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大跨度钢结构建设中临时支撑体系的运用

来源:学术堂 作者:朱老师
发布于:2016-09-29 共3752字
  摘要

        1 临时支撑体系的作用
  
  大跨度钢结构的施工过程是由局部到整体的过程,结构未成型之前尚不能完全靠自身承载或保持稳定,通常需要在安装阶段预先搭设临时支撑,在结构安装完成后,再按照预定的方法及顺序拆除这些临时支撑。临时支撑在施工过程中有如下作用[1]:①为主体结构的高空安装提供操作平台;②保持已安装结构构件的稳定性;③减小安装过程中主体结构的内力、变形;④提高主体结构施工过程的安全性及安装精度。
  
  2 临时支撑体系的布置原则
  
  设置临时支撑几乎是所有大跨度结构安装过程中必然遇到的问题,但是临时支撑改变了结构的设计受力状态,可能会造成临时支撑点处及附近区域的杆件内力加大,引起安装过程中结构构件的破坏。如何选择一个适合大跨度空间结构临时支撑布置,保证结构安装的安全可靠性而又符合现场下部结构形式便于施工,成为一个值得探讨的问题。
  
  临时支撑的布置与结构的施工方法有关。空间钢结构的常用施工方法有高空散装法、吊装法、滑移法、整体提升法、整体顶升法等[2].高空散装法常采用满堂脚手架布置; 滑移法结构在脚手架平台上安装; 吊装法、整体顶升法或整体提升法施工时由于结构跨度较大,通常在结构上设置多个临时支撑点,这些支撑点通常可以通过拉杆或者斜撑形成一个整体。
  
  当大跨度钢结构施工需要设置多个临时支撑点时,其设置的基本原则如下:①根据主体结构与施工区段的划分,分块进行临时支撑的设置;②临时支撑的设置应与施工吊装方案设计相结合,保证吊装过程中已安装结构的稳定性;③对于基本对称的结构,一般可按经验方法在屋盖平面的中心或者桁架平面投影的中点设置一临时支撑,其余支撑按对称原则设置;④充分利用主体结构强度,减少不必要的临时支撑。可在主桁架下设置部分临时支撑,待主桁架分段吊装完毕后,将主桁架作为次桁架安装的支撑点。
  
  3 临时支撑体系的优化方法
  
  大跨度钢结构施工过程中用到的临时支撑数量大,规格多。为满足施工要求,需要投入大量的人力、物力和时间进行临时支撑的加工制作、安装以及后期拆除。因而,对临时支撑体系进行优化对缩短施工时间、节省施工费用很有必要。可以从临时支撑体系设计、布置、使用等方面进行优化。①采用通用组合式临时支撑;②提高临时支撑循环利用率;③优化吊装顺序、减少临时支撑;④合理减少悬挑端临时支撑数量。
  
  3. 1采用通用组合式临时支撑
  
  在大跨度钢结构安装过程中,需要利用各种各样的胎架,以方便安装、控制构件几何精度,若这些胎架不具备互换性,往往当一种产品完工后,与之相应的胎架便失去了作用,所有工程竣工后钢结构施工胎架必然会造成长期闲置并带来浪费。这样不仅增加了制造成本,而且延缓了生产进度、降低了劳动生产率。因此,研制具有互换性、通用性且简便易操作的胎架对钢结构制造非常必要[1].
  
  以中国博览会会展综合体项目为例,该项目采用的临时支撑为格构柱,由底座、标准节、顶部平台组成。格构柱布置于桁架下方,承受桁架自重及安装活荷载,格构柱设置在16m楼板上,楼板下方由格构柱顶紧支承。格构柱根据高度不同共分41,27,7m 3种类别,如图1所示。格构柱均采用4根钢管(159 × 8) 为主肢、圆管(133 × 6) 为缀条组成的 格 构 式 截 面,管 中 心 间 距 为2 000mm ×2 000mm,材质为Q345B.临时支撑在使用完毕后可以将标准节进行循环再利用。
  
   临时支撑示意
  
  3. 2提高临时支撑循环利用率
  
  大跨度钢结构若采用分区安装的方法,当一块区域的钢结构安装完毕并形成稳定结构后,可以将该区域的临时支撑拆除,并将其倒运至新的安装区域,实现临时支撑的循环利用,提高临时支撑的利用率。以中国博览会会展综合体项目为例,该项目的典型施工步骤如下:①第1步 安装C-1,C-2单元桁架临时支撑,安装C-1,C-2单元桁架 ( 见图2a) ;②第2步 安装C-3,C-4单元桁架临时支撑,安装C-3,C-4单元桁架( 见图2b) ;③第3步 拆除C1,C2单元桁架临时支撑,安装C-5,C-6单元桁架临时支撑,安装C-5,C-6单元桁架( 见图2c)。
  
  典型施工步
  
  3. 3优化吊装顺序、减少临时支撑
  
  中国博览会会展综合体项目通过如下2种施工方案的比选,确定了一种支撑数量最少的安装方案,实现了108m跨三角管桁架的无支撑安装[3].其中108m跨桁架位置如图3a所示,纵向连系桁架位置如图3b所示。
  
  桁架位置示意
  
  1) 方案1在108m跨桁架中部下方加设临时支撑,将其分为2段,每段长54m,质量为31 ~ 47t.
  
  2) 方案2 108m跨桁架中部不设置临时支撑,而是先安装纵向连系桁架,利用纵向连系桁架作为支撑。108m跨桁架分为2段,每段长度为54m,质量为31 ~ 47t; 纵向连系桁架处跨度为36m.方案2利用提前安装的相邻2榀桁架以及36m跨纵向转换桁架,实现了108m跨三角管桁架的无支撑安装。
  
  
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