[发明专利]一种大型建筑物屋顶采光中庭的钢结构滑移换柱施工方法

摘要

一种大型建筑物屋顶采光中庭的钢结构滑移换柱施工方法，从吊装场地将钢结构吊装至屋面，同时铺设并固定滑移轨道；在屋面一端作业平台进行分段，采用两榀屋架带钢柱组合成一个单元的方式进行拼装、起吊，然后吊装至滑移轨道上；利用滑移轨道作为导轨通过固定点将整榀屋架依次向前滑移一榀的距离；再接着连接第三榀屋架，再向前滑移，先远后近，反复进行，至所有屋架到指定位置；对于局部不等标高的位置进行重新增设临时转换钢柱后进行继续向目标位置滑移，整体继续滑移到最终位置；最后通过液压千斤顶整体提升，卸掉滑移轨道后，通过高强度螺栓实现整体固定安装。本发明具有施工方法更科学、作业安全性更高、施工进度更快、施工成本低的特点。

主权项

1.一种大型建筑物屋顶采光中庭的钢结构滑移换柱施工方法，其特征在于，从吊装场地将钢结构吊装至屋面，同时铺设并固定滑移轨道；在屋面一端作业平台进行分段，采用两榀屋架带钢柱组合成一个单元的方式进行拼装、起吊，然后吊装至滑移轨道上；利用滑移轨道作为导轨通过固定点将整榀屋架依次向前滑移一榀的距离；再接着连接第三榀屋架，再向前滑移，先远后近，反复进行，至所有屋架到指定位置；对于局部不等标高的位置进行重新增设临时转换钢柱后进行继续向目标位置滑移，整体继续滑移到最终位置；最后通过液压千斤顶整体提升，卸掉滑移轨道后，通过高强度螺栓实现整体固定安装；该施工方法具体包括以下步骤：1)滑移轨道铺设①沿钢屋架轴线位置上的框架梁顶设置两条滑移轨道，滑移轨道中心线应与下部混凝土平台大梁轴线重合，采用型号为300mm×300mm×12mm的钢方管作为支撑轨道；②滑移轨道采用500mm×500mm×20mm的钢垫片，与主体结构连接固定采用Ф30mm螺栓，植入深度20倍直径，钢垫片安装于每根滑移轨道的端部以及框架柱的位置下方，并利用钢垫片调节滑移轨道的水平度；滑移轨道的下表面与平台大梁上表面间的间隙应采用枕木垫实；③相邻的两截滑移轨道之间通过焊接实现牢固连接，利用水平仪对相邻的两截滑移轨道面找平，使相邻的两截滑移轨道平行在同一水平面上；④对处于不同标高平面上的滑移轨道进行安装时应保证上、下两截滑移轨道保持在同一轴线上，形成上层轨道(C2)和下层轨道(C1)；⑤滑移轨道安装完成后应再次复核导轨的轴线位置和平整度；2)钢构件的吊装①由于主梁因长度太长而不能满足运输条件，所以采取工厂分段加工、整体预拼装后分段出厂，为了提高钢结构吊装效率，减少钢结构高空焊接的工作量，先在屋面的作业平台上将分段主梁进行焊接拼装，然后再吊装至屋面；②按照安装流水顺序从中转堆场将配套钢构件运入屋面作业平台，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内，并遵循“重近轻远”的原则；钢柱和钢屋架的大件放置，应依据吊装工艺作平面布置设计，避免现场二次倒运困难；钢梁、支撑柱可按吊时顺序配套供应堆放，堆垛高度不超过2m和三层；③吊运时不宜破坏油漆面；④由于大跨度钢结构重量较沉，应结合吊装机械的起重能力，进行分段吊装；3)钢屋架的拼装①钢结构的散件运到现场后，将其吊装至屋面的作业平台上进行拼合组装；②钢柱吊装前应将滑板按柱位间距安装并锁定在滑槽内，钢柱(B)吊装到位后将柱底板用螺栓连接在滑板上，钢柱(B)垂直度调整好后设立临时支撑架,每根钢柱对应一个临时支撑架，每个临时支撑架包括四根方管，每根5米,临时支撑架的固定点为浇筑屋面砼时预埋铁件或者螺栓；将钢柱(B)的平面位置、标高、垂直度进行校正，使其符合施工验收规范和滑移对钢柱精度的要求；同样第二榀钢柱的吊装以此类推；第二榀钢柱完成后，第一榀钢柱与第二榀钢柱之间吊装横梁；③弧形梁吊装就位后应设置临时支撑脚，临时支撑脚设置在离弧形梁两端三分之一处，临时支撑脚采用Ф48mmX3.5m钢管斜撑在屋面梁上,临时支撑脚能预防钢构件侧翻，临时支撑脚的底部固定点与浇筑屋面砼时的预埋铁件进行焊接；④对称部份钢结构的安装以此类推；⑤弧形梁吊装宜采用专用吊具，两点绑扎吊装；弧形梁在吊升过程中必须保持水平状态；在安装钢柱与钢柱之间的主梁时，测量必须跟踪校正钢柱与钢柱之间的距离，并预留安装余量，特别是节点焊接的收缩量，从而达到控制变形、减小或消除附加应力的目的；⑥弧形梁与钢柱节点的连接，原则上对称施工，互相协调；⑦由于弧形梁跨度比较大而且平面外的刚度相对较小，所以为了降低吊装机械的提升高度以及减小弦杆压力，大跨度的弧形梁在吊装时采用3点吊装；⑧钢柱、弧形梁临时支撑应在整节构件安装完成后，对个别区域油漆破坏应进行补漆；4)钢屋架累计滑移①在滑移轨道上分段拼装钢屋架，通过在屋架钢柱下设置滑板，实现每段钢屋架自西向东方向沿着下层轨道(C1)依次滑移并累计拼合排列在一起，滑板采用履带式重物移运器，根据钢屋架的总重量来计算单根钢柱最大集中应力并配置对应型号的履带式重物移运器；滑板垫置于滑移轨道与钢柱的柱底板之间并且保持平直；滑板在滑移过程中，实时监控各个滑板的运行状态，发现滑板有偏离滑移轨道或者角度不正确时，立即暂停滑动，将钢屋架用千斤顶顶起，调正滑板位置后再放下钢屋架并继续向目标位置匀速滑移；②计算钢结构滑移的牵引力大小来选择手动葫芦以及牵引支座的型号，牵引支座宜采用钢板，牵引支座焊接在滑移轨道的正前方；③手动葫芦作为滑移的牵引工具，手动葫芦的后方挂在牵引支座上，手动葫芦的前方钩住位于屋架钢柱下方的柱底板上的钩点，手动葫芦的链条不够长的情况下采用钢丝绳续接，通过收紧手动葫芦链条来拉动钢屋架匀速滑行；④钢屋架滑移前，在两侧滑移轨道上设置统一刻度标尺，每50mm为一个小刻度，每1m为一大刻度，同时，滑移轨道上标注屋架钢柱轴线位置；钢屋架通过两侧滑移轨道同时牵引滑移，同步监控两侧滑移的行进距离以及滑移速度是否一致；⑤当钢屋架滑移过程中出现偏移时，采用一边滑移一边纠偏的方法，偏移大的一端先滑移一定距离后停滑，偏移小的一端再滑移，依此重复数次，直到恢复正常滑移状态；⑥钢屋架滑移到位后，在滑板的前后均放置钢楔实现临时定位；5)不同标高屋面的换柱滑移针对不同标高的屋面导致致使钢屋架(A)滑移受阻时，采取先累计滑移至高低跨交界处，然后再设置临时支撑柱来实现顶梁换柱的目的，使钢屋架(A)的滑移工作得以继续进行，顶梁换柱具体包括以下步骤：①当钢屋架整体滑移至高低跨屋面交界处时，在第一榀钢屋架柱头后方600mm处焊接一根第一临时竖向支撑柱(B11)，该第一临时竖向支撑柱(B11)的截面为300mm×300mm×40mm，第一临时竖向支撑柱(B11)作为顶梁的临时支撑柱，同时在第一临时竖向支撑柱(B11)的中部增加水平连系梁以及剪刀撑；②第一临时竖向支撑柱(B11)顶梁时不得有正偏差，出现负偏差采用钢楔进行调整，负偏差较大时应加设钢板；在横梁上方翼缘的两侧各设置一个吊环点位，两个吊环焊接完成并冷却达到强度后，在每个吊环点位上分别设置一个手拉葫芦，手拉葫芦用于第一临时竖向支撑柱(B11)的吊装；在第一榀原钢柱(B1)侧壁下端焊接临时钢支撑牛腿，在临时钢支撑牛腿底板的底面设置有两台液压千斤顶，左右两台液压千斤顶先将第一榀原钢柱(B1)顶起脱离滑移轨道，再在第一临时竖向支撑柱(B11)的柱底板与滑移轨道之间垫入滑板，第一临时竖向支撑柱(B11)就位，再次复核第一临时竖向支撑柱(B11)的轴线位置、垂直度、平整度，第一临时竖向支撑柱(B11)焊接完成后，撤掉左右两台液压千斤顶，使第一临时竖向支撑柱(B11)完全受力；③切割第一榀原钢柱(B1)后，切割后还剩下的钢柱部分作为第一柱头并再焊接一块柱底板，在该第一柱头柱底板的底面与上层滑移轨道之间垫入滑板，钢屋架继续向前滑移至上层滑移轨道500mm范围内，为了控制第一柱头能直接受力在上层轨道(C2)之上，第一榀原钢柱(B1)的切割应控制尺寸，可以有负偏差，误差较大时补焊钢板以及卡入钢楔使柱头完全受力，第一柱头完全受力后，将第一临时竖向支撑柱(B11)切割后继续控制钢屋架向前滑移；④钢屋架继续向前滑移至第二榀钢屋架时，在第二榀钢屋架柱头后方600mm处焊接一根第二临时竖向支撑柱(B21)，该第二临时竖向支撑柱(B21)的截面为300mm×300mm×40mm，第二临时竖向支撑柱(B21)亦是作为顶梁的临时支撑柱，同时在第二临时竖向支撑柱(B21)的中部增加水平连系梁以及剪刀撑，第二临时竖向支撑柱(B21)亦通过设置于横梁上的手拉葫芦实现吊装；在第二榀原钢柱(B2)侧壁下端焊接临时钢支撑牛腿，在临时钢支撑牛腿底板的底面设置有两台液压千斤顶，左右两台液压千斤顶先将第二榀原钢柱(B2)顶起脱离滑移轨道，再在第二临时竖向支撑柱(B21)的柱底板与滑移轨道之间垫入滑板，第二临时竖向支撑柱(B21)就位，再次复核第二临时竖向支撑柱(B21)的轴线位置、垂直度、平整度，第二临时竖向支撑柱(B21)焊接完成后，撤掉左右两台液压千斤顶，使第二临时竖向支撑柱(B21)完全受力；切割第二榀原钢柱(B2)后，切割后还剩下的钢柱部分作为第二柱头并再焊接一块柱底板，在该第二柱头柱底板的底面与上层滑移轨道之间垫入滑板，钢屋架继续向前滑移，为了控制第二柱头能直接受力在上层轨道(C2)之上，第二柱头完全受力后，将第二临时竖向支撑柱(B21)切割后继续控制钢屋架向前滑移直至最终的目标位置，钢屋架整体滑移到位；6)钢屋架整体卸载和就位①钢屋架整体滑移到位后，在每个钢柱下部设置钢结构卸载点，每个钢结构卸载点均设置在原混凝土结构主梁上，在卸载点的钢柱上做钢支撑牛腿，用销轴将钢支撑牛腿与钢柱连接，钢支撑牛腿作为卸载油缸向上顶升钢屋架时的支撑点，每个钢结构卸载点均设置2台32t液压千斤顶；液压千斤顶顶升后将钢柱以及支撑结构脱离轨道面25mm，液压千斤顶作为卸载油缸使用，卸载包括以下步骤：a、卸载油缸伸缸程150mm，钢柱脱离轨道面350mm，拆除钢柱下方的滑板；b、第一次卸载150mm，即将支撑结构的标高从500mm降低到350mm，将钢柱支撑梁脱离滑板面20mm，卸载油缸缩缸150mm，钢柱支撑梁结构支撑在垫块上，然后拆除卸载油缸下方的第一块厚度为150mm的垫块，卸载油缸再伸缸150mm；c、第二次卸载150mm，即将支撑结构的标高从350mm降低到200mm，将钢柱支撑梁脱离20#槽钢面20mm，20#槽钢作为滑移轨道，拆除钢柱支撑梁下方的20#槽钢，卸载油缸缩缸150mm，钢柱支撑梁结构支撑在型号为300mmX300mmX12mm的方钢上，然后控制钢柱柱底板的螺栓孔与原混凝土结构预埋螺栓就位准确，确保第三次卸载顺利进行；d、第三次卸载200mm，即将支撑结构的标高从200mm降低到0mm，将钢柱支撑梁脱离型号为300mmX300mmX12mm的方钢面20mm，卸载油缸缩缸200mm，拆除钢柱支撑梁下方型号为300mmX300mmX12mm的方钢以及型号为500mmX500mmX20mm的钢垫片，钢柱支撑梁结构支撑在原混凝土结构上；②油缸缩缸，完成受力体系的转换，取走预留的轨道部分，切掉钢柱下端的支撑结构，随后拆除侧部滑移轨道，钢柱底部垫好垫板，做好卸载前的准备；③取走卸载油缸，将钢支撑牛腿切除，最终完成卸载；7)钢屋架焊接或者螺栓连接①整体滑移到位并降至设计安装标高后，开始调整标高，最后进行连接；②一个接头上的数个高强度螺栓，应从高强度螺栓群的中部开始安装，逐个拧紧，初拧、复拧、终拧都应从高强度螺栓群的中部开始向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍应用不同颜色的油漆做上标志，防止漏拧；③接头遇到既有高强度螺栓连接又有电焊连接时，按先螺栓紧固后焊接的施工工艺顺序进行，先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝；④高强度螺栓的紧固顺序从刚度大的部位向不受约束的自由端进行，同一节点内从中间向四周，以使板间密贴；⑤钢柱柱底板下所预留的空隙，用高强度、微膨胀、无收缩砂浆以捻浆法填实。