文档介绍：北京航空航天大学东南区教学科研楼
钢结构技术总结
1、工程概况
北京航空航天大学教学科研楼工程位于海淀区学院路37号北京航空航天大学院内,设计功能为教学、科研、会议、办公为一体的现代化教学科研场所,结构形式为框架剪力墙结构,地下2层,地上11层,局部6层,由A、B、C、D、E、F、G七个塔楼围合而成,各塔楼之间采用钢连桥连接,A、G塔楼之间由钢桁架连接在一起。整个钢结构工程共使用约为2000T钢材。
2、设计概况
本工程涉及钢结构工程的施工可分为六个组成部分:
⑴Ⅰ区九层以上钢桁架
⑵Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区7~11层钢连桥
⑶Ⅲ区D座钢架
⑷ A~G座大堂及屋顶钢结构
⑸中心区钢楼梯
⑹劲性柱与劲性梁
Ⅰ区九层以上钢桁架
该部分为本工程钢结构中的重点和难点,其工程量所占比重比例最大,×,钢桁架横跨在A、G座之间,桁架至地面无建筑物。其下弦底标高为37m,上弦标高为46m,由三层杆件组成。,共由六品桁架组成,其中HJ1(120T)2榀,HJ2(170T)2榀,HJ2(25T)2榀(如图所示)。桁架间通过H型钢水平梁连接。整个钢结构总重量约为860T。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区7~11层钢连桥
该部分钢架主要起到装饰和连接作用,两侧连接塔楼,钢柱自五层顶板生根,在六层与劲性混凝土梁连接,梁、柱均采用H型钢,钢梁每米重量约200kg,,楼板为混凝土楼板,上贴广场砖饰面。
Ⅲ区D座钢架
该部分钢结构施工部位为D座十层~十一层,由截面H830×500×24×35的型钢组成,,每根钢梁重量为12T。
A~G座大堂及屋顶钢结构
该部分钢结构分布在A~G座中庭大堂中,构件断面尺寸较小,长度较短,,,中庭顶层为波浪形结构:
3、本工程重点、难点
,单榀桁架重达170T,整个钢桁架总重量约860T,下部悬空,提升高度37m。7~11层钢连桥(共6组),构件截面尺寸大,长度长,而且安装高度较高。D座十一层钢架,跨度大,单件构件重量大。
4、主要施工方案
Ⅰ区九层以上钢桁架
11-18轴钢桁架安装部位图
⑴桁架安装前,我们根据现场实际情况,制定了三种施工安装方案:
①在钢桁架结构下方搭设满堂红脚手架承重平台,高空散拼
费用高:需大量的脚手杆,提高了工程的租赁费及人工费;工期长:高空散拼搭设脚手架的时间大约为1个月,占用工期长;质量差:钢桁架的拼装需进行大量的焊接工作,高空施工容易对焊接质量造成不利影响;可行性不强:钢桁架下方即为地下一层顶板,板厚300mm,设计荷载4KN/m2,如搭设37m高的脚手架承重平台,下部必须进行加固处理,将严重影响后续工序的施工,故此方案不可行。
②大吨位起重机械直接吊装就位
本工程中HJ1重120T,HJ2重170T,如采用大吨位起重机吊装,至少需要两榀桁架组合一起构成稳定体系才能吊装,所以每次起重重量超过300T,而桁架安装高度达37m,故必须采用超大吨位履带吊进行吊装,其租赁费用高。而且,工程位于北航院内,现场空间狭小,大吨位履带吊的工作空间不足。故此方案不可行。
③地面拼装,整体提升
此方案是将整个钢桁架结构在地面组拼成整体后利用TJJ-5400液压牵引器进行整体提升就位的施工方法
在十一层劲性混凝土结构施工时加焊牛腿,并辅助其他设备组成整体提升动力系统,桁架在地面拼装,待组拼完成后,利用提升系统将整个桁架体系提升就位。
此方案费用低,工期短,安全性好,本着“保证安全、节约成本、确保工期”的原则,我们经过筛选,确定采用第三种施工方案。
⑵主要施工机具
根据本工程结构特点,我们在施工中用于固定液压油缸的提升支架采用在“劲性混凝土钢柱”顶部带斜拉槽钢的牛腿的方法。
⑶液压提升系统
液压同步提升技术是一项超大型结构提升安装施工技术。它采用柔性钢绞线承重,提升油缸集群,计算机控制,液压同步提升原理,结合现代施工工艺,将超大型结构在地面拼装完成后,整体提升到预定安装位置,实现超大吨位的大型结构整体同步提升安装的施工工艺。
TJJ-5400型液压牵引器 YT型计算机控制系统
变频调速泵站同步传感器
在结构整体提升工作中,采用8台200吨提升油缸,分别布置在8根劲性柱,顶部。
提升过程中,采用2台泵站,每台泵站驱动4台提升油缸,每台泵站的额定流量:160L/Min,这样提升理论最高提升速度可达10m/s。
整个提升过程采用计算机集中控制,保证各吊点提升高度、速度保持一致。
液压提升系统
⑷钢桁架提升方法及过程
利用塔吊安装牛腿及提升系统,下吊点加固,连接提升地锚