及吊裝成本綜合考慮，在箱型梁的下方搭設(shè)總長度18m的鋼支撐，豎向兩片，五層水平連系梁組成的鋼支撐體系，支撐體系的水平與豎向的節(jié)點部位分層與已有的建筑物構(gòu)件形成硬拉結(jié)。將箱型梁總長40m分成19m、5m、8m、8m四段來進(jìn)行制作。使用450噸裝卸的汽車吊將19m長度的分段鋼梁一次性直接吊裝就位，利用汽車吊將其余分段鋼梁輸送至塔吊的作業(yè)半徑內(nèi)，使用塔吊吊裝就位。該工程的順利完工，得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的好評，同時本工藝不僅適用民用建筑，對于受到施工條件限制條件下的空間交叉道路上的大跨度、高截面的型鋼過路橋梁以及異形鋼結(jié)構(gòu)屋面的施工同樣適用