1、*工程-屋面采光頂張懸梁安裝方案第1章 工程概況 本工程為*，本方案主要對屋面鋼架采光頂下弦結構施工。絕大部分屋面梁為圓管桁架張拉梁，上弦桿與腹桿為圓管，下弦張拉桿為圓鋼桿件，上弦桿截面最大規格為21914，下弦桿規格為D30，腹桿規格為1335，下弦鋼拉桿采用D30，材質Q345B，側向采用D30的橫向穩定索。采光頂一平面布置圖采光頂二平面布置圖局部張弦梁三維圖三維軸測圖表2.2 索具裝配形式張弦梁下弦采用D30的鋼拉桿，根據廠家提供要求共有兩種樣式鋼拉桿，及中間帶連接套筒和中間不帶連接套筒，如圖2.1所示。中間帶連接套筒中間不帶連接套筒 鋼拉桿示意圖1.1 技術準備預應力鋼拉桿施工專業化程
2、度很高，前期需要大量的技術性工作，主要包括深化設計方案的制定、下料找型分析、深化設計、索夾實驗、施工過程仿真分析、和施工方案的編制等，又因索產品是在工廠加工的成品運至現場，一旦前期準備工作出現偏差將嚴重影響工程施工質量、進度和安全，故前期技術準備工作是索結構施工的核心環節。1.1.1 技術溝通與配合綜上所述，前期技術準備具有非常主要的核心地位，且需要各方協同工作，參與單位一般有建設單位、設計單位、總承包單位、鋼結構施工單位、索材供應商、節點產品供應商以及索專業施工單位，各參與單位的主要交叉內容如下：序號項目名稱內容1鋼結構參建單位的技術配合與交流共同研究和參與編制鋼結構專業施工單位整體鋼結構施
3、工方案，包括鋼結構的施工流程、整體方案、時間節點、支撐架搭設、場地規劃等，共同復核鋼構件的施工偏差，并制定確實可行的解決預案。2設計單位的技術配合與交流（1）施工之前與設計單位確定張拉初始態、節點方案、實驗研究、深化設計和制定施工過程中的處理預案等； （2）施工過程中，將現場的施工情況，尤其是施工異常情況及時反饋于設計單位，確保施工過程安全、可靠； （3）施工完畢后，提交整套的施工資料和現場數據，設計單位確定驗收方案；3總承包單位的技術配合與交流明確施工任務，共同制定索結構施工專項方案，各項施工計劃，包括整體施工進度計劃、材料進場計劃、人員及設備進場計劃等，另外，施工用電、場地規劃等要重點溝通
4、與交流；施工完畢后，共同整體科研成果；4索材及節點產品供應商各類索材及節點材料的技術參數交流、復核以及核算，索產品的使用說明和注意事項，以及各類產品的供應周期等，這些都是影響施工進度和整體施工質量；5建設單位和監理單位的技術配合與交流及時報驗各類材料、施工用工器具等，實施進行各項施工過程中及專項工程竣工驗收，及時將各類施工數據上報監理、建設單位等。1.1.2 找型計算找型計算是指索結構施工前確定索材在零應力狀態下的長度確定，因為索結構的拓撲性較強，該過程一般需要通過計算分析得出，是索結構前期準備工作的核心內容。一旦索結構的下料不準確會導致索構件安裝不上或得不到設計張拉值，將是個嚴重的質量施工，
5、本方案根據本工程的特點通過midas gen有限元分析軟件對該模型進行整體建模和找型計算，如圖4.1所示，并確定每個索構件的下料長度詳見我司出具的深化設計圖。 初始態下的豎向位移云圖1.1.3 深化設計1) 深化設計的重要性和必要性施工任務明確后，便組織工程技術人員熟悉施工圖紙，并根據設計圖紙對各連接部位進行深化設計，深化設計內容包括索與其他構件之間的連接做法、索夾及其連接錨具的做法、索構件裝配尺寸，通過第節的敘述可知，索構件的裝配尺寸需在找型計算的基礎上確定的零應力狀態下的裝配尺寸。深化設計完成后形成一整套深化設計圖紙提供各方進行復核，同時提供施工現場工程師，進行施工準備。2) 深化設計原則
6、和注意事項第一：深化設計以安全可靠和實現設計意圖為第一原則；第二：深化設計要照顧后期的索結構施工，要便于施工、可實施性強；第三：深化設計要考慮工程成本，要經濟合理、避免無端浪費；第四：外形美觀、觀感性要強，人們熱衷于索結構的因緣之一便是索結構的造型獨特、外表美觀，因此索結構的深化設計要在之前的幾個原則基礎上追求結構受力與外觀的完美結合。3) 深化設計及節點安全性驗算節點深化設計先根據設計圖紙采用專業軟件進行三維實體放樣，再確定節點的形式、尺寸，如圖下圖所示。節點深化設計內容包括索具與鑄鋼連接節點的匹配設計、鑄鋼連接節點與鋼構件的匹配設計等，本方案擬定幾個部位的節點設計方案如下表：表4.1 節點
7、設計一覽表構件名稱構件尺寸材質截面形式索夾節點見詳細圖紙鑄件耳板節點見詳細圖紙鑄件柱腳節點見詳細圖紙零件因索結構的個異性，各個結構節點不盡相同，沒有統一的標準做法，因此索結構節點在設計完成后需要進行節點安全性驗算，對于受力特別復雜的節點，甚至還需要進行節點試驗。本工程索結構連接節點傳力相對明確，且國內已經存在類似結構的成功經驗，本方案對索結構節點進行有限元分析結果如下表：表4.2 索夾受力有限元分析表構件名稱構件尺寸材質截面形式類似工程索夾有限元分析類似工程索夾有限元分析1.2 人員安排組織技術精干勞動力隊伍，根據各工序施工特點專業化程度高的集成隊伍，如安裝隊、張拉隊、特種工種隊、專業維修隊、
8、測量隊、后勤保障隊等，勞動力配置情況詳見表3.1，其中不包括專業架子施工隊。表3.1 勞動力配置表序號隊伍名稱高峰時隊伍數量隊伍組成人員拉要施工任務隊伍數量人數安裝工張術工吊術工力工焊工專業技術人員1安裝隊14拉索的安裝施工2張拉隊14拉索的張拉施工4專業維修隊11維護和維修設備5測量隊12施工過程監測6后勤保障隊12為施工提供后勤服務合計61.3 吊裝分析本工程總使用2#塔吊TC7035和三號塔吊TC7052（塔吊位置見施工平面布置圖），吊裝分析按照二個區域進行分析分別為A區、C區：1.3.1 塔吊性能表（1）TC7052塔吊性能表（2）TC7035塔吊性能表1.3.2 A區塔吊吊裝分析由上
9、圖可知A區塔吊在15軸/F軸，不存在吊裝盲區。由于在本工程中拼裝完成后最終桁架重量為2.5噸，而A區2號塔吊50米臂處可吊重為5.2噸，完全可以滿足本工程吊裝重量。1.3.3 C區塔吊吊裝分析由上圖可知C區塔吊50米臂在35軸/F軸，不存在吊裝盲區。由于在本工程中拼裝完成后最終桁架重量為2.5噸，而C區3號塔吊50米臂處可吊重為5.2噸，完全可以滿足本工程吊裝重量。第2章 張弦梁體系鋼拉桿安裝施工本工程鋼拉桿的施工主要分為安裝施工和張拉施工兩個步驟，輔以施工過程中的監測控制。鋼拉桿的安裝施工根據使用部位不同分為地面安裝和空中安裝兩種，D30鋼拉桿與隨同鋼桁架在地面進行安裝，D30穩定桿在空中安
10、裝。第一步：張弦梁上弦桿地面拼接（A區在15-22軸北部貨場、C區在30-33軸北部貨場拼裝；第二步：鋼拉桿地面安裝；第三步：鋼拉桿地面張拉（設計張拉力為40kn）每榀張弦梁在地面組裝完成后，進行第一次張拉，并進行吊裝；整體結構到位，并且檁條安裝完成后，進行第二次張拉，張拉過程中采取對稱分批張拉完成。張拉設備采用預應力鋼結構專用千斤頂和配套油泵、油壓傳感器、讀數儀。根據設計和預應力工藝要求的實際張拉力對油壓傳感器及讀數儀進行標定。第四步：單榀張弦梁整體吊裝；第五步：依次步驟吊裝其余張弦梁；第六步：區域安裝完成后，對結構進行整體變形監測，對誤偏差較大的局部地方進行補張調整；第七步：空中安裝橫向穩
11、定索。（注：需要施工操作平臺）張弦梁吊裝示意圖2.1 鋼拉桿防護（1）鋼拉桿在防護前必須表面處理，認真除污。本工程采用合金鋼拉桿，桿體直接裸露在外。在施工過程中，為了避免對裸露鋼拉桿造成損傷，在鋼拉桿出廠時，首先在鋼拉桿外面纏繞一層塑料薄膜，然后在外面增加薄毛氈及塑料帶。到達現場后，在放拉桿過程中也要對拉桿體進行保護，防止其摩擦破壞。（2）預應力鋼拉桿及配件運輸及吊裝、運輸過程中盡量避免碰撞擠壓。（3）為了防止在鋼結構焊接過程中飛濺的火花灼傷拉桿體，一方面要在拉桿體表面纏繞防火布防護；同時如果焊接部位正下方有拉桿體經過時，要在焊接部位下面搭設防止火花飛落的防火板，避免火花直接飛落到拉桿體上。（
12、4）預應力鋼拉桿及徑向鋼拉桿在鋪放使用前，應妥善保存放在干燥平整的地方，下邊要有墊木，上面采取防雨措施，以避免材料銹蝕；切忌砸壓和接觸電氣焊作業，避免損傷。2.2預應力拉桿的安裝根據上述施工部署，D30鋼拉桿安裝主要在地面完成，拉桿最大長度約15m，單重約230kg，因此直接采用人力安裝就位，安裝時采用34各健壯力工，人力搬運至安裝地點，然后進行安裝施工；D30穩定桿由于在空中作業，應事先打好施工操作平臺，然后采用手動葫蘆將拉桿吊運至安裝部位，如圖所示：圖4.2 D30穩定桿的安裝就位1.3.4 預應力張拉施工本工程鋼拉桿張拉端在拉桿的中間，張拉節點位于徑向桿連接套筒處，施加預應力的方法是：根
13、據設計張拉力的值，通過油泵將油壓傳給兩個千斤頂，然后調節自身的調節套筒達到所要施加的力。其工作示意圖如下：液壓千斤頂張拉施工圖張拉設備安裝：由于本工程張拉設備組件較多，因此在進行安裝時必須小心安放，使張拉設備形心與鋼拉桿重合，以保證預應力鋼拉桿在進行張拉時不產生偏心；在油泵啟動供油正常后，開始加壓，當壓力達到鋼拉桿設計拉力時，超張拉5左右，然后停止加壓。張拉時，要控制給油速度，給油時間不應低于0.5min。 類似工程圖片1.4 施工過程有限元仿真1.4.1 施工仿真的目的和意義由于在預應力鋼拉桿張拉完成前結構尚未成形，結構整體剛度較差，因此必須應用有限元計算理論，使用有限元計算軟件進行預應力鋼
14、結構的施工仿真計算，以保證結構施工過程中及結構使用期安全。施工仿真計算實際上是預應力鋼結構施工方案中及其重要的工作。因為施工過程會使結構經歷不同的初始幾何態和預應力態，這樣實際施工過程必須和結構設計初衷吻合，加載方式、加載次序及加載量級應充分考慮，且在實際施工中嚴格遵守。理論上將概念迥異的兩個階段或兩個狀態分別稱為初始幾何態和預應力態，這兩個狀態的分析理論和方法是不同的。在施工中嚴格地組織施工順序，確定加載、提升方式，準確實施加載量、提升量等是必要的。施工仿真具體目的及意義如下：1、驗證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；2、給出每張拉步鋼拉桿張拉力的大小，為實際張拉時的張拉力值的確定提供理
15、論依據；3、給出每張拉步結構的變形及應力分布，為張拉過程中的變形及應力監測提供理論依據；4、根據計算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機具，并設計合理的張拉工裝；5、確定合理的張拉順序。1.4.2 施工仿真本工程采用有限元仿真技術，分析了從桁架的單榀桁架在胎架上的拼裝制作、單榀桁架的起吊過程到桁架整體張拉等8種工況，桁架的起吊過程取15為一種工況，共計七個過程，如圖所示。 從0至90起吊過程示意圖本方案采用ANSYS12.0和Midas ges兩種有限元軟件進行仿真計算，得出每種工況的計算結果如表下表。仿真計算結果表明，單榀桁架下弦在施加100%預拉力時，隨著吊裝施工的進行，在桁架自重的作用下
16、，拉桿中逐漸產生預拉力，當桁架安裝后，預拉力約達到設計預拉力的90%。另外，鋼構件在整個吊裝施工到單榀桁架安裝完成，其豎向最大變形僅為3.75mm，且從各種工況的變形云圖上看，桁架的變形較為均勻；桁架鋼構件在吊裝至安裝過程中的應力最大為13.7Mpa，遠小于鋼構件的設計應力，因此，可以認為鋼桁架在吊裝過程中并沒有產生塑性變形，整個施工過程較為安全。以A區為例，本次仿真計算還分析了該桁架結構整體張拉后的情況，在預應力施加后，整體結構變形較為均勻，能夠滿足結構的正常使用。各工況仿真計算結果序號工況名稱預應力（kN）最大索力（kN）鋼構件應力（Mpa）結構變形（mm）備注XYZ1地面拼裝001.73
17、-0.031鋼構件應力遠小于設計應力，表明吊裝過程沒有產生較大的塑性變形2起吊150010.80.22-3.43起吊4500.210.80.8-3.084起吊4500.310.71.08-2.665起吊6000.510.61.24-2.246起吊7500.610.51.3-1.957桁架吊裝01.410.41.29-1.828桁架安裝015.7613.78-3.75 地面拼裝索力云圖地面拼裝鋼構件應力云圖 地面拼裝Z向變形云圖 起吊15拉桿拉力圖 1起吊15鋼構件應力圖 起吊15桁架豎向變形圖 起吊15桁架水平變形圖 起吊30拉桿拉力圖 起吊30鋼構件應力圖 起吊30桁架豎向變形 起吊30桁架水平變形 起吊45拉桿內力云圖 起吊45鋼構件應力云圖 起吊45桁架豎向變形圖 起吊45桁架水平變形圖 起吊60拉桿內力云圖 起吊60鋼構件應力云圖 起吊60豎向變形云圖 起吊60水平變形云圖 起吊75索力云圖 起吊75鋼構件應力云圖 起吊75豎向變形云圖 起吊75水平向變形云圖 起吊90拉桿內力圖 起吊90鋼構件應力圖 起吊90桁架豎向變形圖 起吊90桁架水平變形圖 安裝施工索力云圖 安裝施工鋼構件應力云圖安裝后桁架豎向變形云圖
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