選煤廠主廠房屋蓋網(wǎng)架施工

山西古交礦區(qū)西曲選煤廠主廠房屋面網(wǎng)架為雙向正交斜放四角錐網(wǎng)架,長(zhǎng)56m,寬35m,高3m。下弦網(wǎng)格3.5m,上弦網(wǎng)格2.745m。網(wǎng)架采用焊接球節(jié)點(diǎn),鋼球直徑360mm。壁厚分16mm和10mm兩種。桿件為無(wú)縫鋼管,最大Ф194×12,最小Ф76×3.5。球和桿件均為Q235鋼,桿件與球采用剖口對(duì)焊連接。

網(wǎng)架四周簡(jiǎn)支于標(biāo)高34.780m的鋼筋混凝土框架梁上。支座形式為單面弧形壓力支座。設(shè)計(jì)要求網(wǎng)架雙向起拱,拱高140mm。

網(wǎng)架自重78t,用鋼量約40kg/m2。網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)懸掛2臺(tái)5t電動(dòng)單梁起重機(jī),跨度14m。

第1章

施工方案的確定

主廠房橫剖面見(jiàn)圖6-4-1。從剖面圖可看出,該網(wǎng)架施工時(shí)采用如下兩個(gè)方案是可行的:

1.將網(wǎng)架沿縱向分成若干條,利用兩邊原施工框架時(shí)的QT60/80塔吊,將各條吊裝就位,在空中拼接。該方案雖不增加其它吊裝設(shè)備,但空間工作量大,質(zhì)量與安全均不易保證。

2.在20.700m的樓層上拼成整體,用4根扒桿吊裝。由于四周支座大梁內(nèi)的凈尺寸只有34.620m×55.620m,而網(wǎng)架外皮尺寸是35.360m×56.360m,所以還不能一次整體組裝完畢。其中兩邊仍有二分之一網(wǎng)格需待吊裝超過(guò)支座高度后再組裝。此時(shí)網(wǎng)架的外皮尺寸是33.610m×54.610m。該方案雖需增加吊裝設(shè)備,但高空拼接工作量減小,且組裝質(zhì)量比前者容易保證。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn),該網(wǎng)架確定采用方案2施工。

第2章

施工順序

桿件下料→平面單片桁架制作→總拼→焊接,油漆→吊裝→空中補(bǔ)拼→就位固定。

第3章

桿件下料

桿件下料長(zhǎng)度與網(wǎng)架起拱方式及高度有直接關(guān)系。該網(wǎng)架的起拱方式如下:該網(wǎng)架設(shè)計(jì)要求雙向起拱,拱高140mm。如按通常方式起拱,周邊支座球節(jié)點(diǎn)的中心

在同一水平面上,每制作一榀平面單片桁架,胎模須相應(yīng)變動(dòng)一次,施工很不方便。因此將橫向單片桁架按同一形式起拱制作,總拼時(shí)再將各橫向單片桁架沿縱向按起拱高度拼裝,使整個(gè)網(wǎng)架周邊支應(yīng)也起拱。拱度級(jí)向?yàn)?橫向?yàn)?。網(wǎng)架起拱后，現(xiàn)向起接總高300mm;單向拱高:橫向l35mm,縱向150mm。網(wǎng)架的拱殼形式見(jiàn)圖6-4-2。

網(wǎng)架起拱后各節(jié)點(diǎn)間桿件的軸線長(zhǎng)度均有變化,加上以后焊接收縮,網(wǎng)架平面尺寸需預(yù)先放大,所以各桿的軸線長(zhǎng)度需重新計(jì)算。該網(wǎng)架焊接收縮預(yù)留量按下弦每節(jié)間2mm考慮,各桿長(zhǎng)度變化如下:

下弦桿原長(zhǎng)3500mm,起拱并考慮焊接留量后：l1=3502.05mm,l2=3502.13mm,取3502mm。

上弦桿原長(zhǎng)2475mm,起拱并考慮焊接留量后:l1=2475.96mm,l2=2476.04mm,取2476mm。

腹桿原長(zhǎng)3473mm,起拱并考慮焊接留量后:l1=3486.6mm,l2=3460.67mm,l3=3482.26mm,l4=3464.98mm。取l1=3487mm,l2=3461mm,l3=3482mm,l4=3465mm。

從以上計(jì)算結(jié)果得知,起拱后節(jié)點(diǎn)間桿件軸線長(zhǎng)度的變化不一致,特別是腹桿由原來(lái)的1種長(zhǎng)度變?yōu)?種長(zhǎng)度,施工中應(yīng)特別注意,以免用錯(cuò)桿件。

各桿的軸線長(zhǎng)度確定后,下料長(zhǎng)度按下式求得:l下=l軸－2,式中D為鋼球直徑,d為桿件直徑。

例如管徑為127mm的下弦桿,其下料長(zhǎng)度l下=3165mm。經(jīng)過(guò)校核,以上算得的下料長(zhǎng)度l下=3165mm同實(shí)際放樣的長(zhǎng)度一致。

第4章

平面單片桁架制作

平面單片桁架制作在胎模上進(jìn)行,胎模支墩如圖6-4-3所示。制作時(shí)將鋼球放在鋼管上,先對(duì)下弦桿,后對(duì)腹桿,使桿件與球均勻吻合后再沿桿件周邊點(diǎn)焊牢固。

單片桁架制作一榀檢查一榀。檢查內(nèi)容包括球和桿件與設(shè)計(jì)圖紙是否相符,幾何尺寸偏差是否符合規(guī)范要求等。經(jīng)檢查無(wú)誤后,沿上弦節(jié)點(diǎn)通長(zhǎng)用杉木桿加固一道,以免翻身起吊時(shí)變形。然后用2臺(tái)塔吊4點(diǎn)翻身起吊,并吊至總拼位置下固定,吊直校正。

第5章

整體拼裝

總體拼裝從中間開(kāi)始,先拼下弦桿,后拼腹桿和上弦節(jié)點(diǎn)球,最后拼上弦桿。由于桿件長(zhǎng)度大于兩球間的凈距,所以拼裝時(shí)需用大錘將桿件輕輕敲進(jìn)兩球間,或用倒鏈把球拉開(kāi)后將桿件擠人。待桿件與球吻合均勻點(diǎn)焊固定后再依次向兩邊拼裝,直至完畢。

第6章

焊接

桿件與球的焊接強(qiáng)度對(duì)于保證整個(gè)網(wǎng)架安全是非常重要的。本網(wǎng)架設(shè)計(jì)要求每條焊縫戶強(qiáng)度不得少于桿件的截面強(qiáng)度。桿件與球的焊縫形式如圖6-4-4。由圖6-4-4可以算出,如年年能滿足質(zhì)量要求,其強(qiáng)度均能大于桿件的截面強(qiáng)度。但實(shí)際施工中網(wǎng)架的焊縫質(zhì)量較難保證。因?yàn)榫W(wǎng)架的焊縫有四分之一為仰焊,而且為了便于施焊,設(shè)計(jì)桿件與球間有1mm的間隙。實(shí)際施工時(shí)為使桿件中心能對(duì)準(zhǔn)球中心,大多數(shù)桿件與球的接觸很嚴(yán)密,無(wú)間隙,而有的間隙又較大,所以施焊時(shí)有的焊縫可能未焊透,有的卻可能燒穿,造成焊藥內(nèi)淌影響縫內(nèi)圈質(zhì)量。因此施工中應(yīng)采取措施補(bǔ)強(qiáng)。該網(wǎng)架采取增加貼角焊縫的方法補(bǔ)強(qiáng),所需增加貼角焊縫的厚度計(jì)算如下:

假設(shè)桿件內(nèi)圈2mm均無(wú)焊肉,則最小桿件Ф76×3.5的截面強(qiáng)度同焊縫截面強(qiáng)度的差值計(jì)算如下:

單位圓周上桿件的承載力為5831N/cm。

單位圓周上焊縫的承載力計(jì)算(如圖6-4-5所示):l1=0.183cm,由=14200N/cm2,[τh]=9800N/cm2得:

lf/cm

lf∕sin35°=3127N/cm

單位圓周上桿件與焊縫承載力的差值同管徑無(wú)關(guān),只與管壁厚度有關(guān);當(dāng)管壁厚度為叫斗時(shí),按以上算得的焊縫強(qiáng)度已超過(guò)桿件強(qiáng)度。但因壁厚超過(guò)10mm的桿件很少，所以所有桿件均采用增加貼角焊縫來(lái)補(bǔ)強(qiáng)。貼角焊縫的厚度按桿件Ф76×3.5的差值確定;由2704/11760≈0.23cm,取3mm。

實(shí)際施工的焊縫如圖6-4-4所示

第7章

吊裝

根據(jù)確定的施工方案,網(wǎng)架采用4根扒桿吊裝,水平移位由絞磨牽引。扒桿及吊點(diǎn)的布置見(jiàn)圖6-4-6。吊裝系統(tǒng)的復(fù)核驗(yàn)算與一般吊裝工程基本相同。

網(wǎng)架吊裝時(shí)內(nèi)力的精確計(jì)算很復(fù)雜。下面介紹該網(wǎng)架吊裝時(shí)內(nèi)力復(fù)核所采用的近似方法。

該網(wǎng)架吊裝時(shí)共有l(wèi)6個(gè)吊點(diǎn),均布置在下弦節(jié)點(diǎn)上。從布置圖中可看出,通過(guò)16個(gè)吊點(diǎn)可沿橫向和縱向各取4個(gè)主要受力單元。為簡(jiǎn)化荷載計(jì)算,僅取橫向4個(gè)主要受力單元進(jìn)行內(nèi)力復(fù)核,并假定取出的受力單元為平面桁架體系,且該桁架的下弦桿和腹桿即為原網(wǎng)架的下弦桿和腹桿,上弦桿由網(wǎng)架的四角錐底組成(圖6-4-6中畫細(xì)線部分)。同時(shí)又假定所有的吊裝荷載分別均勻作用在該四榀桁架的上、下節(jié)點(diǎn)上。

網(wǎng)架吊裝時(shí)總荷重約9513kN,考慮吊裝時(shí)的動(dòng)力系數(shù)后,各節(jié)點(diǎn)上的荷載約為13.6kN。

主要受力單元吊裝時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6-4-7所示。經(jīng)過(guò)計(jì)算,主要受力單元中的下弦桿和腹桿的承載能力完全能滿足吊裝時(shí)的受力要求。僅上弦桿因由四角錐底組成,所以鉸接的棱形沿其對(duì)角線不能受力。但實(shí)際網(wǎng)架吊裝時(shí)應(yīng)考慮以下因素:

l.吊裝時(shí)沿吊點(diǎn)可縱橫各取4個(gè)受力單元,而前面計(jì)算內(nèi)力時(shí)僅取了橫向4個(gè)受力單元,故實(shí)際橫向平面俯架中的內(nèi)力小得多(約為二分之一)。

2.通過(guò)分析可知,網(wǎng)架上弦桿在吊裝時(shí)均處于受拉狀態(tài),而網(wǎng)架所有的上弦桿相互連成一個(gè)整體。根據(jù)力的傳遞和平衡原理,上弦桿之間的拉力必定會(huì)相互平衡一部分。

3.網(wǎng)架是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu),它本身具有良好的調(diào)節(jié)內(nèi)力的功能。因此該網(wǎng)架在吊裝過(guò)程中結(jié)構(gòu)是安全的。

網(wǎng)架吊裝后,將圖6-4-6中虛線部分拼裝上,并就位固定,網(wǎng)架即施工完畢。

該網(wǎng)架在制作安裝過(guò)程中,經(jīng)過(guò)全面系統(tǒng)檢查,各項(xiàng)技術(shù)要求和質(zhì)量指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

第8章

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于雙向起拱的網(wǎng)架,使四周支座起拱比支座不起拱者施工簡(jiǎn)便得多。

該網(wǎng)架焊接留量按下弦每節(jié)間(3.5m)2mm考慮,施工表明該值略小。

由于施工中影響焊縫質(zhì)量的因素很多,所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加一些焊縫。

為簡(jiǎn)化網(wǎng)架吊裝時(shí)的內(nèi)力計(jì)算,可對(duì)這種正交斜放四角錐網(wǎng)架,通過(guò)吊點(diǎn)的適當(dāng)布置,使上弦桿在吊裝時(shí)均受拉,再沿吊點(diǎn)分離出部分主受力桁架進(jìn)行內(nèi)力復(fù)核。這樣只要主受力椅架中各桿的承載力能滿足吊裝要求,其它各桿也就能滿足要求。當(dāng)無(wú)法把握由網(wǎng)架四角錐底組成的主受力桁架上弦桿所承受的拉力時(shí),應(yīng)采取加固措施,如沿上弦節(jié)點(diǎn)焊接鋼筋或用鋼絲繩拉接,使上弦拉力由鋼筋或鋼絲繩承擔(dān)。