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大跨度下挂式钢结构连廊胎架支撑高空原位拼装施工技术研究（下）

发布于：2017-11-01 10:19:01 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

4.支撑胎架原位拼装技术优化

4.1 胎架设置

4.1.1胎架标准节设置

通过使用midas gen有限元分析软件，本项目施工时选用175×175×7.5×11的型钢作为立杆、90×10的角钢作为横杆、70×6的角钢作为斜杆来制作，材质均为Q235B，以1m×1m×4m为最小的制作单元即一个标准节，每个标准节之间使用8颗普通4.6级M20螺栓相连接。在支撑胎架制作之前，进行详细的设计，建立了设计模型、绘制了设计图纸，并按照最大顶部受力情况140kN进行了模拟受力。

4.1.2胎架端部设计

支撑胎架顶部与连廊钢柱连接，底部与混凝土楼板连接，起到承上启下的重要作用，但是顶部和底部的作用又有不同，即顶部需要将连廊的作用力有效的集中到胎架这一个点上能起到很好的支撑作用，而底部需要设法将作用力有效地分散、传递到混凝土楼板及下部的回顶脚手架上。因此，我们设计了两种不同的端部来解决此问题。

图8 胎架设计、计算模型图

图9 顶部设计图图10 顶部实物图

图11 底部设计图图12 底部实物图

4.1.3胎架之间的连接

为了保证支撑胎架的稳定，在支撑之间采用L90×10的角钢进行连接形成水平构造，使悬臂胎架形成一个稳定的框架结构，保障整体稳定性。

图13 连接杆件设计图

4.2 钢拉杆的设置

通过使用midas gen有限元分析软件分析，连廊钢柱垂直度在焊接前后的偏差会比较大，因此采取设置钢拉杆的形式对钢柱进行固定，计算每榀桁架间钢拉杆抗压应力，选定材料为Q235的H200x200x8x12的H型钢作为桁架间的钢拉杆使悬挑桁架成“三角稳定框架结构”，“三角稳定框架结构”将悬挑桁架焊接残余应力由焊缝传递给钢拉杆，由“三角稳定空间结构”承担施工焊接荷载，减小钢连廊立柱由焊接变形引起的垂直度的变化。钢拉杆及钢丝绳的刚柔配合，既能消除误差，又方便安全。

图14 拉杆设置现场图模型图图15 钢拉杆设置现场图

4.3 连廊安装过程中的受力计算

使用midas gen有限元分析软件分析，对连廊安装全过程进行模拟分析，模拟到安装每一个阶段，在施工过程中全程使用全站仪进行跟踪检测，保证施工过程的安全。

图16 卸载后连廊最大位移15.91mm，最大应力103.44N/mm2

通过全程监控，测量每一个施工阶段的变形数据，发现其均在控制范围内。

本工程通过有限元分析，主要解决了以下问题：

4.3.1对不同的施工方案进行分析，根据分析结构变形，确定安装顺序。

4.3.2分析每一个施工阶段，结构是否为稳定状态，杆件应力比是否满足要求，确保施工过程的安全。

4.3.3分析施工过程中结构的变形，保证结构的整体变形满足规范要求，同时确保相邻安装单元之间的相对变形不可过大，以满足安装精度要求。

4.3.4分析施工过程对结构杆件附加应力大小，即结构施工完成后杆件应力与设计一次成型杆件应力的差值，确保附加应力比与设计应力比之和在合理范围之内，保证结构施工完成后承受荷载的能力不被削弱。

4.3.5分析施工过程中各关键节点的变形和重要杆件的应力，与施工过程监测值进行对比，为施工过程提供理论依据，确保施工过程的可控性。

施工前，进行施工全过程结构性能仿真计算，深入分析结构成型状态内力和变形的影响因素，以制定科学可行的施工方案。施工过程中，对结构内力和变形进行监测，确保结构内力和变形始终处于受控状态，同时考察结构实际的变形和内力变化规律，为今后的施工活动总结经验。

本项目采用无线振弦应变采集系统对被安装构件关键受力构件进行应力监测，采用徕卡TS30测量机器人对应变进行全天候的自动化监测。确保结构内力和变形在施工过程中始终处于受控状态。

4.4 支撑胎架拆除

支撑胎架拆除主要使用卷扬机和倒链进行拆除，卷扬机安装在桁架杆件上，与倒链或者溜绳配合，把支撑措施放于楼面上，使用塔吊吊装至措施堆场，在支撑措施拆除过程中须注意空间问题，卷扬机组须经过科学合理布置，以免在调运过程中拉索、构件等物体与其他构件发生刮擦、碰撞等现象发生。卷扬机调运、塔吊装时要缓慢进行，避免产生大幅度的摆动与震荡，构件落地时不得与看台等物体进行猛烈撞击，须缓慢进行，胎架拆除按照一节一节拆除，支撑胎架拆除施工见图17。