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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(duì)屋面鋼架采光頂下弦結(jié)構(gòu)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(guī)格為21914，下弦桿規(guī)格為D30，腹桿規(guī)格為1335，下弦鋼拉桿采用D30，材質(zhì)Q345B，側(cè)向采用D30的橫向穩(wěn)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(cè)圖表2.2 索具裝配形式張弦梁下弦采用D30的鋼拉桿，根據(jù)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(shù)準(zhǔn)備預(yù)應(yīng)力鋼拉桿施工專業(yè)化程2、度很高，前期需要大量的技術(shù)性工作，主要包括深化設(shè)計(jì)方案的制定、下料找型分析、深化設(shè)計(jì)、索夾實(shí)驗(yàn)、施工過(guò)程仿真分析、和施工方案的編制等，又因索產(chǎn)品是在工廠加工的成品運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，一旦前期準(zhǔn)備工作出現(xiàn)偏差將嚴(yán)重影響工程施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全，故前期技術(shù)準(zhǔn)備工作是索結(jié)構(gòu)施工的核心環(huán)節(jié)。1.1.1 技術(shù)溝通與配合綜上所述，前期技術(shù)準(zhǔn)備具有非常主要的核心地位，且需要各方協(xié)同工作，參與單位一般有建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、總承包單位、鋼結(jié)構(gòu)施工單位、索材供應(yīng)商、節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品供應(yīng)商以及索專業(yè)施工單位，各參與單位的主要交叉內(nèi)容如下：序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容1鋼結(jié)構(gòu)參建單位的技術(shù)配合與交流共同研究和參與編制鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)施工單位整體鋼結(jié)構(gòu)施3、工方案，包括鋼結(jié)構(gòu)的施工流程、整體方案、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、支撐架搭設(shè)、場(chǎng)地規(guī)劃等，共同復(fù)核鋼構(gòu)件的施工偏差，并制定確實(shí)可行的解決預(yù)案。2設(shè)計(jì)單位的技術(shù)配合與交流（1）施工之前與設(shè)計(jì)單位確定張拉初始態(tài)、節(jié)點(diǎn)方案、實(shí)驗(yàn)研究、深化設(shè)計(jì)和制定施工過(guò)程中的處理預(yù)案等； （2）施工過(guò)程中，將現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，尤其是施工異常情況及時(shí)反饋于設(shè)計(jì)單位，確保施工過(guò)程安全、可靠； （3）施工完畢后，提交整套的施工資料和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)單位確定驗(yàn)收方案；3總承包單位的技術(shù)配合與交流明確施工任務(wù)，共同制定索結(jié)構(gòu)施工專項(xiàng)方案，各項(xiàng)施工計(jì)劃，包括整體施工進(jìn)度計(jì)劃、材料進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃、人員及設(shè)備進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃等，另外，施工用電、場(chǎng)地規(guī)劃等要重點(diǎn)溝通4、與交流；施工完畢后，共同整體科研成果；4索材及節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品供應(yīng)商各類索材及節(jié)點(diǎn)材料的技術(shù)參數(shù)交流、復(fù)核以及核算，索產(chǎn)品的使用說(shuō)明和注意事項(xiàng)，以及各類產(chǎn)品的供應(yīng)周期等，這些都是影響施工進(jìn)度和整體施工質(zhì)量；5建設(shè)單位和監(jiān)理單位的技術(shù)配合與交流及時(shí)報(bào)驗(yàn)各類材料、施工用工器具等，實(shí)施進(jìn)行各項(xiàng)施工過(guò)程中及專項(xiàng)工程竣工驗(yàn)收，及時(shí)將各類施工數(shù)據(jù)上報(bào)監(jiān)理、建設(shè)單位等。1.1.2 找型計(jì)算找型計(jì)算是指索結(jié)構(gòu)施工前確定索材在零應(yīng)力狀態(tài)下的長(zhǎng)度確定，因?yàn)樗鹘Y(jié)構(gòu)的拓?fù)湫暂^強(qiáng)，該過(guò)程一般需要通過(guò)計(jì)算分析得出，是索結(jié)構(gòu)前期準(zhǔn)備工作的核心內(nèi)容。一旦索結(jié)構(gòu)的下料不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致索構(gòu)件安裝不上或得不到設(shè)計(jì)張拉值，將是個(gè)嚴(yán)重的質(zhì)量施工，5、本方案根據(jù)本工程的特點(diǎn)通過(guò)midas gen有限元分析軟件對(duì)該模型進(jìn)行整體建模和找型計(jì)算，如圖4.1所示，并確定每個(gè)索構(gòu)件的下料長(zhǎng)度詳見(jiàn)我司出具的深化設(shè)計(jì)圖。 初始態(tài)下的豎向位移云圖1.1.3 深化設(shè)計(jì)1) 深化設(shè)計(jì)的重要性和必要性施工任務(wù)明確后，便組織工程技術(shù)人員熟悉施工圖紙，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)各連接部位進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)內(nèi)容包括索與其他構(gòu)件之間的連接做法、索夾及其連接錨具的做法、索構(gòu)件裝配尺寸，通過(guò)第節(jié)的敘述可知，索構(gòu)件的裝配尺寸需在找型計(jì)算的基礎(chǔ)上確定的零應(yīng)力狀態(tài)下的裝配尺寸。深化設(shè)計(jì)完成后形成一整套深化設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁└鞣竭M(jìn)行復(fù)核，同時(shí)提供施工現(xiàn)場(chǎng)工程師，進(jìn)行施工準(zhǔn)備。2) 深化設(shè)計(jì)原則6、和注意事項(xiàng)第一：深化設(shè)計(jì)以安全可靠和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖為第一原則；第二：深化設(shè)計(jì)要照顧后期的索結(jié)構(gòu)施工，要便于施工、可實(shí)施性強(qiáng)；第三：深化設(shè)計(jì)要考慮工程成本，要經(jīng)濟(jì)合理、避免無(wú)端浪費(fèi)；第四：外形美觀、觀感性要強(qiáng)，人們熱衷于索結(jié)構(gòu)的因緣之一便是索結(jié)構(gòu)的造型獨(dú)特、外表美觀，因此索結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)要在之前的幾個(gè)原則基礎(chǔ)上追求結(jié)構(gòu)受力與外觀的完美結(jié)合。3) 深化設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)安全性驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙采用專業(yè)軟件進(jìn)行三維實(shí)體放樣，再確定節(jié)點(diǎn)的形式、尺寸，如圖下圖所示。節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)內(nèi)容包括索具與鑄鋼連接節(jié)點(diǎn)的匹配設(shè)計(jì)、鑄鋼連接節(jié)點(diǎn)與鋼構(gòu)件的匹配設(shè)計(jì)等，本方案擬定幾個(gè)部位的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案如下表：表4.1 節(jié)點(diǎn)7、設(shè)計(jì)一覽表構(gòu)件名稱構(gòu)件尺寸材質(zhì)截面形式索夾節(jié)點(diǎn)見(jiàn)詳細(xì)圖紙鑄件耳板節(jié)點(diǎn)見(jiàn)詳細(xì)圖紙鑄件柱腳節(jié)點(diǎn)見(jiàn)詳細(xì)圖紙零件因索結(jié)構(gòu)的個(gè)異性，各個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不盡相同，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)做法，因此索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)安全性驗(yàn)算，對(duì)于受力特別復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，甚至還需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)。本工程索結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)傳力相對(duì)明確，且國(guó)內(nèi)已經(jīng)存在類似結(jié)構(gòu)的成功經(jīng)驗(yàn)，本方案對(duì)索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析結(jié)果如下表：表4.2 索夾受力有限元分析表構(gòu)件名稱構(gòu)件尺寸材質(zhì)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(shù)精干勞動(dòng)力隊(duì)伍，根據(jù)各工序施工特點(diǎn)專業(yè)化程度高的集成隊(duì)伍，如安裝隊(duì)、張拉隊(duì)、特種工種隊(duì)、專業(yè)維修隊(duì)、8、測(cè)量隊(duì)、后勤保障隊(duì)等，勞動(dòng)力配置情況詳見(jiàn)表3.1，其中不包括專業(yè)架子施工隊(duì)。表3.1 勞動(dòng)力配置表序號(hào)隊(duì)伍名稱高峰時(shí)隊(duì)伍數(shù)量隊(duì)伍組成人員拉要施工任務(wù)隊(duì)伍數(shù)量人數(shù)安裝工張術(shù)工吊術(shù)工力工焊工專業(yè)技術(shù)人員1安裝隊(duì)14拉索的安裝施工2張拉隊(duì)14拉索的張拉施工4專業(yè)維修隊(duì)11維護(hù)和維修設(shè)備5測(cè)量隊(duì)12施工過(guò)程監(jiān)測(cè)6后勤保障隊(duì)12為施工提供后勤服務(wù)合計(jì)61.3 吊裝分析本工程總使用2#塔吊TC7035和三號(hào)塔吊TC7052（塔吊位置見(jiàn)施工平面布置圖），吊裝分析按照二個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析分別為A區(qū)、C區(qū)：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(qū)塔吊吊裝分析由上9、圖可知A區(qū)塔吊在15軸/F軸，不存在吊裝盲區(qū)。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(qū)2號(hào)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(qū)塔吊吊裝分析由上圖可知C區(qū)塔吊50米臂在35軸/F軸，不存在吊裝盲區(qū)。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(qū)3號(hào)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(gè)步驟，輔以施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)控制。鋼拉桿的安裝施工根據(jù)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(jìn)行安裝，D30穩(wěn)定桿在空中安10、裝。第一步：張弦梁上弦桿地面拼接（A區(qū)在15-22軸北部貨場(chǎng)、C區(qū)在30-33軸北部貨場(chǎng)拼裝；第二步：鋼拉桿地面安裝；第三步：鋼拉桿地面張拉（設(shè)計(jì)張拉力為40kn）每榀張弦梁在地面組裝完成后，進(jìn)行第一次張拉，并進(jìn)行吊裝；整體結(jié)構(gòu)到位，并且檁條安裝完成后，進(jìn)行第二次張拉，張拉過(guò)程中采取對(duì)稱分批張拉完成。張拉設(shè)備采用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)專用千斤頂和配套油泵、油壓傳感器、讀數(shù)儀。根據(jù)設(shè)計(jì)和預(yù)應(yīng)力工藝要求的實(shí)際張拉力對(duì)油壓傳感器及讀數(shù)儀進(jìn)行標(biāo)定。第四步：?jiǎn)伍瘡埾伊赫w吊裝；第五步：依次步驟吊裝其余張弦梁；第六步：區(qū)域安裝完成后，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體變形監(jiān)測(cè)，對(duì)誤偏差較大的局部地方進(jìn)行補(bǔ)張調(diào)整；第七步：空中安裝橫向穩(wěn)11、定索。（注：需要施工操作平臺(tái)）張弦梁吊裝示意圖2.1 鋼拉桿防護(hù)（1）鋼拉桿在防護(hù)前必須表面處理，認(rèn)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(guò)程中，為了避免對(duì)裸露鋼拉桿造成損傷，在鋼拉桿出廠時(shí)，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(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，在放拉桿過(guò)程中也要對(duì)拉桿體進(jìn)行保護(hù)，防止其摩擦破壞。（2）預(yù)應(yīng)力鋼拉桿及配件運(yùn)輸及吊裝、運(yùn)輸過(guò)程中盡量避免碰撞擠壓。（3）為了防止在鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)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(hù)；同時(shí)如果焊接部位正下方有拉桿體經(jīng)過(guò)時(shí)，要在焊接部位下面搭設(shè)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(yù)應(yīng)力鋼拉桿及徑向鋼拉桿在鋪放使用前，應(yīng)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(yè)，避免損傷。2.2預(yù)應(yīng)力拉桿的安裝根據(jù)上述施工部署，D30鋼拉桿安裝主要在地面完成，拉桿最大長(zhǎng)度約15m，單重約230kg，因此直接采用人力安裝就位，安裝時(shí)采用34各健壯力工，人力搬運(yùn)至安裝地點(diǎn)，然后進(jìn)行安裝施工；D30穩(wěn)定桿由于在空中作業(yè)，應(yīng)事先打好施工操作平臺(tái)，然后采用手動(dòng)葫蘆將拉桿吊運(yùn)至安裝部位，如圖所示：圖4.2 D30穩(wěn)定桿的安裝就位1.3.4 預(yù)應(yīng)力張拉施工本工程鋼拉桿張拉端在拉桿的中間，張拉節(jié)點(diǎn)位于徑向桿連接套筒處，施加預(yù)應(yīng)力的方法是：根13、據(jù)設(shè)計(jì)張拉力的值，通過(guò)油泵將油壓傳給兩個(gè)千斤頂，然后調(diào)節(jié)自身的調(diào)節(jié)套筒達(dá)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(shè)備安裝：由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時(shí)必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼拉桿重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼拉桿在進(jìn)行張拉時(shí)不產(chǎn)生偏心；在油泵啟動(dòng)供油正常后，開(kāi)始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼拉桿設(shè)計(jì)拉力時(shí)，超張拉5左右，然后停止加壓。張拉時(shí)，要控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0.5min。 類似工程圖片1.4 施工過(guò)程有限元仿真1.4.1 施工仿真的目的和意義由于在預(yù)應(yīng)力鋼拉桿張拉完成前結(jié)構(gòu)尚未成形，結(jié)構(gòu)整體剛度較差，因此必須應(yīng)用有限元計(jì)算理論，使用有限元計(jì)算軟件進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼14、結(jié)構(gòu)的施工仿真計(jì)算，以保證結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中及結(jié)構(gòu)使用期安全。施工仿真計(jì)算實(shí)際上是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工方案中及其重要的工作。因?yàn)槭┕み^(guò)程會(huì)使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷不同的初始幾何態(tài)和預(yù)應(yīng)力態(tài)，這樣實(shí)際施工過(guò)程必須和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初衷吻合，加載方式、加載次序及加載量級(jí)應(yīng)充分考慮，且在實(shí)際施工中嚴(yán)格遵守。理論上將概念迥異的兩個(gè)階段或兩個(gè)狀態(tài)分別稱為初始幾何態(tài)和預(yù)應(yīng)力態(tài)，這兩個(gè)狀態(tài)的分析理論和方法是不同的。在施工中嚴(yán)格地組織施工順序，確定加載、提升方式，準(zhǔn)確實(shí)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(yàn)證張拉方案的可行性，確保張拉過(guò)程的安全；2、給出每張拉步鋼拉桿張拉力的大小，為實(shí)際張拉時(shí)的張拉力值的確定提供理15、論依據(jù)；3、給出每張拉步結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布，為張拉過(guò)程中的變形及應(yīng)力監(jiān)測(cè)提供理論依據(jù)；4、根據(jù)計(jì)算出來(lái)的張拉力的大小，選擇合適的張拉機(jī)具，并設(shè)計(jì)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(shù)，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(guò)程到桁架整體張拉等8種工況，桁架的起吊過(guò)程取15為一種工況，共計(jì)七個(gè)過(guò)程，如圖所示。 從0至90起吊過(guò)程示意圖本方案采用ANSYS12.0和Midas ges兩種有限元軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，得出每種工況的計(jì)算結(jié)果如表下表。仿真計(jì)算結(jié)果表明，單榀桁架下弦在施加100%預(yù)拉力時(shí)，隨著吊裝施工的進(jìn)行，在桁架自重的作用下16、，拉桿中逐漸產(chǎn)生預(yù)拉力，當(dāng)桁架安裝后，預(yù)拉力約達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)拉力的90%。另外，鋼構(gòu)件在整個(gè)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(gòu)件在吊裝至安裝過(guò)程中的應(yīng)力最大為13.7Mpa，遠(yuǎn)小于鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)力，因此，可以認(rèn)為鋼桁架在吊裝過(guò)程中并沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形，整個(gè)施工過(guò)程較為安全。以A區(qū)為例，本次仿真計(jì)算還分析了該桁架結(jié)構(gòu)整體張拉后的情況，在預(yù)應(yīng)力施加后，整體結(jié)構(gòu)變形較為均勻，能夠滿足結(jié)構(gòu)的正常使用。各工況仿真計(jì)算結(jié)果序號(hào)工況名稱預(yù)應(yīng)力（kN）最大索力（kN）鋼構(gòu)件應(yīng)力（Mpa）結(jié)構(gòu)變形（mm）備注XYZ1地面拼裝001.7317、-0.031鋼構(gòu)件應(yīng)力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)應(yīng)力，表明吊裝過(guò)程沒(méi)有產(chǎn)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(gòu)件應(yīng)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(gòu)件應(yīng)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(gòu)件應(yīng)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(nèi)力云圖 起吊45鋼構(gòu)件應(yīng)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(nèi)力云圖 起吊60鋼構(gòu)件應(yīng)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(gòu)件應(yīng)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(nèi)力圖 起吊90鋼構(gòu)件應(yīng)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(gòu)件應(yīng)力云圖安裝后桁架豎向變形云圖