解析首博新馆钢屋盖施工法

企业团队 / 2021-11-24 07:46

本文摘要:首博新馆以大跨度钢屋垫而业内著称,这个外形看起来非常简单,但内部结构体系及节点结构简单的建筑物,其施工法当时无非让施工单位一动了一番脑筋。 首都博物馆新馆工程是2001年北京市60项重点工程之一,是新世纪北京市标志性建筑。新馆坐落于西长安街延长线白云路西侧,该馆建筑为地上五层、地下二层,总建筑面积为61680平方米,建筑工程支出投资7.8亿元,是新中国正式成立以来,北京市投资规模仅次于的文化公益设施。 该项目以大跨度钢屋垫而著称业内。

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首博新馆以大跨度钢屋垫而业内著称,这个外形看起来非常简单,但内部结构体系及节点结构简单的建筑物,其施工法当时无非让施工单位一动了一番脑筋。  首都博物馆新馆工程是2001年北京市60项重点工程之一,是新世纪北京市标志性建筑。新馆坐落于西长安街延长线白云路西侧,该馆建筑为地上五层、地下二层,总建筑面积为61680平方米,建筑工程支出投资7.8亿元,是新中国正式成立以来,北京市投资规模仅次于的文化公益设施。  该项目以大跨度钢屋垫而著称业内。

其大跨度钢屋垫是由18榀南北向平均值产于的主桁架和节间横向及水平承托系杆构成。整个钢屋垫承托于34根摆动钢柱上,东西边桁架下端分别设8根抗风柱,34根摆动柱,柱顶标高皆为34.13米(主桁架下弦杆中心标高为34.4米),柱距8米(个别16米),整个大屋垫系统南北向跨度56米,东、西、南三个方向悬挑12米,北侧悬挑21米,单榀主桁架重10~21吨平均,桁架自身高度仅次于4.5米,间距8米。主桁架及纵向横向承托皆使用平行弦桁架,主桁架由B轴-G轴2%起坡。

主桁架杆件皆使用英钢联生产的S355J2H钢材,此种钢材具备材质重、刚性大等特点,屋盖总用钢量仅有大约800吨。  由此,工程的主要施工特点乃是钢桁架跨度大,悬挑宽;屋盖钢结构在施工过程中刚性小,加装精度拒绝低;钢桁架使用方、圆钢管杆件,节点结构简单,加工和加装可玩性大,桁架间承托杆件与主桁架使用高强螺栓相连,高强螺栓总量30000余条;屋盖钢结构在加装过程中不受环境温度变化和焊膨胀变形影响大;屋盖与出有屋面的椭圆斜筒体在结构上彼此之间连接,使屋垫系统在椭圆筒周围由全然的桁架结构变成桁架特网架的填充结构系统,加工和加装的可玩性更进一步增大;因整个屋盖结构用钢量较低,造成结构所用材料构件规格多(仅有屋垫系统杆件就有5000余根,其中方钢管共计22种规格),增大了加工和施工可玩性。  独辟蹊径施工  屋盖钢结构虽外形非常简单,但内部结构体系及节点结构简单,大跨度钢结构常用的施工方法,如整体提高(顶升)、整体吊装、位移法施工等工艺皆不合适本工程。

综合考虑到屋顶先前屋面及吊顶工程的施工作业及屋盖钢结构的特点,施工方要求使用满堂脚手架、分段吊装、高空组拼的施工方法。  明确施工方案是:在实组装场地展开89米主桁架的整体组装,然后考虑到运输情况及根据现场吊装机械的性能分段运往现场;利用现场土建的施工东南西北四个角部皆扎四台塔吊,作为屋架吊装的主要机械运往现场的分段桁架要根据现场四台塔吊的机械性能来确认;单榀主桁架经实组装竣工验收合格后,根据塔吊的起重能力,融合每榀桁架重量分成3~9段,运到现场后展开分段吊装、高空接入;纵向桁架横向承托由加工厂整体装配后,运到现场必要起吊;根据桁架模块方位有所不同,在脚手架施工前预设顶盖支点,在顶盖支点上方设置沙漏千斤顶,以确保主桁架的加装标高,并为将来屋面整体卸荷创造条件。  由于整个屋盖形体呈圆形矩形,承托情况简单。南侧9米面阔、144米宽的办公、科研楼,北侧轴以西的基本展厅以及东北侧坐落于弯曲椭圆筒体内的专题展厅,三座独立国家建筑物群落由覆盖面积于其上的钢结构大屋垫连接成一个整体,建筑物之间的空间包含一个净空30余米的礼仪大厅,由此构成了整个博物馆建筑外型简练而朴实动感,内部空间临街非常丰富的建筑风格。

正是由于上述建筑和结构上的特点,使得大屋垫钢结构加装施工沦为整个博物馆新馆工程施工中的众多难题。  由屋盖结构及其下部承托结构的特点可见,大跨度钢结构常用的施工方法,如整体提高,分段或整体总计位移,整体吊装,分段吊装等,无一可以原始运用于该项工程的施工。整体吊装或提高无法应用于,整榀吊装现场条件不容许,因而本工程中白鱼使用高空散拼的加装方法,将要主桁架在加工厂加工后每榀分成7~8个单元段运往施工现场(在施工现场组拼为高空散拼吊装段)展开高空散拼加装;将加工厂的单元段在地面组组合而成已合适塔式吊装的加工单元段,吊到主楼组装架上展开所在之处组拼。

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  加装挑战高难度  首都博物馆新馆工程中钢屋盖四周皆有尺度较小的悬挑滚檐结构东西两侧悬挑12米,北侧悬挑21米。根据施工方案,屋盖前九轴范围内的南北两侧滚檐,屋盖四角的挑檐使用悬挑法加装施工。  滚檐桁架在地面组拼所在之处后由塔吊吊装所在之处,由于构件重量比较其他屋盖构件的重量大得多,因而起吊加装不是难题,但由于建筑设计拒绝屋盖四角滚檐在尺度上尽可能看上去重、厚,且滚檐部分的吊顶板为可体现出有上部及馆内空间的不锈钢板,因此对挑檐钢结构及吊顶板的加装平整度明确提出了很高的拒绝。

本部位悬挑加装施工的工艺要点就在于准确地掌控滚檐下弦轴线的弯曲度,增大悬挑高度方向的误差,为吊顶板加装施工创造条件。  屋盖四周大滚檐加装使用分段吊装法加装,可以确保滚檐下弦的加装方位精确。但对于屋盖的四角,由于构件断面小,且交错方向皆由单根钢箱梁汇交于角部一点,该部分加装不能高空散拼。

为了贯彻确保屋盖四个大角的标高精确,在屋盖四角下方搭建顶盖支架。由于支架高度大,上层设揽风绳以减少其稳定性。顶盖支架不仅作为四角滚檐构件加装的支点,而且在其上设置水平仪支架,在屋盖四周构成一个堵塞的标高掌控网,为挑檐下吊顶板的加装获取测量基准。

  钢屋垫整体吊装顺序:  屋面切换柱加装切换柱临时相同柱间预应力承托加装(预应力承托分三次张拉)第一间主桁架加装校正相同竣工验收以第一间为标准间依序由西向东加装  操作者一细再行粗  因工程钢桁架的加装皆使用高空骑侍郎拼写施工,所以须要搭建脚手架,而脚手架的搭建除每段的受力支点处立杆间距为0.5米外,其余间距皆为1.5米。悬挑段脚手架的搭建:21米悬挑脚手架的搭建大约须要从地下二层顶板开始,高度近36米,因此梁重点下的脚手架立杆皆为单排,间距为0.5米,其余皆为1.5米。  工程全部搭建满堂脚手架,使构件在满堂脚手架上的组装胎架上展开,不利于组装质量的确保。

由于有脚手架和塔吊的因应,使屋垫钢结构的防水涂料施工和屋面板、吊顶板的加装施工,屋面吊顶檩条及龙骨的加装施工均可在脚手架上展开,对于确保施工质量和减缓施工进度都有可靠保证,并且脚手架反复利用率低,这样也可以大大降低施工成本。  由于桁架空间直线变化,其高差变化相当大,须要多次架设仪器展开测量,组装操作者平台上垂挂大盘尺,通过高精度水准仪将后视标高逐一引测至每个测量操作者平台上的某一点,作好永久标记,作为测量操作者平台上标高掌控后视点之用。

根据引测各标高后视点,分别测得平台上适当下弦掌控节点标记点位之实际标高,然后计算出来出有适当掌控节点高度差值,具体标示于测量平台适当节点标记点,以此作为桁架分段装配标高的依据,标高控制目标为10.0毫米。  根据工程施工测量面积大、周期长、精度拒绝高等特点,为了每榀桁架的加装偏差结果便于分析较为,以使整个施工过程的误差正处于可控状态,施工中使用全过程定点追踪测量的方法。

根据测量温度及测量时间有所不同,对主桁架加装偏差展开全程观测,在节间杆件加装、焊及高强螺栓等工序的施工过程中,相同时间展开观测,并记录轴线标高、垂直度误差结果,并对结果展开分析,以便及时展开调整掌控误差。  目前,首博新馆钢屋垫工程早已竣工,并且已取得钢结构长城杯。其使用合理的施工方法确保了工程如期竣工,为钢屋垫系统先前工作的施工建构了条件。  (作者单位:北京市建工集团机械施工有限公司).。


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