大悬挑桁架

2024-06-28

大悬挑桁架（共3篇）

大悬挑桁架篇1

1 工程简介

×××工程位于福田区车公庙泰然工业区深南大道和香蜜湖路交叉口西南侧, 大厦北面为东西向深南大道, 东面为南北向的香蜜湖路, 南面为泰然二路, 西面为泰然九路。本大厦是为满足深圳市轨道交通建设发展和客运增长需要而建设的政府投资工程, 建成后是集甲级写字楼、商业、片区交通枢纽为一体的超高层综合建筑, 是深南路车公庙段最重要的地标性建筑物之一。

×××工程场地红线东西长102m, 南北长65m, 用地面积6559.4m2, 总建筑面积150334.12m2, 建筑高度为260.8m。该工程地下6层, 地上55层, 其中地下5、6层为人防工程, 地下3、4层为设备房和停车库, 地下1层至地上4层为裙楼商业, 5层为南侧商业与北侧办公结合, 6~55层为办公层和避难层, 主要施工范围为地下室核心筒区域墙体及地上主体结构。

2 方案编制依据

施工图纸主要依据为本工程建筑、结构设计图纸, 主要施工规范参照的标准为国家标准的《混凝土结构工程施工验收规范》 (GB50204-2002, 2011年版) 、《建筑工程施工质量验收统一标准》 (GB50300-2013) 、《木结构工程施工质量验收规范》 (GB50206-2012) 、《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010) 、《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 、《建设工程施工现场供用电安全规范》 (GB50194-93) 、《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2012) , 以及行业标准的《建筑施工高处作业安全技术规范》 (JGJ80-91) 、《建筑施工安全检查标准》 (JGJ59-2011) 、《施工现场临时用电安全技术规范》 (JGJ46-2005) 、《建筑机械使用安全技术规程》 (JGJ33-2012) 、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011) 、《建筑施工模板安全技术规范》 (JGJ162-2008) 。

3 方案分析

本部分内容主要从施工的安全性、经济性和便捷性三个角度来分析悬空模板安全专项施工方案的可行性。

3.1 从施工的安全性角度来看

施工前的完备工程队伍组织是保证施工安全性的首要前提, 施工方案对质量的要求水平是保证施工安全的关键步骤, 为此本文对高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台施工技术在施工安全性的分析主要可以从该方案的施工部署及组织结构安排方面、施工准备方面、质量要求和数据计算方面进行。

(1) 施工的组织结构方面。悬空模板安全专项施工方案设计的组织结构具有分工明确, 任务分配科学合理的优势。从图1可以看出, 从项目经理到项目总经济师、生产经理、总工程师、安全总监, 再到工经部、物机部、工程部、试验室和安全质量环保部, 层级清晰, 分工具体明确。除此之外, 还设计了详细的责任分工表, 将责任落实到具体的个人。设安全主任一名、安全员三名、焊工两名、架子工三名、信号工一名以及塔司一名, 以上人员均具备项目部专职安全生产管理人员、特种作业人员资质证书。

综上所述, 这种详细且清晰的组织结构和人员部署为实际施工带来了极大的便利, 同时, 精确的责任分工更是为保障施工的安全性奠定了坚实的基础。

(2) 施工的进度安排方面

在施工的进度安排上, 该方案具有工期安排充足合理的优势。该方案北侧悬挑梁施工时间设计为2016年1月15日~2016年1月23日, 与同侧梁板同时施工, 北侧悬挑后浇板施工时间为2017年1月20日~2017年1月23日, 与北侧悬挑梁施工相隔约一年的时间, 为悬挑梁的成型和整个主体结构施工的完成提供了充足的时间, 西侧悬挑部位的施工时间为2016年5月15日~2017年5月20日, 有利于每一个施工技术步骤的细节实施, 能够有效避免因赶工期而出现的施工质量问题 (比如施工微小环节的遗漏, 施工技术不到位等) , 为工程建设保质保量的完成提供了时间基础, 进而为施工安全提供了保障。

(3) 施工准备方面。该施工方案的施工技术安排井井有条, 考虑周到。在施工技术方面主要做了以下准备:工程部组织对施工验收规范及相关标准的学习, 做好审图工作, 确定模板工程的控制重点和难点, 并制定相应的措施;根据图纸、方案及模板工程的有关规定结合工程结构的设计制定详细的有针对性和操作性的技术交底, 做好技术交底工作, 对于节点及特殊作法, 给出详细的大样图;施工前由分部施工负责人组织技术人员、模板工长、质检员及劳务队进行模板工程施工交底, 使每位管理人员都能掌握该分项工程的重点、难点, 在施工中能正确操作;模板工长在施工前认真学习图纸、规范及施工方案, 对专业技术工人、专业管理人员进行具有针对性的技术、质量、安全、消防、文明施工交底, 这些准备为工程的安全实施提供了良好的技术基础, 为施工安全提供了较为全面的保障。并且, 在施工现场已经安装了临时设施, 要求将材料加工成布置完成, 验收合格, 达到使用条件;保证所需材料已进场, 满足现场施工要求;完成了临水、临电的布置, 这些现场准备工作的进行为保障施工安全奠定了坚实的基础。

(4) 质量要求方面

该方案对施工质量要求细致严格, 从施工共可能涉及的数据、细节进行了具体的质量控制内容, 为整体工程的质量提供了保证。该方案认为, 需要通过以下几点来加强质量控制, 进行关键环节的预警检查工作:

(1) 模板验收及浇筑混凝土时, 必须拉通线控制标高和各轴线位置、构件尺寸。

(2) 支顶板前放线工应提供模板标高控制线, 支顶板后质检员应检查标高, 确保准确无误。

(3) 顶板模板采用软拼, 顶板与墙交接处设贴墙方木龙骨加密封条封闭严密 (密封条距墙体水平施工缝2mm) 。

(4) 多层板长向拼缝平行于次龙骨方向, 保证板缝下有方木, 确保多层板拼缝不出现错台, 也防止漏浆。

(5) 待顶板模板支设好后, 调节顶板中间部分可调支撑, 避免板四边起拱, 并检查板中起拱高度和支顶虚实程度。

(6) 加强模板清理, 杜绝粘模现象, 用扁铲清理模板板面, 铲掉混凝土残渣, 用滚刷涂刷油质脱膜剂, 用抹布将板面的浮油擦净。

(7) 针对模板工程出现的问题及时分析原因, 采取改进措施。

(8) 所有预留洞、预埋件均需按要求留设, 并在合模前与水电队配合核对。

(9) 模板支搭完毕后, 要进行预检, 经监理签认合格后方可进行下道工序。浇筑混凝土时, 需有木工专门负责看管模板。

除了上述质量控制措施的设计, 该方案还建立了施工应急预案, 为潜在施工问题的及时解决提供了方法, 极大了提高了施工人员作业的安全系数。该方案主要针对施工中可能发生的模板支撑架坍塌坍塌、高处坠物、物体打击、机械伤害、触电、火灾、撞伤等事故, 为这些事故的防范与处理制定相应的预防和应急措施, 体现了对施工安全的高度关注。此外针对施工安全, 该方案在施工方法中还提到了具体的施救方案及急救步骤、细节的安排, 这对确保作业人员安全具有重要的作用。

(5) 工程施工计算书方面

高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台施工对施工技术的要求很高, 而保证材料的质量更是提高施工安全性的重要环节, 所以对施工中要用到的各类板材的质量要求也很高, 需要对各类模板或板材的荷载能力进行精细的测定。

在这一方面, ×××工程悬空模板安全专项施工方案较好的满足了上述要求。从施工方案计算书可以看出, 该方案对梁侧模板的总体规格、荷载标准、面板 (包括面板的压力及应力情况等) 、模板 (强度等) 等材料, 以及不同规格的梁模板的质量都进行了基础的试验、仔细的计算和精准的分析, 保证了施工所需材料质量的合格合规, 为施工安全建立了材料物资方面的安全防线。

举例来说, 在施工所需的小梁验算中, 对小梁的强度、挠度和抗剪力都进行了试验和测算, 并按照规范要求的参考标准值, 对面板的质量进行了严格的调整和控制, 使小梁质量达到了施工的各项标准。以下计算过程就体现了方案的质量控制优势。

(1) 强度的验算过程如下:

因此, q1静=0.9×1.2 (G1k+ (G3k+G2k) ×h) ×b=0.9×1.2× (0.3+ (1.1+24) ×0.12) ×0.2=0.715k N/m;

q1活=0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×2.5×0.2=0.63k N/m。

M1=0.125q1静L2+0.125q1活L2=0.125×0.715×0.92+0.125×0.63×0.92=0.136k N·m;

(2) 挠度的验算过程如下:

跨中νmax=0.521q L4/ (100EI) =0.521×0.662×9004/ (100×9350×2733800) =0.089mm≤[ν]=l/250=900/250=3.6mm;

悬臂端νmax=q L4/ (8EI) =0.662×1504/ (8×9350×2733800) =0.002mm≤[ν]=l1×2/250=300/250=1.2mm。

(3) 抗剪力验算过程如下:

最大剪力的计算公式为:Q=0.6ql。

V1=0.625q1静L+0.625q1活L=0.625×0.715×0.9+0.625×0.63×0.9=0.757k N;

τmax=3Vmax/ (2bh0) =3×3.16×1000/ (2×45×90) =1.17N/mm2≤[τ]=1.78N/mm2。上述结果证明, 本次所选施工用小梁均满足施工的全部要求。

3.2 从施工的经济向角度来看

这一角度的分析主要是就劳动资源、施工材料资源的配置, 以及工程机械设备的配置而言的, 资源配置的合理与否和工程的施工成本是息息相关的。

3.2.1工程的劳动力资源配置方面

×××工程悬空模板安全专项施工方案一共配置了6名管理人员、2名安全员和2名信号工, 并将木工人数设为10人, 架子工人数设置为3人。根据该施工项目的难度, 本次施工作业人员的数量安排具有合理性, 对于保障施工模板加工等工作和施工脚手架搭建作业的及时供应提供了充足的劳动力基础, 主要施工人员的合理配置有利于避免因资源配置而造成的成本浪费, 同时, 能够保障施工方案的顺利实施, 也大大提高了施工的效率, 对于跟进工程进度, 起到了积极的作用, 表明方案在劳动力资源配置方面具有较好的经济性。

3.2.2施工材料的配置方面

完备精细的施工材料配置是施工顺利进行的物质基础, 因此, 无论是材料名称还是材料规格、数量、质量都需要进行精细的安排和设计, 本文所选方案很好地实现了这一要求, 从源头上解决了材料配置问题, 为有效的避免因施工材料问题而导致的经济成本浪费提供了保障, 具有合理化的经济性。

(1) 在材料配置上, 该方案不仅对主要材料的名称、规格、单位数量 (详见表2) 进行了详细的设计, 单对工字钢材料就设计了20#a (118m) 、16#a (80m) 、14#a (114m) 、共3种不同的规格, 对施工所需要的Q235A钢板也进行了规格为300×300×15、58块的具体设计, 并且对每种规格的材料的数量都进行了详细的安排。 (2) 还通过相应的外观质量检验要求进行了材料的质量控制。这为施工中以下问题的规避和解决奠定了基础:后续施工中的材料不足、材料过多或质量不合规问题所造成的材料资金的浪费 (材料不足时, 由于零购材料的成本要高于统一批量购买材料的价格, 所以造成资金的浪费和材料多余时或不合规, 则会因材料折价售出而造成资金损失) ;因延误施工而产生的附加成本费, 等等。

备注:其余周转材料已经在模板施工方案中体现。

3.2.3工程机械设备配置之方面

在施工机械设备的设计方面, 该方案认为此次施工需要配置单面压刨机、平刨机、电锯、手提式电钻、电焊机、游标卡尺、塞尺、钢卷尺、水平尺和空压机, 设备种类比较全面合理, 为提高施工的效率和避免尺寸参数错误而引起的经济损失提供了设备基础。

3.3 从施工的便捷角度来看

施工的便捷性体现在施工的各环节和步骤之中, 本文主要从施工准备、主要施工方法和措施方面进行施工便捷性的分析。

(1) 施工准备方面。在施工的技术准备和现场准备方面, 两种方案均做到了提前的充足准备, 为施工的投入提供了参照基础, 当施工出现技术方面的问题的时候, 可以参照标准进行快速方便的技术调整。

(2) 施工方法和措施方面。地铁汇通大厦悬空模板安全专项施工方案首先在模板设计部分简明扼要的说明了设计的大致方法, 此外, 方案中还提供了钢管检验参数表, 表格方式的参数对照给施工人员的比对施工带来了极大的便利。

(3) 施工后续工作方面

在这一方面, 该方案从季节性施工措施保障 (例如在模板拼装后, 应尽快浇筑混凝土, 防止模板遇雨变形。若模板拼装后遇雨, 浇筑混凝土前应重新检查, 加固模板和支撑;支模前涂刷好脱模材料, 下雨时用塑料布覆盖, 避免脱模材料被雨水冲刷;模板存放的地面要硬化、平整, 并且要有一定的坡度, 要做好排水措施。对各类模板加强防风紧固措施, 在临时停放时考虑防止大风失稳等措施) 、建筑成品保护 (例如, 加工的半成品模板及时编号, 设专人看管, 遇有雨天时及时覆盖;安装水平结构模板时不得损坏竖向混凝土成品;模板拆模时不许硬翘、猛砸, 墙模板吊装脱模时要有人扶着, 必须确保已完混凝土结构楞角、面层不被破坏, 拆模后及时将竖向混凝土结构阳角保护好;拆下模板后, 发现模板不平或边角损坏变形应及时修理或更换) 、安全文明施工 (例如, 施工现场布置临时施工机具, 堆放材料、成品、半成品, 临时线路等, 必须严格按照施工平面图的要求布置;模板堆放场地及在施工现场内、不得进行明火焊接、切割作业等措施) 、环保措施 (例如, 严禁焚烧废木料、刨花, 以免造成环境污染;木工棚封闭处理, 防止噪音污染;保证施工现场, 工完料尽场地清等措施) 制定等方面进行了全面的考虑与设计, 为施工的后续修复、整理工作的进行提供了便捷的依据。

4 结论

从本文对上述方案的分析中可以发现, 高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台技术中施工方案设计的合理性需要从施工的安全性、经济性和便捷性等角度进行综合的比较和分析, 这三个特性贯穿于高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台施工的始终。其中, 施工安全性的保障是与施工的组织结构、施工的进度安排、施工前准备、施工质量要求以及工程计算书密不可分的, 而且更加合理的组织机构、更加充分的进度工期、更加全面的施工准备, 同时还具备较为全面的质量控制措施和应急预案, 这些都证明了该方案具有更高的施工安全性;在施工经济性方面, 方案具备了拥有全面机械的设备基础, 而且, 无论从劳动力资源的安排方面, 还是从施工周转材料的配置方面, 方案都做到了对施工成本的节约与材料资源的有效利用, 因此该方案具有更好的经济性;在施工便捷度方面, 从施工准备阶段到施工方法和措施阶段, 再到施工后续的季节性保护、成品保护、安全文明施工和环保措施, 该方案都体现了较高的施工便捷性。综上所述, 出于对整体施工的安全性、经济性与便捷性的考虑, 本方案符合高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台技术施工的要求。

摘要：叠合式钢桁架作为我国工业与民用建筑施工中主要的承重基础, 其在保障施工安全和建筑物质量方面具有着极其重要的作用, 但同时这种承重架构的施工也需要施工人员具备较强的专业性和技术性, 尤其是在高层建筑中, 高空大悬挑叠合钢桁架的应用要求更高。为了对高空大悬挑叠合式钢桁架承重平台施工技术进行进一步的探讨, 本文选取了×××工程中的高支模专项施工方案作为空大悬挑叠合式钢桁架承重平台的施工技术的研究对象, 并从方案的便捷性、安全性和经济性对施工方案进行分析, 并从中发现方案的项目优势。

关键词：高空,大悬挑,钢桁架,承重平台,施工技术

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独立悬挑钢桁架支撑与吊装技术篇2

施工方案设计

主要施工条件

该项目位于旅游区,广场北侧进场仅一条6m宽的水泥路面,不能满足大型起重机的组装与安装期间其他车辆通行,需在宽度方向拓宽至10m,长度方向不小于130m。拼装场地需平整硬化,划分区域见平面布置图1所示。拼装及堆放区域内土方进行压实后,上部浇筑30mm厚C20混凝生并找平。750t履带起重机主吊装区域行走道路宽16m,地基承载力为0.16～0.20MPa,并出具相应的地基承载力报告,满足要求后方可吊装。根据施工方案,临时支撑胎架需穿过看台预留孔。临时胎架最大支反力达273kN,支撑基础需满足要求。

重难点分析

对临时支撑基础进行专业设计,确保基础稳定,根据软件计算出支撑反力。支撑胎架制作、安装过程中,严格按正式二程控制施工质量,在施工过程中定期进行基础沉降观测,确保支撑体系稳定性在可控范围内。

因场地受限,主起重机不能在两侧或在看台前方吊装,只能在北侧作业,因此,加大了主起重机的吊装作业半径,最大达76m。主桁架吊装采用750t全超起配重工况,主臂48.8m,起落式副臂64m,超起后回转半径18m,HJ-l.a、HJ-2a吊装需使用390t全超起配重,HJ-3a、HJ-4a吊装需使用210t超起配重,吊装就位作业半径最大达76m。750t起重机对地整体压力达1300t,地基稳定是涉及设备及人员安全的重中之重,地基处理后进行相关的压力试验。主桁架吊装就位落钩前,支撑胎架顶部设置调节柱,严格控制安装标高,确保变形量在有效控制范围内。

临时支撑方案设计

在钢管桁架全长的2/3处位置设置临时承重支撑胎架,胎架顶部设置操作钢平台,以约束钢管桁架自由端。由于临时支撑胎架设置位置与看台有交集,考虑看台的混凝土结构部分设计时均未包括该载荷,且该载荷较大,应在±0.000地面单独设置临时支撑胎架混凝土基础,基础上设置预埋件,以承载上部重量。与看台交集处需预留洞口,作为临时支撑胎架4根立柱穿过之用。

鉴于上述条件、难点的原因,拟采用搭设非标节和标准节组合形式格构架支撑方案,具体方案如下:①支撑胎架安装前,混凝土基础、看台预留洞口等应具备安装条件。②根据支撑胎架的设计计算,格构胎架平面尺寸为2.5m×2.5m,立杆截面尺寸为Φ299×8,横杆截面尺寸为H200×200×12×8,斜杆截面尺寸为角钢100mm×10mm,材质均为Q235B。顶部平台结构主要采用HW500×200×16×10轧制H型钢,材质Q235B,杆件和平台件均选择全熔透焊接。③支撑胎架由2.5m×2.5m×5m底座节、顶端节组合而成,底座节、顶端节均熔透焊接。④底座与基础预埋件焊接定位后，节与节之间以芯轴定位,销轴加防脱销连接,直至达到规定高度。⑤现场作业时仍要重视对胎架进行必要的临时加固处理,进一步降低环境不利因素对胎架的影响,在看台两侧处各2个支撑(HJ-1a、HJ-2a、HJ-1、HJ-2主桁架支撑)拉缆风绳,地锚选用已有建筑物的立柱,并征得相关单位同意,其余支撑胎架在与看台预留孔处设置固定件与看台连接以增加支撑胎架的稳定性,支撑胎架示意图如图2所示。

吊装方案设计

吊装地基处理

根据总平面图,划定场地处理范围,主要分4大块区域,见图3地基处理平面布置图,针对吊装参数,重点处理该区域。

桁架HJ-1a在本次吊装设备吊装中就位作业半径最大,而且是最先吊装的钢结构,750t履带起重机在此区域组装完毕后开始吊装。根据CAD模拟起重机组装及吊装站位,重点对750t主吊装站位处地基进行处理,具体见地基处理范围图。地基处理完毕后可用超起配重做静压实验,检验地基稳定性。

该吊装工程地基处理进行了专业设计,吊装前我方检查第三方地基检验报告是否满足要求,否则不能吊装。根据现有场地平面布置,优化吊装方案,合理布置主起重机站位,并考虑750t履带起重机不同超起配重的起重性能,合理布置桁架拼装位置,尽量减少吊装过程的行走和频繁倒运路基箱的工作,提高作业效率的同时,减少了地面硬化的范围,大大节省施工成本。

前3榀吊装地基要求最高,750t履带起重机本体重830t,超起配重390t,单榀桁架重67t,吊索具重10t,总重1297t,路基箱横向铺设,两履带起重机下方铺设8块路基箱,平均对地压力0.097MPa,由于吊装过程产生动载荷和履带前后不均衡受力,取1.8倍系数,即所需地基承载力不小于0.175MPa,建议吊装地面承载力不小于0.20MPa,不带超起作业区地基承载力不小于0.18MPa,超起配重安装作业区地基承载力不小于0.16MPa。局部区域承压力不足考虑在级配碎石中添加水泥、沙,加水固化后提高其承压力,所有吊装区域地面水平度小于5/1000。大型设备吊装采取路基板横向铺设的方法可进一步减小其对地压力。

为减少750t履带起重机的使用成本,主起重机进场前在现场使用80t履带起重机预拼装3榀,主起重机具备使用条件后,安装临时支撑胎架后,可直接开始主桁架的吊装,在一定程度上节省了大型履带起重机的使用成本。

先吊装最远跨HJ-1a桁架,依次从远到近吊装,以便腾让出作业空间。

吊装计算

吊装采用8个吊点,构件质量为67.7t,吊装夹角按最不利角度45°计算,每个吊点最大拉力F=[67.7/8]/cos45°=12.0t=117.6kN。

选用Φ36.5mm,长40000mm左右钢丝绳8根,对折使用,两侧4个吊点使用4根短绳扣对折绕过主桁架主管,绳头一端用17.5t卸扣与主吊索连接,另一端使用20t手动葫芦调节。钢丝绳破断拉力总和Fg=931.5kN,不均衡系数α=0.82,安全系数K=8。

Φ36.5mm钢丝绳对折使用后许用拉力:T=0.82×931.5×2×0.75/8=143.2kN>117.6kN,满足吊装要求,其中,0.75为钢丝绳对折后的折减系数。

根据计算软件缆风绳侧向力最大50kN,选用Φ18.5mm钢丝绳,破断拉力219kN,不均衡系数α=0.82,安全系数K=3.5,T=219×0.82/3.5=51.3 kN>50 kN,满足要求。

桁架吊装

先吊装HJ-1a和HJ-2a桁架后,然后及时安装之间的连杆,之后每吊装一榀桁架后安装之间的连杆,确保整体稳定。HJ-4与HJ4a、HJ-3与HJ-3a、HJ-2与HJ-2a、HJ-1与HJ-1a基本对称布置,吊装起吊和就位半径各不相同,吊装索具及应力分析数据相同,可参照上述软件分析的参数。

胎架试压检查及沉降观测

每个主桁架吊装定位完毕后,拧紧3个支座基础共36套地脚螺栓,该螺栓规格已超规范,按计算实际拧紧力矩6881N.m。确保胎架顶部支撑稳定后,750t主起重机缓慢落钩,检查支撑基础沉降及变形(胎架下层量小于5mm),胎架垂直度是否满足要求(垂直度22/1000),观察30min以上,无异常后摘钩。如观测到上述数值超过范围,750t履带起重机暂时不落钩,检查支撑基础和支持等胎架的垂直度,纠正符合要求后落钩,观察30min以上,无异常摘钩。

卸载与支撑胎架拆除

主桁架吊装结束,各桁架间连杆安装完毕后,经业主、监理、总包等相关单位联合检查确认后开始卸载。通过对卸载点的支撑反力、位移变化和结构构件内力变化进行计算分析,选取对结构主要构件内力、变形产生较小影响和支撑胎架承载能力要求相对较低的卸载方案。本项目考虑从中间向两侧同时对称卸载,每次切割调节柱10mm左右,使用千斤顶配合切割作业,切割后注意观察屋面变形量是否满足设计要求。

依据国家行业标准《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010) 3.5.1 Page 15规定,对于悬挑结构,在使用性能状态下,容许扰度值不应大于1/125。本工程采用法国方面的方案,结构扰度达到600mm(1/69,业主提供文件超过中国规范要求近1倍。经过长时间、多角度、全方位的分析设计,最终将结构扰度控制到1/155,达到了中国规范要求。最大悬挑42m,即最大扰度不大于42000×1/155=271mm。

切割调节柱前,在各主桁架前端顶部设置标高,记录标高值。每次切割过程中使用测量仪记录下沉量,同时专人观察焊接球、主桁架重要焊接部位、预埋基础、预埋螺栓等有无异常,发现问题及时停止。正常切割后所有支撑点腾空胎架上支撑点约10mm,静置24h后,再次观察屋面下沉量,如整体下层量在271mm内,即满足设计要求下图为切割柱示意图4所示。

大悬挑钢结构雨篷设计篇3

在公共建筑中,大悬挑钢结构雨篷的应用较为广泛。在实际工程中,由于主体建筑的条件限制,以及建筑对雨篷各方面的造型要求不同,使得大悬挑钢结构雨篷的设计需要采取不同的处理方法,并因此对应有不同计算模型。现有建成的钢结构雨篷,经常可见不合理之处,如在较大风荷载或雪荷载的作用下很容易发生结构的破坏,并且在今年的雪灾、地震中这种雨篷的破坏数见不鲜。本文对此类雨篷的情况进行了总结分类,分析了每种类型的雨篷所适应的主体情况,及建筑美观的优缺点,并且提出了各种雨篷类型相应的设计要点。

2 大悬挑雨篷的主体连接条件

对于大悬挑雨篷一般高度设置在首层顶标高处,即2层地面标高。因此其钢梁可与2层框架梁直接连接,钢梁间距也可小于柱距。对于拉杆上部连接点,一般由于2层层高较大(一般大于4m),而建筑又对拉杆上部拉结点高度有一定限制,所以拉杆上部连接点一般无法设置在3层框架梁上,只能设置在柱上;根据以上特点,拉杆的位置与数量都受到了一定的限制。

3 大悬挑雨篷的受力体系类型

根据实际情况,提出以下六种形式的雨篷结构(见图1~图6)。

各种类型雨蓬关键节点的连接方式及受力特征见表1。

为叙述方便,现定义垂直于建筑物方向的梁为横向梁,平行于建筑物方向的梁为纵向梁。

各类型雨篷特点如下:

A类型雨篷:为使两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用,纵横杆件采用刚接节点。雨篷支座节点设计为铰接节点,拉杆则按拉压杆考虑,以抵抗风吸力作用。该类型雨篷支座节点设计制作均较为简洁;纵横向水平杆件大小均匀,较为美观,但纵横梁刚接节点处理较复杂。

B类型雨篷:与A类型基本相同。不同点是雨篷支座节点设计为刚接节点,拉杆则按单拉杆考虑,风吸力作用由支座刚接节点抵抗。该类型雨篷支座节点设计制作均较为复杂;但拉杆由于是单拉杆,因此长细比限制较小,所以较细,感官上更为轻盈。

C类型雨篷:纵横向水平杆件大小相差较大。横向杆件截面较大,纵向杆件截面很小。并且为使两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用,在整片雨篷上方设置一根通长的圆管杆件。纵横杆件采用铰接节点,纵向杆件起到对横向杆件的侧向支撑作用,以减小横向杆件的长细比。支座节点及拉杆均同A类型一样考虑。该类型雨篷纵向杆件很细,可在一定程度上满足建筑对雨篷结构的轻盈性的要求;但上部拉杆较粗,通长圆管杆略显复杂。

D类型雨篷:与C类型基本相同,不同之处为雨篷支座节点设计为刚接节点;拉杆则按单拉杆考虑,在风吸力作用下,雨篷支座承担负弯矩,此时拉杆考虑受压失效。该类型雨篷除C型的优缺点外,又改善了拉杆的粗度,使得雨篷更加轻盈。

E类型雨篷:与C类型雨篷也比较相近。不同之处为,该类型雨篷设置四根空间拉杆,因此使得上部通长圆管杆件的粗度减小。同时在建筑美观方面使得雨篷较C类型雨篷更加轻盈,但拉杆的数量增多,而且从正立面来讲,出现了斜向线条。

F类型雨篷:与E类型雨篷也比较相近。不同之处为该类型雨篷支座节点设计为刚接节点;拉杆则按单拉杆考虑。该类型进一步使得拉杆粗度减小,较E类型更为轻盈。

4 荷载、作用及荷载组合

4.1 荷载

4.1.1 永久荷载

包括钢构件自重、玻璃连接件自重、玻璃自重。

4.1.2 活荷载及施工检修荷载

活荷载按不上人屋面活荷载取用0.5kN/m2,组合值系数0.7;

施工检修荷载为每隔1.0m取集中荷载1.0kN。

此两项荷载取其中一项。

4.1.3 雪荷载

在雨篷的设计当中,μr按《建筑结构荷载规范》表6.2.1中第8项取用。由该条可知,大多少数情况下雨篷都能满足μr=2.0的条件。

雪荷载组合值系数0.7。

4.1.4 风荷载

式中,μz为风荷载高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》7.2条取用;μsl为局部风压体型系数,按《建筑结构荷载规范》7.3.3条取-2.0;βgz为高度z处的阵风系数,根据《建筑结构荷载规范》7.5.1条取1.0。

4.1.5 地震作用

根据《建筑抗震设计规范》可按竖向地震反应谱方法计算或按5.3.3条简化计算。在采用反应谱方法计算时可取水平地震影响系数的0.65倍来定义竖向反应谱(《网壳结构技术规程》(JGJ 61-2003)4.4.5条)。

4.2 荷载组合

根据《建筑结构荷载规范》采用荷载效应的基本组合对结构承载力极限状态进行验算,对基本组合的规定:

屋面活荷载不与雪荷载同时组合;

屋面活荷载及雪荷载与风荷载反向,因此不同时组合;

在永久荷载对结构有利时分项系数取1.0。由以上得到基本组合如下。

4.2.1 由可变荷载控制的基本组合

γG=1.2,γQ1=1.4,γQi=1.4,ψci按相应荷载取用。

在风荷载参与组合时γG=1.0

4.2.2 由永久荷载控制的基本组合

γG=1.35,γQi=1.4,ψci按相应荷载取用。

4.2.3 包括地震效应的基本组合

在只计算竖向地震效应时水平地震效应的分项系数γEh=0.0,且对一般结构在与地震效应组合时,对于一般结构构件风荷载组合系数ψw=0.0

其中SGE=1.0SGK+0.5Ssnow K所以

按《建筑抗震设计规范》5.3.3条,对于8度取SEv K=0.1SGE。

4.2.4 正常使用状态荷载组合

对于结构的正常使用计算状态进行验算时,应采用荷载效应的标准组合

5 杆件截面控制

5.1 雨篷横向梁

主要由计算应力与变形控制,一般变形为控制因素。长细比控制一般150。

5.2 雨篷纵向梁

对于A、B两种类型仍然受应力与变形控制,一般长细比150。

其余均按支撑控制200。

5.3 雨篷拉杆

对于A、C、E三种类型雨篷需按拉压杆控制,但由于在风载下受压控制250(《钢结构设计规范》5.3.9条注5规定为250)

对于B、D、F三种类型按拉杆控制长细比400,考虑在风荷载作用下杆件失效。

6 关键节点处理

6.1 纵横梁刚接点

纵横梁连接节点见图7。

A型、B型雨篷采用纵横梁刚接的做法。节点设计建议横向(垂直于建筑物方向)梁保持连续,纵向(平行于建筑物方向)梁在与横向梁连接处采用刚接连接。对于雨篷梁截面高度较大(大于250mm)的情况该节点较易布置,螺栓连接布置空间较大。但对于截面较小的情况,螺栓布置比较困难,所以上下翼缘连接不能采用不需垫板的熔透焊缝,以为螺栓的布置提供条件。另外,上下翼缘建议采用贴板予以加强,以保证节点刚度,也使得实际的受力与计算模型吻合。

6.2 支座刚接点

横梁支座刚接节点见图8。

对于B、D、F三种类型雨篷雨篷梁与主体建筑物采用刚接节点。对钢梁截面高度较小的情况下,腹板螺栓布置空间较小,所以采用腹板栓接较为不便。因此建议两端采用工厂焊接端板,现场与混凝土构件或埋板连接。对于梁截面高度较大的情况,可采用一般栓焊连接方式,实现刚接节点。

6.3 拉杆与梁连接点

拉杆下端节点见图9、图10、图11。

对于A、B两种类型雨篷可采用1方式连接,但对于A型由于在风吸力作用下连接板受压,应适当加劲板以减小连接板的宽厚比,以满足受压要求。连接板可布置于雨篷上玻璃缝位置,便于安装。C、D两种类型雨篷拉杆可采用2、3两种连接方式。对于E、F两种类型雨篷拉杆应采用2连接方式,由于拉杆对于连接板有平面外的拉力,因此采用2方式,可使通长圆管平衡该力,雨篷梁通过连接板与通长圆管连接,此时,连接板仍然保持轴向受力,避免了在平面外的弱方向受力,受力合理。

7 算例对比分析

按雨篷在北京地区进行算例分析,则基本荷载及参数如表2。

计算荷载(标准值)见表3。

雨蓬算例尺寸见图12。

根据以上情况采用SAP2000程序进行建模计算,得到较为经济合理的构件截面尺寸(见表4)及最终计算数据(见表5)。

根据以上数据分析总结以下几点:

1)各种类型控制因素均为位移,在此情况下各种类型的杆件(除拉杆外)截面相差不大,另结合施工难度考虑,各类型雨篷的经济性相差不大(见表3)。

2)对于B、D、F三种类型雨篷,在风荷载作用下向上的位移可观,甚至B型向上位移已经达到位移限值,因此在风荷载作用下雨篷的受力体系应酌情严谨考虑。

3)C型~F型雨篷纵向梁应力比很小,设计时可直接按长细比控制。

4)C、D型雨篷通长圆管梁应力比相对较大,在设计时可以作为主要调节对象,以使位移满足限值要求。

5)对于B型、D型、F型雨篷在设计计算时需要对拉杆进行设置,使其为单拉杆,受压时失效。

8 结语