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大跨度储煤结构施工方法之组装法

组装法的基本思想是将结构的杆件或小单元一步步组装起来,包括高空散装法、分块分条吊装法以及近年来出现的悬臂安装法。下面就分别介绍这三种方法。

一、高空散装法

高空散装法是最简单最原始的施工方法,又称全支架法,即在结构下部搭设满堂脚手架,在支架上铺设工作平台,将小单元或散件(单根杆件及单个节点) 运至工作平台上,直接在设计位置进行拼装的施工方法。也可以在地面上预先将网架制作成锥体或平面析架形式的小拼单元,再吊至高空拼装,减小高空作业量。此方法施工顺序如图 -1 所示即支架搭设一结构安装一支架拆除。

高空散装法搭设和拆除脚手架需要一定的时间,可能会影响整个工程进度,脚手架费用高,且工人劳动强度大。虽然高空散装法效率不高,但施工工艺简单,容易掌握,基本不需要大型起重设备,对施工现场条件及安装人员的技术水平要求也不高,所以一直被诸多网架结构安装工程采用。

采用高空散装法施工时须注意以下几点:

1、确定合理的拼装顺序。拼装时可以从脊线开始或者从中间向两边发展,以减少累积偏差和便于控制标高。具体方案可根据各个建筑的具体情况而定。

2、控制好标高及轴线位置。如采用柱面网壳时,应逐个节点进行测量。在拼装过程中,应随时对标高和轴线进行测量并依次调整,使结构总拼后纵横向总长度偏差、中心支座偏差、最低最高支座偏差等指标均符合《钢结构工程施工质量验收标准》 (GBJ 50205-2020)的规定。

3、拼装支架的安全性。高空散装法拼装的支架应进行设计,对于重要的或大型工程,还应进行试压,以检验其使用的可靠性。

4、结构杆件及节点的重量应在工人操作允许的限度内。

5、支架是由立杆、横向和纵向水平杆共同组成的“空间框架结构”,搭设时应满足构造要求。具体的构造要求可参阅相关的施工规范。

它一般由钢管搭设而成,也有采用型钢等焊接成格构式结构。钢管支架一般可以分为扣件式钢管支架、门式钢管支架和碗扣式钢管支架。高空散装法的拼装支架宜采用扣件式钢管脚手架搭设,且必须满足以下要求:

(1)具有足够的刚度和强度。拼装支架应通过验算,除满足强度要求外,还应满足单肢及整体稳定要求。

(2)具有稳定的沉降量。支架的沉降往往由于支架本身的弹性压缩、接头的压缩变形以及地基沉降等因素造成。支架在承受荷载后必然产生沉降,但要求支架的沉降量在干煤棚结构的拼装过程中趋于稳定,必要时可以用千斤顶予以调整。如发现支架不稳下沉,应研究解决。

(3)拼装支架的拆除必须遵循“变形协调、卸载均衡”的原则,卸载的顺序为由中间向四周,中心对称进行。安装完成后,拼装支架各支点不能乱拆,以免个别支点荷载集中而造成结构杆件变形屈曲。支点拆除时,可根据结构自重挠度曲线分区按比例降落。对跨度较小的结构,可以简化为一次拆除,但必须速度一致。

二、分条分块吊装法

分条分块吊装法比高空散装法效率高一些,这种方法是将整个结构分成条状或块状,在地面拼装分块或分条结构单元,然后由起重机吊装至高空设计位置就位搁置,最后把各个分块单元拼装成整体(图-2)。

所谓条状,是指将结构沿长度方向分成的若区段。区段的宽度可为一个至三个网格宽,区段长度则为结构的跨度。

所谓块状,是指结构沿纵横方向分割成的矩形或正方形单元。每个单元的重量要在现有起重机的起重能力限度内。

分条和分块后的网架单元,自身应该具有足够的刚度,否则应该采用临时加固措施,对于正放类网架而言,它们分割后仍可以成为几何不变体系,可以承受自身和施工荷载:对于斜放类网架而言,在分割后其上下弦形成了菱形的几何可变体系,因而必须在网格的对角线方向加设临时加固构件。所以分条分块吊装法比较适用于正放类的网架

分块吊装法有如下特点:

首先大部分的拼接和焊接工作在地面上完成,有利于提高工程质量,并可以省去大部分拼装支架;

其次是由于分块单元的重量和现场现有的起重设备相适应,可以利用现有起重设备吊装单元,有利于降低成本。此方法易于在中小型结构中实现,但仍有一定的高空工作量。

采用分条分块吊装法施工时须注意以下几点:

(1) 挠度值的控制。

结构条状单元在吊装就位过程中的受力状态近似为平面结构体系,而网架结构为空间结构体系,所以条状单元两端搁置在支座上后,其挠度值必然比设计挠度值大。因此,条状单元合拢前应先将其顶高,使中央挠度与结构形成整体后该处挠度相同。一般可以在中央球节点处用千斤顶调整挠度。如果设计时考虑了分块安装法的特点而调整了结构的高度,则分块安装时就不再需要调整挠度。

(2) 施工顺序。

分条分块安装顺序宜由中间向两端安装,或从中间向四周发展,这样便于调整累积误差;同时吊装单元网架时,不需要超过已安装的条(块) 网架,主要可以减少吊装高度,有利于吊装设备的选择。

三、悬臂安装法

1、悬臂安装法概述

悬臂安装法是在高空散装法和分条分块吊装法的基础上产生的,适用于球壳类储煤结构的一种施工方法。它借助已安装好的结构部分作为后续结构安装的工作面,利用开口壳来支承壳体自重,由外到内逐圈拼装,球壳施工顺序如图-3 所示。

该方法分两个阶段进行:

第一阶段为分条分块安装,即根据起重设备的机械性能、安装高度、现场条件等因素将网架分割为若干条,先在地面将支座节点部分进行拼装,然后分块吊至设计位置,临时固定后,再进行条块之间的调整、连接;

第二阶段为高空散装法,即在地面上将网架拼装成许许多多的小单元,利用吊车和安装在网架上的小型吊具吊至设计位置,然后由高空作业人员完成节点的连接。

工程中,柱面网壳也可采用悬臂安装法。在柱面网壳结构一端局部搭设脚手架,先安装端部数个网格范围内的杆件,形成有一定刚度的柱面网壳。然后利用已安装完的结构作为安装平台,向网壳另一端方向一个网格、接着一个网格的扩展(图-4)。由于柱面网壳是一种单曲率曲面,整体性不如双曲率的球面网壳,所以不宜在较大跨度的柱面网壳中采用这种安装方法

2、悬臂安装法的特点有

(1)脚手架量很少,施工成本较低。

(2)少用甚至不用起重机。

(3)施工工艺简单,但高空作业危险性很大。

(4)由于是由外向内的施工顺序,可能有较大的施工次应力产生。

3、悬臂安装法注意点

悬臂安装法适用于螺栓球结点的网壳结构,尤其是球面网壳结构,因为其整体稳定性能较为理想。该施工方法在安装中应注意以下几点:

(1)必须进行施工阶段的受力性能验算。

阶段施工内力由正在安装的构件自重荷载起,并会对前面已安装好的结构构件的施工内力产生影响。施工内力的分析计算应考虑正在安装的这一圈结构的空间作用,这一圈的构件也存在阶段施工内力。

如果不考虑非线性因素影响,构件施工内力的变化过程是一个阶段施工内力的叠加过程。杆件在安装完毕时的实际内力等于施工内力终值。施工内力终值与设计内力值不尽相同。因此在悬臂安装之前,进行施工内力分析,对于施工过程的安全性保障是很有必要的。

(2)第一圈构件安装的时候必须特别仔细,严格控制施工精度,因其安装质量将直接影响到后面构件的安装质量,必要时应搭设临时支架。施工时避免强迫就位,尤其是在合拢时。

(3)工人在高空作业时,施工危险性很大,应采取充分的施工安全保护措施。

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