高空组装方法
钢格栅采用高空拼装法安装,即先在设计位置搭设拼装支架,再用起重机将格栅构件(或分块)吊到空中设计位置,在支架上拼装。此种方法有时不需要大型起重设备,但拼装支架较大,高空作业较多。因此,较适用于采用高强度螺栓连接型钢制成的钢格栅或采用螺栓球节点的钢管格栅。目前,部分钢格栅仍采用此种方法施工。
2 整体安装方法
整体安装法是先在地面将网架拼装成整体,再利用起重设备吊装到设计位置固定。此种施工方法不需要高大的拼装支架,高空作业少,焊接质量易保证,但需要重型起重设备,工艺较复杂。因此,此种方法较适用于有球节点的钢网架(特别是三向网架等杆件较多的网架)。根据所用设备不同,整体安装法又分为多机起重法、杆件起重法、千斤顶起重法和千斤顶顶升法。
1、多机吊装方式
此法用于不太高、不太重的中、小型网架结构。安装前,先将网架在地面错开拼装(即拼装位置与安装轴线错开一定距离,避开柱子位置),然后用多台起重机(多为履带吊或汽车起重机)将拼装好的网架整体吊至柱顶以上,再在空中移位、落下就位固定。
(1)网格组装
为防止网架整体吊装时与柱子发生碰撞,错开距离取决于网架吊装过程中网架与柱子或柱支架之间的净距,一般不应小于10-1125px。同时应考虑网架组装的方便和高空移位时起重机操作的方便。必要时可咨询设计单位预留网架部分边杆,以便网架吊装后焊接,或对一些影响网架吊装的柱支架进行更改。
钢网架在金属结构厂加工完成后,单件拼装成平面桁架或立体桁架的小单元,运输至施工现场。施工现场的拼装就是在拼装地点把小单元桁架拼装成整座网架。网架拼装的关键是控制网架轴支撑尺寸(要预置焊接收缩量)和拱度要求。
网架焊接主要是球体与钢管的焊接,一般采用等强度对接焊,为安全起见钢结构网架工程,对接焊处加设6-8mm角焊缝。管壁厚大于4mm的焊缝,接口处应做成坡口。为使对接焊缝均匀及钢管长度可微调,可加设套管。组装时,先安装上、下弦杆,再安装斜腹板。两桁架间钢管全部就位校正后,再逐根焊接钢管。
2)网架吊装
该类中、小型桁架通常采用四台履带吊(或汽车吊、轮胎吊)吊装,有的也有采用两台履带吊或杠杆吊装。
如果网架重量较小,或四台起重机的起重量满足要求,则建议将四台起重机布置在网架两侧。这样,只要保证四台起重机同时回转,就能满足网架空中位移的要求。多机吊装的关键是各台起重机的起升速度要一致,否则会造成部分起重机超载,网架扭曲,焊缝开裂。为此,在吊装前应测量每台起重机的起升速度,以便在吊装时掌握。
当网架升至高出柱顶标高约750px时,进行空中平移,使网架移至柱顶上方。网架就位时,为使网架制作中心线与柱顶中心线准确重合,事先在网架四个角上各绑一根钢丝绳,用落链将线对正到位。
2.引体向上和提举法
目前,我国球节点大型钢管格栅安装多采用拉杆吊装法,采用该法时,先在地面将格栅组装好,再用多根单腿拉杆将格栅整体吊装至柱顶以上钢结构网架工程,在空中移位,安装就位。
(1)空中位移原理
该方法的关键是空中移位,利用每根拉杆两侧提升滑轮内不相等的水平力,使格栅做水平移动。
栅栏在空中移位时,要求至少有两根拉杆托住栅栏,而同侧的起升滑轮组不动。因此,栅栏在空中移位时,只做水平运动,不发生倾斜。由于同侧的滑轮组不动,栅栏除平移外,还能产生受控的圆周运动,使栅栏略有下降。栅栏在空中移位的方向与拉杆的布置有关。
(2)起重设备的选择与布置
起升设备的选择与布置是网架杠杆起升施工中的一个重要问题,其内容包括:杠杆选择及吊点布置、拉索及锚具布置、起升滑轮组及吊点索具穿线方法、卷扬机布置等。
拉杆的选取取决于其所承受的荷载和悬挂点的布置。格栅安装时的计算荷载为:
Q = (K1 Q1 + Q2 + Q3) K (千牛)
式中Q1为格栅自重(kN);
K1——载荷系数1.1(若网格重量计算准确,可取1.0);
Q2——附加设备(包括梁、通风管道、脚手架等)自重(kN);
Q3——吊索重量(kN);
K为因抬升差异造成受力不均的系数,若格栅重量基本均匀,且各点抬升差异控制在250px以下,则该系数取1.30。
网格吊点布置不仅与吊装方案有关,还与网格吊装过程中的受力性能有关。网格吊装过程中,不仅可能存在部分拉杆内力超过设计时计算内力的情况,而且部分拉杆内力符号可能发生变化,导致拉杆失稳。因此,吊点数量及位置应在网格吊装计算后确定。但在满足吊装能力、吊装应力及网格刚度的前提下,应尽量减少拉杆数量及吊点数量。
拉绳布置应使多根拉杆相互连接,以增加整体稳定性,每根拉杆至少应有6根拉绳,拉绳应按风荷载、吊重、拉杆挠度、拉绳初应力等最不利组合进行选择计算,地锚也需计算确定。
根据实际受力情况,进行起重滑轮组的受力计算,并根据计算结果选择滑轮的规格。
卷扬机的规格应根据提升钢丝绳的内力大小来确定,为减少提升量的差异,应尽可能采用同一规格的卷扬机。
(3)轴控制
应根据安装好的柱子的轴线准确测量桁架拼装柱子的位置,以消除柱子安装时轴线误差的积累。
(4)取出杆
桁架吊装完毕后,拉杆封闭在桁架内,应采用逆拆法拆除。此法是在桁架上弦的节点处吊两个起重滑轮以吊挂拉杆,然后从最下节开始,逐节拆除拉杆。
3、电动丝杆升降方式
电动螺旋提升法与平板提升法类似,是利用平板提升工程中采用的电动螺旋提升机,将地面拼装好的钢格栅提升到设计标高。此法的优点是不需要大型提升设备,施工方便。电动螺旋提升机只能垂直提升钢格栅,不能水平移动。为此,设计时需考虑在两柱之间设置托梁,格栅的支点落在托梁上。
由于网架在吊装时不发生水平移动,因此网架组装时不需要移位,就地组装即可。
3.高空滑行法
近年来,高空平行滑移法在网架屋面施工中得到越来越多的应用,这种施工方法特别适用于影剧院、礼堂等工程。这种施工方法网架多在建筑大厅屋面拼装(也可在礼堂看台上拼装)。第一个拼装单元(或第一节)拼装完成后,将其落到滑移轨道上,随着牵引设备向前滑移一定距离。接下来在拼装平台上拼装第二个单元(或第二节),拼装完成后与第一个拼装单元(或第一节)一起向前滑移。就这样,网架逐节拼装,不断向前滑移,直至整座网架拼装完毕滑移到位。
拼装网架的滑动,可在网架支架下方设置滚轮,使滚轮在滑动轨道上滑动;或在网架支架下方设置支撑底板,使支撑底板沿钢筋混凝土框架梁内预埋的预埋钢板滑动。
格栅滑行时可用绞车或手扳葫芦牵引,根据牵引力大小及格栅支架间杆件承载力大小可采用一点或多点牵引,格栅滑行时两端不同步值不应大于50mm。
采用滑移法构造网格时,网格在滑移和拼装过程中应进行如下计算:
1)跨中无支撑时,构件内力及跨中挠度值;
2)当跨中设有支撑时,构件的内力、支撑反力和挠度值。
当桁架滑移单元因增加中间滑轨而引起内力变化时,应采取临时加固措施,防止失稳。
网架结构采用高空滑移法施工,由于网架拼装是在通廊屋面平台上进行,降低了高空作业的危险性,与高空拼装法相比,拼装平台小,可以节省材料,保证网架的拼装质量。由于网架拼装采用滑移法施工,可以与土建平行、立体交叉,从而缩短了整个工程的施工工期。高空滑移法施工设备简单,一般不需要大型起重安装设备,因此也可以降低施工成本。