某展览中心大型钢结构安装方案(桁架-龙门架提升)

2020年5月20日 评论 393

目      录

第一部分  安装方案

一、工程概况………………………………………………………2

二、工程特点………………………………………………………2

三、钢构件布置…………………………………………2

四、安装整体思路…………………………………………………4

五、构件单重明细…………………………………………………4

六、塔架组成………………………………………………………6

七、主桁架拼装……………………………………………………8

八、钢构件吊装……………………………………………………10

第二部分   计算分析

一、概述……………………………………………………………15

二、结构在原始荷载下内力………………………………………15

三、起重机数据……………………………………………………17

四、起重机在楼面行走计算………………………………………20

五、起重机在楼面起吊计算………………………………………24

六、龙门架计算……………………………………………………28

七、龙门架在楼面起吊计算………………………………………32

八、结论……………………………………………………………36

 

 

 

第一部分  安装方案

一、工程概况

××××××会展中心—展览中心位于××××××××市××区,本工程是××市××区政府的一号工程,本工程钢结构总重量约为14000t,总建筑面积约为112115.7m2

 

二、工程特点

本工程主体为混凝土框架结构,钢结构为主体分部工程的子分部工程,分布在本工程四个场馆的顶层。

钢结构分布位置广,桁架跨度大、结构形式截面形式复杂多样,单个构件自重大,最重接近38吨;主桁架构件长,水平距离为86m,导致加工厂制作后运输困难,故采用分段制作运输方法,这样就带来钢结构安装时,施工现场拼接节点多;安装高度高,最大安装高度51.000m,由于一层为砼结构,且一层有楼面,砼结构设计时未考虑大吨位吊车上楼面作业的施工荷载,故展馆主桁架安装时采用龙门架提升的方法。

 

三、钢构件布置

1、平面布置图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2、剖面图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、侧立面图:

 

 

 

 

 

 

 

 

四、安装整体思路

安装方向由南往北,由里往外装。第一步先将铸钢件安装好;第二步利用25吨的吊车将主桁架的胎架搭设固定好,胎架搭设时得考虑龙门架的搭设位置;第三步利用25吨的吊车将龙门架在主桁架的安装位置搭设固定好,龙门架搭设时得考虑主桁架的提升;第四步仍利用25吨的吊车将分段主桁架吊放于胎架上,进行整体拼装;第五步利用龙门架提升整体主桁架,用25吨吊车起吊斜柱;第六步用25吨吊车依次吊装次桁架、边梁、抗风桁架、联系桁架等。

五、构件单重明细

构件号 主规格 单重KG 备注
CHJ61 []180*8 849.22  
KFHJ1 []250*200*8 2501.95  
KFHJ2 []250*200*8 1700.93  
LXHJ4 []200*150*8 606.04  
LXHJ2 []200*150*8 564.32  
LXHJ3 []200*150*8 204.80  
LXHJ7 []200*150*8 831.82  
LXHJ6 []200*150*8 739.78  
XZ11 PD450*14 2427.43  
XZ12 PD450*14 2442.49  
XZ21 PD450*14 2468.14  
XZ22 PD450*14 2483.19  
XZ41 PD450*14 2426.02  
XZ42 PD450*14 2275.78  
XZ31 PD450*14 1555.70  
XZ51 PD250*10 274.64  
XZ52 PD250*10 274.64  
ZHJ2 []200*10 27457.86 主桁架分成四段,单体最重8.90吨
ZHJ1 []200*10 12568.10
ZHJ1a []200*10 12568.10
KFHJ3 []250*200*8 2562.62  
KFHJ3a []250*200*8 2562.62  
kFHJ9 []250*200*8 1809.33  
kFHJ9a []250*200*8 1809.33  
kFHJ4 []250*200*8 2656.84  
kFHJ4a []250*200*8 2656.84  
kFHJ5 []250*200*8 2595.93  
kFHJ6 []250*200*8 2507.27  
KFHJ7 []250*200*8 2330.87  
KFHJ8 []250*200*8 2099.48  
KFHJ8a []250*200*8 2099.48  

 

六、塔架组成

标准支撑架以3m为一标准节,横截面为2m×1.5m的断面。用φ150/115*6无缝钢管、80*6角钢组成。

 

 

塔架底座采用200*200*8*10及200*200*8*12的H型钢,吊装使用时以两个塔架为一组龙门架,上端用500*300*8*12的H型钢连接,中间安装20吨手拉葫芦。

 

两组塔架之间的距离

七、主桁架拼装

钢构件由工厂下料,切相贯口、坡口、组对、焊接、喷漆、构件标识(打钢印)、报检合格后发运到现场进行整体拼装。

1、拼装场地:BC馆12m标高处有楼面,故在楼面上铺设拼装胎架。铺设胎架时需考虑主桁架拼装时标高高的一端靠近2-A1轴,低的一端延伸到馆外拼装。胎架铺设由南向北布置。

2、拼装流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、ZHJ-1、-1a、-2放样坐标点及尺寸大样

 

 

 

 

4、ZHJ-1-1a、-2桁架预拼平面胎架尺寸标注

 

 

 

 

 

5、ZHJ-1-1a、-2桁架预拼平面组拼尺寸大样

 

 

 

 

 

 

6、ZHJ-1-1a、-2桁架整体预拼胎架立面尺寸大样

 

 

 

 

 

7、ZHJ-1-1a、-2桁架整体预拼胎架示意

 

 

 

 

8、ZHJ-1-1a、-2桁架整体预拼立面

 

 

 

 

 

 

八、钢构件吊装

1、吊装设备

龙门架两组,一组高度24m,重6.2T,另一组高度18m,重4.5T;20T倒链两台,主要吊装ZHJ2,两组龙门架是用28节标准节组装而成;25T吊机两台,负责吊装斜柱、ZHJ1、铸钢件、次桁架、抗风桁架等自重较轻的构件。

ZHJ2在标高12m楼层上按轴线间距拼装到位,龙门架在吊装前,上端用倒链和揽风绳拉好,下脚拉在铸钢件底部,检查安全可靠后,方可起吊。

 

2、吊装顺序:以轴线为单元,每个单元构件吊装如下

铸钢件安装完成→ZHJ-2提升到预装位置→斜柱吊装→ZHJ-2安装→检测、校正→斜柱安装→次梁安装→ZHJ-1安装→中间次梁安装→检测、校正→下个单元

3、具体步骤

先用25吨吊车将铸钢件吊装就位,检查无误后焊接固定完成;用龙门架把ZHJ-2提升到预装位置;用25T吊机起吊两侧斜柱,将ZHJ与斜柱销轴连接好,斜柱与铸钢件临时固定,进行测量检查ZHJ-2轴线、标高、垂直度都符合设计要求,无误后进行斜柱与铸钢件的焊接固定。安装完成后,进行次桁架及抗风桁架的吊装,次桁架及抗风吊装就位、临时支撑牢固后,用两台吊机起吊ZHJ1,ZHJ1提升到预定位置后,与次桁及抗风桁架进行临时固定,测量检查ZHJ1、相应的次桁架及抗风桁架的轴线、标高、垂直度都符合设计要求后,无误后进行ZHJ1与次桁架及抗风桁架间焊接固定,待焊接固定好后,吊机方可松钩。

4、焊接

钢结构焊接须符合《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81—2002)的规定。

(1)、焊接材料应符合标准和要求并附有质量保证书,入库前应对焊接材料进行检查;如规范有要求或有疑义,应按要求进行复验。

(2)、焊接材料根据材质、种类、规格分类堆放在干燥室,焊条不得有锈蚀、破损、脏物,焊丝不得有锈蚀、油污,焊剂不得混有杂物。

(3)、焊工应按工程要求领取合格的焊材,领取的焊条置于保温筒中,随用随取。

(4)、焊接材料在使用前应按材料说明书规定的温度和时间要求进行烘焙和储存,可按国家要求执行:

(5)、焊条烘干后应放置于110~120℃的保温箱中存放、待用;使用时应置于保温筒中随用随取;烘干后的低氢焊条在大气中放置时间超过4小时应重新烘干;焊条重复烘干次数不宜超过2次。

(6)、在正式焊接施工,应根据《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的规定,新做焊接工艺评定试验或者使用已有的焊接工艺评定报告做覆盖。

(7)、施焊前,对焊工进行培训,培训合格准许上岗,否则禁止焊接,焊工应检查焊接部位的组装情况和表面清理的质量,如不符合要求,应修正合格后方能施焊;

(8)、严禁在焊接区以外的母材上打弧、熄弧,焊缝区外的斑痕应通过磨光完全清除,并在需要时按焊接工艺对其进行修补;

(9)、多层和多道焊时,应严格清除焊道或焊道间的焊渣、夹渣、氧化物等,清理可采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行;

(10)、从接头两侧进行的全焊透焊接,在反面开始焊接之前,采用适当的方法(碳刨、凿子等)清理根部至正面完整焊缝金属为止,清理部分的深度不得大于该部分的宽度;

(11)、每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度;

(12)、焊缝应连续施焊,一次完成。焊完每一道焊缝后及时清理,发现缺陷必须清除后再焊。只要能保证熔敷焊缝金属的深度至少等于最终焊缝厚度的1/3,焊接工作可以在必要时中断。

(13)、焊接尽可能采用平焊焊接和平焊盖面,加筋板、连接板的端部焊接应采用不间断围角焊,引弧和熄弧点位置距端部应大于10mm,弧坑应填满;

(14)、焊道不在同一平面时,应由低向高填充;

(15)、多道焊的接头应错开,多层焊应在端部作出台阶;

(16)、焊缝的根部、面层和边缘母材不得用尖锤锤击。

5、焊缝检验

(1)、一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷。一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷。二级焊缝的外观质量除应符合以上要求外,还应满足《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002。

(2)、焊缝焊脚尺寸应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002第七章表7、2、4-1中有关规定。

(3)、焊缝余高及错边应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002第七章7、2、4-2中有关规定。

6、焊缝检测

按设纸要求全溶透焊缝进行超声波无损检测,其内部缺陷检验应符合下列要求:

⑴一级焊缝应进行100%的检验,其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》(GB11345)B级检验的Ⅱ级及Ⅱ级以上。

⑵二级焊缝应进行抽检,抽检比例应不小于20%。其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》(GB11345)B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上。

⑶对不合格的焊缝,根据超标缺陷的位置,采用刨、切除,砂磨等方法去除后,以与正式焊缝相同的工艺方法进行补焊,其核验标准相同。

 

 

 

 

 

 

第二部分    计算分析

一、概述

钢结构吊装主要有以下部分组成:25T吊车在楼面吊装柱子;25T吊车在楼面吊装龙门架;吊车分段吊装主桁架,主桁架在楼面拼装;通过龙门架起吊主桁架。具体步骤见施工方案。

主要需要计算复核数据有:

a吊车在楼面行走时,楼面承载力。

b吊车在楼面起吊构架,包括起吊柱子,龙门架,分段主桁架。其中分段主桁架最重,不超过9t,即吊车吊装一段主桁装架时承载力。

c龙门架吊装主桁架时,塔架自身承载力。

d龙门架吊装大梁时,楼面承载力。

计算思路:12m楼板为井字梁楼盖受力体系,柱网间距为18m,梁间距为3m,并对原结构进行简化,抽取一部分进行计算。由于施工时受力点不确定,通过影响线,找到最不利受力位置。通过软件对井字梁施工受力进行内力计算,与原设计荷载用下的内力进行比较。如果小于原设计荷载下内力,则结构可以不加固,否则需要加固。

二、结构在原始荷载下内力

原设计有8KN/m2均布活载,在均布活载下(未考虑50mm建筑做法,做为是施工荷载安全储备考虑),弯矩图如下:(为了便于观看,只取中间一个18mx18m表示):

计算模型

在8KN/m2活载下弯矩图(三维)

在8KN/m2活载下弯矩图(三维)

从以上数据可以看出,主梁最大弯矩为1025KN·m,最大负弯矩为2016 KN·m;次梁最大弯矩为180KN·m,最大负弯矩为365 KN·m。

三、起重机数据

3.1汽车吊选用徐工25T汽车吊,基本参数如下。

类 别 项 目 单 位 参 数
Parameter
尺寸参数 整 机 全 长 mm 10700
整 机 全 宽 mm ≤2500
整 机 全 高 mm 3550
轮 距 mm 4000
轴 距 一、二轴 mm 2110
二、三轴 mm 2110
前 悬 mm 2930
后 悬 mm 1540
重量参数 行驶状态总质量 kg 28000
轴荷 前 轴 kg 14000
后 轴 kg 14000
主要性能
参数
最大额定总起重量 t 25
最小额定工作幅度 m 3
转台尾部回转半径 m ≤3.32
最大额定
起重力矩
基 本 臂 kN·m (21.5t×4.5m)
最长主臂 kN·m (2.5t×7m)
最长主臂+副臂 kN·m (2.15t×14.7m)
支腿距离 纵 向 m 6.325
横 向 m 6.2
起升高度 基 本 臂 m ≥28.2
最长主臂 m ≥36.6
最长主臂+副臂 m 8.9

3.2起重机支腿反力计算

本次计算按起吊最大荷载不超过9t考虑,且最大回转半径按不超过4m考虑,因汽车吊前后轴重相等,构件偏后,吊车前后支腿反力按0.45,0.55分配。为计算方便支腿间距按6mx6m考虑。

式中 G1—— 起重机自重;

G2—— 起吊货物重量;

Mx、My—— 起吊货物转化的力矩在x、y方向的分力矩,

 

 

如图,当==,即臂架垂直于支撑平面的对角线AC时, 达到最大值,此时为最小值

G1=28t

G2=9t

作业最大回转半径按6m考虑,==,

 

四、起重机在楼面行走计算

起重机在自重情况下行走,荷载由四个车轮承担。偏安全按两点集中荷载考虑,并考虑1.2动力系数。

P=1.2×14×10=168KN

对于次梁来说,最不利位置如下图:

次梁最不利计算模型(起重机在楼面行走)

弯矩图(三维)

弯矩图(平面)

 

 

对于主梁来说,最不利位置如下图:

主梁最不利计算模型(起重机在楼面行走)

弯矩图(三维)

弯矩图(平面)

小结:起重机在楼面行走,对主梁产生最大弯矩为388KN·m,最大负弯矩为45 0KN·m;对次梁产生最大弯矩为154KN·m,最大负弯矩为88 KN·m,均小于活荷载产生弯矩,所以说起重机在楼面行走是安全的。

五、起重机在楼面起吊计算

起重机在起吊9t桁架时,四个支腿反力见3.2节,并乘以1.2动力系数分别为:173KN,122KN,49KN,100KN。

对于次梁来说,最不利位置如下图:

 

次梁最不利计算模型(起重机在楼面起吊)

弯矩图(三维)

弯矩图(平面)

 

 

对于主梁来说,最不利位置如下图:

 

主梁最不利计算模型(起重机在楼面起吊)

 

弯矩图(三维)

 

弯矩图(平面)

小结:起重机在楼面吊装时,对主梁产生最大弯矩为349KN·m,最大负弯矩为457KN·m;对次梁产生最大弯矩为149KN·m,最大负弯矩为90 KN·m,均小于活荷载产生弯矩,所以说起重机在楼面吊装9t以下构件是安全的。

六、龙门架计算

龙门架两组,一组高度24m,重6.2T,另一组高度18m,重4.5T;20T倒链两台,主要承担主梁吊装。两组龙门架是用28节标准节组装而成,标准节尺寸2m*1.5m*3m,用φ150/115*6无缝钢管、80*6角钢制成,如下图。

6.1龙门架轴力:

计算按24m一组考虑,自重为6.2t,考虑扁担梁及手拉葫芦按0.8t考虑,27t主桁架由四个塔架共同承担,最重一个可按8t计算。则每个塔架受力为:

N=1.2×(6.2+0.8+8) ×10=180KN

6.2塔架截面属性:

分肢为4根φ150×6钢管,横缀条为φ115×6钢管,斜缀条为L80×6角钢,材质均为Q235B。

A=4A1=4×2714=10856m2

IX=A1hx2=2714×9252=2.322×109 m4

IY=A1hY2=2714×6752=1.237×109 m4

ix=( IX/A)1/2=462mm

iy=( IY/A)1/2=338mm

λx=LX/ ix=48000/462=104

λy=LY/ iy=24000/338=71

换算长细比:

λ0x=( λx 2+40A/A1X)1/2=105

λ0y=( λy 2+40A/A1y)1/2=73

 

6.3截面验算:

轴力N=1.4×180=252KN

强    度:  σ=N/A=252000/10856=23.2N/mm2

整体稳定: σ=N/φA=44.3N/mm2   <[σ]

查表得:φ=0.523

 

6.4横缀条验算:

剪力为:V=Af/85×(f/235)1/2=10856×215/85=27.5KN

横缀条规格为115X6钢管,截面特性如下:

A=2054mm2

ix=38.6mm

λy=LY/ iy=1850/38.6=47.9

横缀条承受内力为:N=V/2=13.8KN

σ=N/φA=7.3N/mm2   <[σ]      O.K.

____稳定系数,由λy =47.9查表得0.921

6.5斜缀条验算:

斜缀条规格为L80×6角钢,截面特性如下:

A=940mm2

ix=15.9mm

λy=LY/ iy=2103/15.9=132

斜缀条承受内力为:N=V/2COSθ=15.9KN

σ=N/φA=44.7N/mm2   <[σ]      O.K.

____稳定系数,由λy =132查表得0.378

塔架能满足要求

 

七、龙门架在楼面起吊计算

对于次梁来说,最不利位置如下图:

次梁最不利计算模型(龙门架在楼面起吊)

弯矩图(三维)

弯矩图(平面)

 

对于主梁来说,最不利位置如下图:

主梁最不利计算模型(龙门架在楼面起吊)

弯矩图(三维)

弯矩图(平面)

小结:龙门架在楼面吊装时,对主梁产生最大弯矩为378KN·m,最大负弯矩为433KN·m;对次梁产生最大弯矩为177KN·m,最大负弯矩为80 KN·m,均小于活荷载产生弯矩,所以龙门架在楼面吊装主桁架是安全的。

八、结论

通过以上计算可以看出,12m楼面能满足施工方案要求。施工过程中对主梁影响较小,对次梁影响大一些。因此建议施工过程受力点尽量靠近主梁和柱子。集中荷载不能直接左右在楼板上,需通过路基箱来传递。

 

 

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