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,鋼球直徑360mm。壁厚分16mm和10mm兩種。桿件為無縫鋼管,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焊連接。

網(wǎng)架四周簡支于標(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)點懸掛2臺5t電動單梁起重機(jī),跨度14m。

第1章

施工方案的確定

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

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)格需待吊裝超過支座高度后再組裝。此時網(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,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,總拼時再將各橫向單片桁架沿縱向按起拱高度拼裝,使整個網(wǎng)架周邊支應(yīng)也起拱。拱度級向為,橫向為。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)架的拱殼形式見圖6-4-2。

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

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

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

腹桿原長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。

從以上計算結(jié)果得知,起拱后節(jié)點間桿件軸線長度的變化不一致,特別是腹桿由原來的1種長度變?yōu)?種長度,施工中應(yīng)特別注意,以免用錯桿件。

各桿的軸線長度確定后,下料長度按下式求得: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,其下料長度l下=3165mm。經(jīng)過校核,以上算得的下料長度l下=3165mm同實際放樣的長度一致。

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。制作時將鋼球放在鋼管上,先對下弦桿,后對腹桿,使桿件與球均勻吻合后再沿桿件周邊點焊牢固。

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)檢查無誤后,沿上弦節(jié)點通長用杉木桿加固一道,以免翻身起吊時變形。然后用2臺塔吊4點翻身起吊,并吊至總拼位置下固定,吊直校正。

第5章

整體拼裝

總體拼裝從中間開始,先拼下弦桿,后拼腹桿和上弦節(jié)點球,最后拼上弦桿。由于桿件長度大于兩球間的凈距,所以拼裝時需用大錘將桿件輕輕敲進(jìn)兩球間,或用倒鏈把球拉開后將桿件擠人。待桿件與球吻合均勻點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)度對于保證整個網(wǎng)架安全是非常重要的。本網(wǎng)架設(shè)計要求每條焊縫戶強(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。但實際施工中網(wǎng)架的焊縫質(zhì)量較難保證。因為網(wǎng)架的焊縫有四分之一為仰焊,而且為了便于施焊,設(shè)計桿件與球間有1mm的間隙。實際施工時為使桿件中心能對準(zhǔn)球中心,大多數(shù)桿件與球的接觸很嚴(yán)密,無間隙,而有的間隙又較大,所以施焊時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算如下:

假設(shè)桿件內(nèi)圈2mm均無焊肉,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關(guān),只與管壁厚度有關(guān);當(dāng)管壁厚度為叫斗時,按以上算得的焊縫強(qiáng)度已超過桿件強(qiáng)度。但因壁厚超過10mm的桿件很少，所以所有桿件均采用增加貼角焊縫來補(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。扒桿及吊點的布置見圖6-4-6。吊裝系統(tǒng)的復(fù)核驗算與一般吊裝工程基本相同。

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

該網(wǎng)架吊裝時共有l(wèi)6個吊點,均布置在下弦節(jié)點上。從布置圖中可看出,通過16個吊點可沿橫向和縱向各取4個主要受力單元。為簡化荷載計算,僅取橫向4個主要受力單元進(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)點上。

網(wǎng)架吊裝時總荷重約9513kN,考慮吊裝時的動力系數(shù)后,各節(jié)點上的荷載約為13.6kN。

主要受力單元吊裝時的計算簡圖如圖6-4-7所示。經(jīng)過計算,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角線不能受力。但實際網(wǎng)架吊裝時應(yīng)考慮以下因素:

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

2.通過分析可知,網(wǎng)架上弦桿在吊裝時均處于受拉狀態(tài),而網(wǎng)架所有的上弦桿相互連成一個整體。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)架在制作安裝過程中,經(jīng)過全面系統(tǒng)檢查,各項技術(shù)要求和質(zhì)量指標(biāo)均符合設(shè)計和規(guī)范要求。

第8章

結(jié)語

對于雙向起拱的網(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)實際情況適當(dāng)增加一些焊縫。

為簡化網(wǎng)架吊裝時的內(nèi)力計算,可對這種正交斜放四角錐網(wǎng)架,通過吊點的適當(dāng)布置,使上弦桿在吊裝時均受拉,再沿吊點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,應(yīng)采取加固措施,如沿上弦節(jié)點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)。