公司鋼結構施工總結

2021-03-04 09:58:13 字數 3963 閱讀 6815

中國建築工程總公司是一家順應建築市場國際化大趨勢的新一代建築企業,致力於為國內、國外業主提供國際標準的建造服務,總資產超過4億元、年營業額近6億元的大型建築企業,我公司擁有豐富的人力、技術資源和專業化的建造經驗,近幾年隨著鋼結構的發展,承建了一大批鋼結構工程,在鋼結構方面有著豐富的施工經驗,建造了一系列建築精品。下面簡要介紹我公司承建施工的幾個鋼結構專案:

中國銀行總行大廈是美國貝氏建築師事物所設計的北京又一標誌性建築,該建築總面積174000平方公尺,位於西單路口西北角,東南兩側地上十一層,西西北兩側地上十五層,建築的中部是個4000多平方公尺的四季大廳。在東側及南側採用大跨度鋼結構將混凝土結構托起,形成跨度達55公尺的建築主入口,體現出整個建築的恢巨集氣勢。

本工程鋼結構應用主要體現在以下兩個方面

中銀大廈東南側分別面臨西單北大街和西長安街,作為整個建築的主入口,東南側入口寬度達到55.2m,設計師採用了鋼桁架-鋼筋砼組合結構的結構形式解決了兩個巨大的出入口空間問題。鋼桁架共計有四榀,即東側、南側各兩榀,外側鋼桁架跨度55.

20m,重量為242.7t,內側鋼桁架跨度為

46.25m,重量為215.9t。

整個鋼桁架支承在兩端的兩個三角形鋼筋砼筒體上,底標高為9.69m,高度為6.9m(兩個樓層),承擔著上部八層鋼筋砼結構樓層重量,體現出整個建築的巨集偉氣勢和中國銀行的雄厚財力。

本工程四季大廳方形區域平面尺寸為55.2m55.2m,由16個完整的四稜錐體組成(13.8m13.8m6.9m),結構形式為網架結構。

由於該組合結構跨度較大,在國內工程應用中尚無先例,國外資料也未查到。在香港匯豐銀行新樓中曾使用鋼桁架懸吊樓層,但其跨度僅為33m,懸吊樓層也不及本工程荷載大。因此,它不僅是乙個施工難度的問題,而且涉及到諸多的設計問題以及今後使用期間可能出現的問題。

例如,鋼桁架承擔上部八層鋼筋砼結構樓層荷載,是按簡支桁架計算,還是與上部砼結構形成乙個共同受力的復合結構來考慮?溫度應力及砼收縮對組合結構本身及與周邊砼結構連線產生何種不利的影響,如何消除這些影響?以及鋼桁架製作安裝中尚有諸多問題需解決。

為此採取以下措施,取得了良好的結果,保證了本工程大跨度鋼桁架-鋼筋砼組合結構順利實施,為國內今後類似工程組合結構的應用提供了寶貴的經驗。

由於鋼桁架-鋼筋砼組合結構應用是本工程構重點難題之一,我們與美方結構設計方威德林格工程事務所、建研院設計所及國內有關專家共同商討了問題的解決辦法,認為在鋼桁架焊接形成整體,上部砼結構未施工之前,鋼桁架完全屬於乙個簡單的簡支桁架,承受其自身的重量。但隨著上部砼結構的施工及砼強度的提高,砼結構會與鋼桁架結合形成乙個復合的受力體,這種復合受力體的高度是隨著上部砼結構的逐步完成而發生變化的。

雖然,這種復合的受力體有助於提高整個組合結構的承載力,但由於這個復合受力體是隨著上部樓層的逐漸完成和砼強度的提高而呈變化狀態的,考慮到施工不確定因素的影響,精確的分析變得非常困難。為此,結構設計師提出在結構施工階段不考慮上部結構參與工作,使鋼桁架處於乙個明確清晰的受力狀態,為確保上部結構不參與共同工作,上部結構施工中在樓板及牆體上特設定了施工後澆帶,如圖3、4所示。

圖1-3 樓板後澆帶布置圖

圖1-4 牆體後澆帶布置圖

考慮到溫度應力及砼收縮對組合結構及周邊砼結構的影響,而鋼桁架的溫度變形最終集中在兩端的支座區域,每個支座區域將分擔溫差總變形的一半。為有效地減小溫差變形,將鋼桁架兩端的豎向後澆帶選擇乙個理想的溫度環境進行澆築,對減小由於溫差而產生的變形是很有幫助的。

本鋼桁架在98年1月中旬開始安裝,3 月底完成了全部安裝工作,上部砼結構在6月底全部完成,後澆帶封閉需選擇了個介於夏季高溫和冬季低溫之間的平均溫度,具體考慮如下:

最高氣溫 tmax=40℃

最低氣溫 tmin=-15℃

平均氣溫 tmea=[40+(-15)]/2=12.5℃

在上述情況下,鋼桁架由溫差產生的端支座自由變形值為:9.26mm

由此可見,選擇合適的溫度環境封閉鋼桁架兩側豎向後澆帶對減小溫度變形和應力是非常有幫助的。

本工程鋼結構工程總噸位雖然不是很大,但單件尺寸及重量都可堪稱建築鋼結構構件之最,最大構件長20公尺,重量38噸,特別是4榀桁架屬於重型鋼結構,共有68個構件,平均每個構件有6個介面,介面形式主要有上下弦杆的箱形及斜腹杆的h形2種,又是在地面10公尺至17公尺高空,組對難度極大。可以說整個鋼結構施工在地下室結構上部進行,在樓板上安裝支撐及其他輔助設施必須考慮樓板的承載能力,並且大型起重裝置的站位也必須考慮樓板及地下室的承載能力。

設計選用的鋼桁架材質為美國astm a572 gr50級,所有桿件均採用厚鋼板(25mm75mm)焊接而成,上下弦為箱形截面,上弦截面尺寸為680790,下弦截面尺寸為680875,斜桿為工字型截面,截面尺寸為500550(詳見圖1-5)。所有焊縫採用全溶透焊,焊接工作量較大。

按照美方設計要求,鋼板選用美國標準astm a572 gr50級,大部分鋼板厚度為50公釐及75公釐,少量為25公釐,與我國的16mn鋼大致接近,但國產16mn鋼板在厚度超過25mm以上,強度逐漸降低,不能滿足設計要求。國外廠家紛紛找上門來,經過我方全面了解諮詢,最終採用的鋼材是舞陽鋼場按照美國標準生產的25~75mm厚鋼板1300噸。節約130萬元材料費。

鋼桁架的製作加工是由中鐵金屬建築結構總廠承擔完成的。如圖6所示,每榀桁架由16個單元體組成,最大的單元體長度為20m,重量達38噸,在民用建築工程中是比較少見的。

焊接是構件製作中的關鍵環節,在正式構件製作加工前,根據經驗並通過模擬試焊制定了不同部位詳細的焊接工藝。大部分焊接工作是由全自動焊機完成的,手工焊接部分挑選優秀焊工。公司還聘請兩名焊接專家駐廠匯同監理工程師進行質量控制和檢查。

整個加工製作工作歷時兩個多月,總的來說,效果還是滿意的。

對於現場安裝,我們考慮過多種方案。

我們考慮到安裝分包單位燕化安裝公司鉚焊實力強,又擁有全國最大的600噸全路面汽車起重機,同其多次協商,採取了第三方案。實踐證明,施工效果很好。

鋼桁架安裝自2023年1月9日第一榀進場,直到3月31日全部安裝完畢,歷時3個多月。質量優良,一次就通過了中國建築工程質量檢測中心的驗收,取得了業主、監理和設計單位的一致好評。

起重機採用gmt500-600噸汽車起重機(圖16)及kmk4070-70噸汽車起重機;吊裝纜繩採用直徑43.5mm長10m2股2根直徑28.5mm長5m2股2根,直徑28mm以下若干;吊裝卡扣:

25噸,20號卡扣4個;鋼板及枕木:厚度40以上鋼板2.5×4公尺4塊,道木80根。

中銀大廈鋼桁架安裝自98年1月9日第一榀桁架進場,調集優秀焊工近50人,電焊機近30臺,動用gmt500型600噸汽車起重機,投入鋼桁架的安裝,至3月31日完成全部工作,歷時三個多月,一次通過了中國建築工程質量檢測中心的驗收,工程質量達到優良,取得業主、監理及設計單位的一致好評。

由於建築設計的特殊需要,本網架工程與普通網架有著很大的不同之處。一是網架桿件長,網架矢高高達6.9m,上、下弦標準桿件長度為13.

8m,斜桿長度為11.95m,桿件截面也是非常規的圓形或方形截面形式,是由鋼板焊接而成的異形截面,上弦、下弦及斜桿截面形式如圖17所示。二是桿件為異形截面,導致網架節點構造非常複雜,且節點形式多達八種。

為解決節點構造複雜,加工製作難度大的問題,設計考慮採用實心鑄鋼節點,各方向桿件延由中心點伸0.92m,因此,各種型別的實心鑄鋼節點重量在1013t。

這種構造形式的網架結構在國內未曾應用過,因此,無成熟的經驗可學習借鑑。據美方設計人員介紹,類似的網架工程在華盛頓國家美術東館應用過,但其規模遠不及本工程中的網架。

此外,本網架下弦高度為地上45.0m,如此構造複雜的網架在45.0m高度進行安裝也是乙個艱難的課題,在國內也尚無應用的先例。

因此,要保證本網架工程的順利實施,本工程主要解決好兩個難題如下:

與網架安裝方法相比,本網架實心節點的加工製作更具艱巨性,其種類有八種,重量也大,單個節點最小重量為10t,最大重量達13t。曾就這些實心鑄鋼節點加工與國內幾個專業廠家進行過**,困難較大,另外美方設計人員對國內廠家加工質量也不夠放心。因此,就此網架的製作安裝經多方研究**,最終提出將實心鑄鋼節點改為鋼板焊接空心節點,可比實心節點節約費用200萬美元,將鑄鋼實心節點(1013t)改進為鋼板焊接空心節點(1.

52.0t),修改後的網架重量由800t減少至400t。由於加工精度控制得非常好,在現場組裝中未發生任何難以與桿件連線的困難,組裝進行得很順利,為整個網架安裝順利進行創造了良好的前提。

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