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行業(yè)資訊大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝施工方法多種多樣、層出不窮,選擇一個(gè)安全合理、經(jīng)濟(jì)可靠的安裝方法是制定安裝方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)。大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝施工方法的選擇與其結(jié)構(gòu)類型息息相關(guān),同一結(jié)構(gòu)類型可采用多種安裝方法,但只有對(duì)比選擇出最佳安裝方法,才能保證工程的施工質(zhì)量、人員安全、進(jìn)度要求,才能最大限度的節(jié)約成本。
近年來(lái),隨著鋼結(jié)構(gòu)廠房不斷向更大跨度、更高高度和奇特造型發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)安裝施工難度越來(lái)越大,對(duì)施工技術(shù)的要求也越來(lái)越高,上述單純的常規(guī)施工方法已難以滿足現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的施工要求,與此同時(shí)為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在綜合上述常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)廠房施工方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研究出了一些新型的安裝施工方法,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房新型安裝施工方法
1.1 “攀達(dá)穹頂”整體頂升施工法
穹頂結(jié)構(gòu)使用歷史悠久,而近代的殼體結(jié)構(gòu)和空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)就充分利用了穹頂結(jié)構(gòu)的三維立體特征,而穹頂?shù)目臻g立體性反而成了該結(jié)構(gòu)體系在制作安裝時(shí)的障礙,攀達(dá)穹頂施工法正是為暫時(shí)取消穹頂在制作安裝過(guò)程中的這種立體特性而提出的。
攀達(dá)穹頂施工法的核心思想是通過(guò)臨時(shí)去掉一些桿件并在結(jié)構(gòu)中設(shè)置單軸鉸使穹狀結(jié)構(gòu)在建造的一個(gè)時(shí)期內(nèi)暫時(shí)成為幾何可變體系,從而在施工中可被折疊,結(jié)構(gòu)即可在地面上或在一個(gè)相對(duì)較低的高度上進(jìn)行組裝。不僅是結(jié)構(gòu)主體,室內(nèi)外裝修、電氣及機(jī)械設(shè)備的安裝也可在較低的高度上進(jìn)行安裝,這樣便可使安裝工作安全、迅速、經(jīng)濟(jì)地完成。然后采用吹氣設(shè)備提高穹頂內(nèi)的氣壓或采用千斤頂?shù)软斏O(shè)備將其頂升至預(yù)定高度就位。當(dāng)結(jié)構(gòu)達(dá)到最終形態(tài)后,再將施工中臨時(shí)去掉的桿件安裝在相應(yīng)位置上,完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的安裝。該法具有施工速度快、造價(jià)低、安全可靠及施工質(zhì)量易得到保障等顯著優(yōu)點(diǎn)。
1.2 “折疊展開(kāi)式”整體提升施工法
目前國(guó)內(nèi)采用整體提升法和整體頂升法對(duì)網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝運(yùn)用越來(lái)越廣泛。但這兩種方法在結(jié)構(gòu)提升或頂升的過(guò)程中,僅僅是向上平動(dòng)的過(guò)程,內(nèi)部各點(diǎn)之間并無(wú)相對(duì)位移,所以這些方法只適用于平板網(wǎng)架或較為扁平的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),而對(duì)曲率較大、失高過(guò)高的網(wǎng)殼或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)并非優(yōu)選。日本的川口衛(wèi)教授針對(duì)雙曲率網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工,提出了較為實(shí)用的“折疊展開(kāi)式”整體頂升施工法。該法是一種新型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝施工方法,基本思路類似于“攀達(dá)穹頂”施工原理,是將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)去掉部分桿件,在地面上折疊起來(lái);然后將折疊的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)利用提升設(shè)備提升到設(shè)計(jì)高度;最后補(bǔ)缺去掉的部分桿件,整個(gè)施工過(guò)程是一個(gè)由機(jī)構(gòu)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的變化過(guò)程。
1.3 少支架高空懸挑拼裝法
對(duì)于跨度大、高度高、覆蓋面積大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),若采用傳統(tǒng)的全支架安裝法,僅腳手架的費(fèi)用就很高,且腳手架的拆裝也需大量的時(shí)間,工期和成本必然提高。 少支架高空懸挑拼裝法,是利用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)對(duì)集中荷載的承載能力大,且自身剛度大、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),用已安裝好的部分結(jié)構(gòu)作為后續(xù)待安裝結(jié)構(gòu)的操作面,來(lái)完成結(jié)構(gòu)的安裝作業(yè)的。使用該法,在施工初期,需先按傳統(tǒng)的安裝方法搭設(shè)少量支架,安裝3-4跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),保證其具有一定的剛度,能夠承受后續(xù)施工荷載;然后在己安裝好的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上懸掛搭設(shè)支架,在其上安裝后續(xù)結(jié)構(gòu),逐步擴(kuò)展,直至完成整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝。與傳統(tǒng)的全支架安裝法相比,該法可大大減少腳手架的用量,同時(shí)在地面上可進(jìn)行立體交叉作業(yè),從而大幅度減少施工成本縮短工期,但由于其高空作業(yè)相對(duì)較多,也存在一定的安全隱患。
1.4 整體張拉施工法
整體張拉施工法適用于柔性結(jié)構(gòu),尤其是索桿結(jié)構(gòu)和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
對(duì)于索結(jié)構(gòu)的施工,傳統(tǒng)的施工方法普遍采用高空散裝法,需搭設(shè)大量臨時(shí)支架,高空作業(yè)多,存在很大的安全隱患。
整體張拉施工法是將索結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝,然后利用液壓千斤頂將索結(jié)構(gòu)同步提升至與周圍剛性約束連接,再對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體張拉成形的施工方法。該法避免了高空作業(yè)存在的安全隱患,同時(shí)減少了大量臨時(shí)支架的安拆作業(yè),從而節(jié)省時(shí)間,降低成本,更重要的是在整個(gè)提升過(guò)程中,能夠準(zhǔn)確并有效地控制構(gòu)件的位移、變形和受力狀態(tài)。
鋼結(jié)構(gòu)廠房選擇安裝施工方法的原則
對(duì)于新型的鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝施工方法,雖然技術(shù)先進(jìn),但主要適用于一些特定的結(jié)構(gòu)形式。如“攀達(dá)穹頂法”、“折疊展開(kāi)法”及“少支架高空懸挑法”,主要適用于大型的網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),“折疊展開(kāi)式”施工法更適用于曲率較大的曲面結(jié)構(gòu)折疊展開(kāi)的提升過(guò)程;“整體張拉法”適用于索結(jié)構(gòu)。
綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)廠房選擇何種安裝施工方法,要從工程的具體情況出發(fā),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、起重設(shè)備情況以及結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn),因地制宜地選擇出最佳方案。