客站鋼結(jié)構(gòu)工程的施工技術(shù)分析范文
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摘要:
結(jié)合成都東客站工程復(fù)雜鋼構(gòu)件的吊裝施工實(shí)例，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行了全過程有限元數(shù)值模擬計(jì)算，分析了鋼構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)在施工過程中的內(nèi)力與位移變化情況，為實(shí)際工程的施工提供了參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:
鋼結(jié)構(gòu)，數(shù)值分析，吊裝施工，結(jié)構(gòu)卸載
1工程概況
成都東客站工程由主站房和無站臺(tái)雨棚組成，主站房建筑面積約11萬m2，無站臺(tái)雨棚建筑面積約7．1萬m2，主站房屋蓋采用空間縱橫桁架結(jié)構(gòu)體系，建筑總高39m，寬度204m，進(jìn)深445．8m，在主站房的東西四個(gè)角上，各有兩個(gè)“青銅面具”臉譜巨形箱形鋼柱，整個(gè)主站房總用鋼量約24000t。無柱站臺(tái)雨棚屋蓋采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高13．6m，為7跨連續(xù)結(jié)構(gòu)(單跨43m左右)，最大跨度46．8m，整個(gè)雨棚總用鋼量約6500t。
2復(fù)雜鋼構(gòu)件的吊裝施工
主站房東西立面“青銅面具”柱采用了大型箱形鋼柱，鋼柱厚度最大采用了132mm厚板，鋼柱外形尺寸重量均較大，每個(gè)柱重量達(dá)到800t左右。青銅獸面由于整體外形尺寸較大且重量非常之重，整體拼裝非常不現(xiàn)實(shí)，為此采用大噸位履帶吊進(jìn)行較大分段的吊裝，以減小吊裝工作量以及高空對(duì)接焊接工作量，即把每個(gè)青銅面獸分為五個(gè)吊裝分段，分別為下部分段和上部四個(gè)分叉分段;吊車根據(jù)分段的重量以及吊裝最不利位置進(jìn)行綜合考慮，采用兩臺(tái)500t履帶吊進(jìn)行分段的吊裝，分段劃分和上、下部分段的吊裝方法。
3整體鋼結(jié)構(gòu)的施工
3．1施工方案選定與結(jié)構(gòu)安裝
該工程工期短，桁架榀數(shù)多，構(gòu)件量大且重量重，應(yīng)盡量減少高空作業(yè)量，最大限度地?cái)U(kuò)大地面預(yù)拼裝量。經(jīng)對(duì)多種施工方案對(duì)比分析后，綜合考慮結(jié)構(gòu)變形、安全、經(jīng)濟(jì)、施工進(jìn)度、場(chǎng)地條件等多種因素，本工程采用“地面拼裝，分塊安裝，分步卸載”的施工方案。結(jié)構(gòu)總體安裝流程劃分為8個(gè)施工階段(見表1)，無站臺(tái)柱雨棚與主站房部分同時(shí)進(jìn)行，從1區(qū)、2區(qū)開始，分布分塊逐次進(jìn)行主次構(gòu)件的吊裝，然后3區(qū)、4區(qū)，再5區(qū)、8區(qū)，最后安裝6區(qū)、7區(qū)。
3．2結(jié)構(gòu)卸載
空間網(wǎng)殼或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程在吊裝施工完成后需對(duì)已經(jīng)形成的主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)卸除臨時(shí)支撐，實(shí)施結(jié)構(gòu)卸載。這一卸載過程至關(guān)重要，因?yàn)榇祟惤Y(jié)構(gòu)在尚未形成整體之前各結(jié)構(gòu)件的自身剛度都較弱，通常在安裝過程中均借助于其下部的臨時(shí)支撐來承受其結(jié)構(gòu)自重。卸載過程是一個(gè)力的傳遞和受力體的轉(zhuǎn)換過程，在這一動(dòng)態(tài)過程中力的傳遞與受力體的轉(zhuǎn)換必須要保持“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均勻”的過渡，該工程各個(gè)支撐點(diǎn)的頂升高度基本控制在2mm之內(nèi)，如圖2所示，具體卸載方案詳見第5部分。
4鋼結(jié)構(gòu)施工過程數(shù)值分析
對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的施工各階段進(jìn)行考慮施工吊裝過程結(jié)構(gòu)累積受力與變形效應(yīng)的全過程有限元模擬計(jì)算，是保證工程安全有效實(shí)施不可或缺的重要環(huán)節(jié)。以西站房(7區(qū))為例，共分8個(gè)施工步進(jìn)行吊裝加載，典型施工步數(shù)值分析結(jié)果見表2，在整個(gè)施工加載過程中，主結(jié)構(gòu)構(gòu)件、胎架支撐體系的位移與構(gòu)件應(yīng)力變化較為均勻、緩和，未發(fā)生超限、突變現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型中，主結(jié)構(gòu)落地柱與地面鋼接，胎架支撐弦桿與地面鉸接，胎架支撐與主體結(jié)構(gòu)的連接處耦合節(jié)點(diǎn)位移約束。
5鋼結(jié)構(gòu)卸載過程數(shù)值分析
結(jié)合該工程的特點(diǎn)和各構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系中的受力大小及其相互依賴的主次關(guān)系，將整體結(jié)構(gòu)及其支撐體系劃分成5個(gè)卸載分區(qū)，相應(yīng)的卸載工作分5個(gè)階段實(shí)施，如表3所示;各卸載階段分成若干小步實(shí)施卸載累積全過程分析，如西站房區(qū)(5卸載分區(qū)見圖3)，分為五步卸載，具體卸載行程見表4，卸載全過程數(shù)值分析結(jié)果見表5。
6結(jié)語
成都東客站工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)件類型多樣，結(jié)構(gòu)跨度、懸挑大，現(xiàn)場(chǎng)施工具有相當(dāng)大的難度。文章從復(fù)雜鋼構(gòu)件的吊裝、施工方案的選定以及整體結(jié)構(gòu)施工全過程的有限元模擬計(jì)算等方面進(jìn)行了敘述，為工程施工提供參考。
參考文獻(xiàn):
［1］GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．
［2］GB50755—2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范［S］．
［3］陳紹蕃，顧強(qiáng)．鋼結(jié)構(gòu)(上冊(cè))［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003．
作者：徐春蘭 上單位：海滬寧鋼機(jī)有限公司