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移动网架式承重架钢结构施工技术

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
1、立项背景。
    1、立项背景。
    　　根据2004年3月5日陕西建工集团总公司关于“移动网架式承重架施工技术的开发和应用”的立项文件，结合集团公司“关于在大跨度空间钢结构施工中认真进行经验总结，积极开发新技术新工艺，不断提高公司钢结构施工技术竞争力”的精神要求，由陕机司承担具体项目完成，该司成立了“移动网架式承重架施工技术的开发及应用”项目领导小组，在其承接的大跨度空间钢结构工程中进行应用，将镇江电厂三期干煤棚、扬州二电厂扩建工程干煤棚和厦门太古四期、五期工程等列为试点项目。
    　　2、技术原理。
    　　移动网架式承重架既是大跨度空间钢结构安装过程中支承结构自重的临时支承架，又是安装过程中作业人员必需的安全操作平台，也是保证大跨度空间钢结构安装精度的有效胎模，在结构安装方面起到了非常重要的作用。
    　　移动网架式承重架施工技术最直观的特点是采用技术先进、设计合理、轻巧灵活的网架(网壳)替代了原有的庞杂、呆板的传统扣件式脚手架，是钢结构设计在钢结构施工安装中的灵活应用和完美结合。
    　　3、性能指标。
    　　通过工程实践证明，移动网架式承重架是钢结构网架(壳)安装过程中支承结构自重的临时支承架，又是安装过程中作业人员必需的安全操作台，也是保证网架(壳)结构安装精度的有效胎模，在网架(壳)安装方面起到了重要的作用。
    　　主要性能指标如下：
    　　⑴、考虑施工荷载的变化和交叉作业的工况，采用MST和3D3S等空间结构成熟设计软件进行计算分析，设计可靠度高，结构安全有保证。
    　　⑵、根据工程结构选择不同造型。如立体框架结构、拱形结构等。
    　　⑶、可选择单个或多个承重架作业。例如：在干煤棚结构施工中一般采用单个承重架，在机库结构施工中一般采用多个承重架集群作业。
    　　⑷、节点形式采用焊接球、螺栓球。
    　　⑸、(单个承重架)高度近40m，跨度达105m，宽度为12-18m。
    　　⑹、用钢量省，(按承重架覆盖体积)单位体积用钢量约5-7kg/m3，不足同体积扣件式承重架用量的1/2。
    　　⑺、拆卸组装简便，重复使用2-3次。
    　　⑻、移动方式有滑动和滚动，移动控制采用变频同步调速、集中视频控制技术。
    　　4、与国内外同类技术比较。
    　　本项目经委托陕西省科技查新咨询中心、江苏省科技查新咨询中心进行查询，显示本项目涉及的内容在所检文献中未见相同报道。
    　　采用网架结构体系作为承重架，国内还是首创，从思路上讲是专业施工的技术开发与创造。应用网架式承重承重架的基础是对空间结构设计软件灵活使用和对实际施工配套技术的掌握，并将二者紧密结合，在同行业中我司走在了前列。
    　　对于跨度大、高度高的结构体系进行滑移，不但要做到技术上可行，还要做到安全性必须有保证和经济上合理。我司应用了承重架同步滑移控制系统，在技术上完全是独立自主设计与开发，具有控制简便、直观、控制效果好的特点，其应用标志着我单位施工配套技术水平的提高；在同类技术中设计新颖、经济实用，可适用于结构积累滑移法、同步吊装法等施工应用中，是值得在同类工程施工中推广的较先进的、独特的施工控制方法。
    　　5、成果的创造性、先进性。
    　　移动网架式承重架施工技术的创造性在于使用“网架结构”作为结构承重架，在国内尚无同行业使用；先进性在于其可拆卸和组装，重复使用，长期成本低，安全可靠，多用途，适用性强。该技术充分利用了目前空间结构设计软件已趋于成熟、空间结构多样性的特点，用辅助网架结构服务于主体钢结构，由于承重网架结构配合主体工程的结构特点、施工条件和施工组织诸因素而设计，故针对性强，理论验算也比扣件式钢管脚手架的更可靠、科学，其使用安全性更能得到保证，技术成果体现了一种新的施工方法和思路。
    　　钢结构的滑移法施工，牵引力设置及同步控制一直是一个课题，开发出的“变频同步调速、集中视频控制”的滑移控制系统，对电动倒链进行技术改装，采用变频设备改变其运转模式，由衡速率变为可变速率，再采用视频系统对运转状态进行监控，充分利用了相对先进、科学的机电产品，很好地满足了工程施工的需要，在同类施工中，创新了行之有效的同步控制方法。
    　　6、作用意义
    　　6.1、技术作用
    　　移动网架式承重架施工技术是针对大跨度空间钢结构施工的特点和要求而开发出来的新型施工技术方法，其技术作用如下:
    　　6.1.1、经过专业设计，针对性强
    　　网架式承重架在设计时，建造模型的依据即是主结构的设计模型，故承重网架的支承节点与主结构的支承节点是一一对应的垂直关系，之间的距离也是根据实际需用的支承高度确定，所以支承方式合理、支承简便；受力上承重网架通过节点传递加载的各种荷载，受力线路明确，利于各种工况的受力分析和验算，可为配套技术措施提供直接的依据。
    　　网架采用行业上通用的空间结构设计软件进行设计，可结合工程的实际特点，设计相应的结构形式、结构尺寸和支承形式，并以国家有关规范和标准为依据，进行各种荷载组合设计、校验，故设计科学、可靠，保证了结构应用的使用性和安全性。在数项工程应用中，由于设计的优化，结构与受力的配合较好，经过数次滑移、拆装升降，未出现过杆件弯曲、网架变形等情况。
    　　6.1.2、减少了对主体结构受力的影响
    　　实际上，结构积累滑移法施工是我公司已经比较成熟的钢结构施工工艺，在方案论证时，我们考虑采用此方法的话，由于必须改变网架原设计的支承方式，加之经过了积累滑移的过程，对于网架结构内力分布肯定会造成一些影响，可能施工过程中造成的一些变形是不可逆的，虽然现在没有确切的研究结果证明这种影响有多大，但对于跨度大、长度长的大型空间钢结构，我们还是以技术上更趋可靠保证的态度，大胆开发运用新的施工方法。
    　　采用移动网架式承重架法施工，只是承重架滑移，主体网架始终原位安装而直接进入设计状态，施工过程对主体结构的影响可降低到最小；结果显示：采用该施工技术结构的挠度值与以往采用网架积累滑移法施工的同类工程挠度值要小的多。
    　　6.1.3、安装、拆除施工周期短，施工方便，受现场条件影响少
    　　由于采用，各项目工期均有不同程度的缩短，少则十余天，多则一月有余。
    　　网架杆件及配件均采用工厂化制作，运抵现场后，由专业施工队伍进行网架安装，其作为一个小型的网架工程，一切以单项工程的要求控制其质量及进度，大大方便了施工和管理。
    　　干煤棚、飞机库工程的扩建、续建项目相当多，现场情况比较复杂，有的项目建设方要求一边生产运营、一边进行建设施工，在煤场要继续堆煤、斗轮机继续运转的情况下施工，网架式滑移承重架就凸显了受现场条件影响小的优点。在沙岗4＃原料场网架工程中，如采用满堂承重架，必须先把施工现场清理干净，大量的粉煤需外运，建设方为此做好了预案，我公司拿出网架式滑移承重架的施工技术方案，给甲方省去了大量的矿粉倒运费用，使其对我公司的技术实力给予了极力赞赏；镇江电厂工程中，按建设方的要求，一边要进行干煤棚施工，一边要进行斗轮机的安装和调试，网架式滑移承重架留给了斗轮机足够的空间，保证了电厂发电计划的实现。在厦门太古四期工程中，因采用移动网架式承重架施工技术，承重架占地面积小(仅支腿部分)，下部还可通行，随着承重架的移动和主结构的逐渐增强，为水电安装、消防等单位提供了交叉作业条件，为地坪、土建工程提供了场地条件。
    　　6.1.4、可采用合理的牵引方案实现同步滑移
    　　承重架的设计结构明确，故便于针对性地进行滑移及牵引机构的设计和处理，在镇江电厂工程中，根据现场实测地坪标高确定承重架支承点标高，设计出中间立柱支点的牵引架结构和两侧支点的支座结构，然后确定轨道的标高值，以之控制轨道的施工质量和滑移过程中的经常性监测、维护，使整个结构体系关系明确，一切以数据说话来进行各种过程控制。
    　　滑移时，通过牵引设备、滑轮组机构牵动承重架支座，从而带动大跨度拱形结构移动，承重架的结构整体性是保证同步滑移、进行“变频同步调速、集中视频控制” 的同步控制的基础。滑移过程中，在控制系统的监控下，以50-100mm/min滑移速度，滑移的不同步度可始终控制在10mm以内，使承重架安全、平稳滑移，完成主体施工的使命。
    　　在厦门太古工程中，轨道分段考虑到每单元滑移距离，按照滑移距离的模数设计轨道长度，使得轨道利用率达到最优。且利用轨道本身作为反力装置进行了滚动滑移，仅用两个5t手拉葫芦牵引，操作简洁方便。
    　　6.1.5、具有可回收和重复使用的特点，经济性好
    　　网架式承重架采用螺栓球节点网架型式，结构上可拆卸，杆件钢管可重复利用，拆下的螺栓球、螺栓等配件可按废旧钢材处理，经核算，在总成本重复利用率上可达到55%～60% ，相对承重架措施费用可新增利润率75%。
    　　6.2、经济效益
    　　移动网架式承重架在大跨度钢结构施工中应用的意义在于：与同类工程采用常规施工方法相比较，不但体现了技术上可行，开创了一种新的施工方法，也显示了其提高施工项目经济效益的特点，经济效益核算情况如下：
    　　6.2.1 直接经济效益(万元)

    　　其中，厦门太古四期工程和镇江电厂三期工程采用移动网架式承重架综合经济效益显著，如下表：

    　　6.2.2 社会效益
    　　移动承重架法施工，比起采用其它施工方案，经济效果上对比明显，因其可回收重复利用的特点，可节约施工措施成本，加上由于配合措施的保证缩短了总体施工工期，为企业赢得了经济效益和工程信誉。
    　　企业在整个项目实施中，积极地投入技术力量，大力进行技术开发，施工方法上新颖独特，已引起同行业的研究和借鉴，显示了企业的技术实力，得到了同行的肯定和好评，为企业赢得声誉，取得较好的社会效益。
    　　7、推广应用情况
    　　7.1、移动网架式承重架施工技术在大跨度空间钢结构中的开发及应用，是我公司在施工领域的一项新技术创新，经过实际应用，已形成了一项独特的施工工艺方法，标志着我公司在技术开发及应用上上了一个新的台阶。
    　　7.2、典型工程应用情况如下：
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