穹頂式鋼桁架在倉頂工程施工中的應(yīng)用研究

翟 旭 斌

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

·施工技術(shù)·

穹頂式鋼桁架在倉頂工程施工中的應(yīng)用研究

翟 旭 斌

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

通過對傳統(tǒng)筒倉倉頂措施平臺施工方案的比較，針對筒倉跨度大、高處作業(yè)的特點(diǎn)，提出了穹頂式鋼桁架施工工藝，解決了傳統(tǒng)措施平臺的缺點(diǎn)，在節(jié)約成本的同時保證了施工作業(yè)的安全性，對倉頂施工提出了一種新的施工方法。

穹頂式，鋼桁架，工藝

0 引言

目前筒倉結(jié)構(gòu)在化工、儲油儲氣罐、糧庫、煤倉等工程中被廣泛設(shè)計應(yīng)用，筒倉上部多采用環(huán)梁加輻射梁、勁性鋼支承混凝土梁或整體膜殼結(jié)構(gòu)作為上部支撐或覆蓋結(jié)構(gòu)。因此筒倉上部結(jié)構(gòu)存在自重和跨度大，自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。由于倉頂形式不同，且懸空于筒倉上部，搭設(shè)滿堂腳手架施工不但人工投入多，而且周轉(zhuǎn)材料投入也大，加之有的筒倉高度超高，搭設(shè)滿堂腳手架在安全性上不能保證，所以采用桁架措施支撐平臺施工上部結(jié)構(gòu)越來越多地被應(yīng)用于倉頂施工。

由于筒倉設(shè)計一般直徑較大，高度較高，上部結(jié)構(gòu)因空間跨度大，在施工中有較大的危險性，因此筒倉頂?shù)蔫旒艽胧┢脚_施工方案選擇優(yōu)化一直是施工單位著力解決的問題。

1 現(xiàn)階段施工概況

筒倉倉頂傳統(tǒng)施工工藝有剛性滑模平臺完工后利用預(yù)埋牛腿降平臺作為上部結(jié)構(gòu)施工平臺的，但實(shí)際操作中一是平臺自身要有足夠的承載力，而且要有可靠的穩(wěn)定性，再就是降平臺操作在滑模后的倉壁頂部對操作人員安全也有相當(dāng)大的隱患，最后拆除平臺也費(fèi)時費(fèi)工不安全。且剛性平臺滑模施工因其拆除風(fēng)險較大已逐漸為滑模作業(yè)工藝所摒棄。

也有利用滑模托帶大梁，將設(shè)計結(jié)構(gòu)大梁架在滑模門架之上，滑模施工完畢后拆除部分平臺用倒鏈將大梁降至設(shè)計標(biāo)高處，結(jié)構(gòu)大梁僅一榀鋼構(gòu)架就達(dá)到10 t以上，這還需要設(shè)計上部局部壁厚減小，或者下部壁厚增大，增加了成本或是降低了結(jié)構(gòu)安全性。而且倒鏈將大梁降至設(shè)計標(biāo)高處的人員配合落腳點(diǎn)也是一個很難解決的安全問題。

再就是滑模施工完畢后再安裝措施平臺，措施平臺的安裝一般采用筒壁預(yù)埋件加小平臺，利用塔吊逐件吊裝措施平臺梁就位后人工掛安全帶固定，再焊接成整體措施平臺，同樣具有相當(dāng)大的操作風(fēng)險。

上述三種傳統(tǒng)施工方法，由于上部結(jié)構(gòu)存在梁板等底部設(shè)計不在同一水平面等問題和倉頂有坡度等情況，所以在措施鋼平臺固定完畢后，還要搭設(shè)滿堂腳手架予以找坡和調(diào)整梁底位置，搭設(shè)工作量的增加和倉頂施工完畢后的拆除都在增加操作量的同時增加了風(fēng)險與成本。因此設(shè)計一種與倉頂結(jié)構(gòu)相似的鋼桁架并通過穩(wěn)定性驗(yàn)證可以同時解決上述傳統(tǒng)施工工藝的不足。

2 穹頂式鋼桁架倉頂施工應(yīng)用探討

2.1穹頂式鋼桁架的設(shè)計

穹頂式鋼桁架借鑒了傳統(tǒng)鼓圈式輻射桁架結(jié)構(gòu)的原理，但是下部采用水平拉接，上部與倉頂坡度相同，中間設(shè)置圓形鼓圈，即上部中心鼓圈承壓，下部中心鼓圈受拉，沿中心鼓圈設(shè)置輻射鋼梁，每一道鋼梁結(jié)構(gòu)可視為一個穩(wěn)定的三角形鋼桁架，一般由上下內(nèi)外三道同心圓加三角輻射桁架體系構(gòu)成，見圖1，圖2。

即采用型鋼制作成一個直徑略小于筒倉內(nèi)徑的整體式三角形輻射桁架，之后采用鋼架管在桁架梁上進(jìn)行倉頂結(jié)構(gòu)梁的找平以及頂板支模架體加密找平，保證木模板的剛度與平整度。整個穹頂式鋼桁架可以進(jìn)行工廠化預(yù)制加工，再進(jìn)行現(xiàn)場組裝，因此鋼桁架能夠拆除回收利用而不浪費(fèi)，同時也加快了施工進(jìn)度。

穹頂式鋼桁架組裝時要在筒倉內(nèi)地坪上進(jìn)行，組裝完畢，采用固定于筒倉壁上的鋼構(gòu)件吊點(diǎn)懸掛定制的電動葫蘆進(jìn)行整體提升，電動葫蘆采用電腦程控系統(tǒng)進(jìn)行整體同步提升控制。等桁架提升至筒倉壁牛腿預(yù)埋件位置上10 cm后，在桁架下弦桿掛人工操作吊籃進(jìn)行鋼桁架支撐牛腿焊接，牛腿焊接完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后將桁架落在牛腿上并用螺栓固定，即可進(jìn)行上部模板修整，鋼筋綁扎，混凝土澆筑工作。

在所有土建工作完成且混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，即可割除牛腿用電動葫蘆整體將桁架降至筒倉內(nèi)地坪，在地坪面進(jìn)行模板、桁架等的拆除工作，大大保證了施工安全。

2.2穹頂式鋼桁架的優(yōu)點(diǎn)

穹頂式鋼桁架主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)自重輕、剛性好。由于采用鼓圈輻射與三角桁架結(jié)合的體系，所以型鋼不需要太大，一般300～400以下就可以達(dá)到承載要求，而且中心采用圓形設(shè)計，在受拉和承壓上都可以很好地滿足受力要求，三角桁架的設(shè)計在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與受力方面也比平面支撐更有優(yōu)勢。

2)地面裝拆、保證了施工安全。穹頂式鋼桁架平臺系統(tǒng)全部采用工廠預(yù)制構(gòu)件，在現(xiàn)場地面全部組裝完成后，用鋼管小桁架進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)找平鋪裝模板后，再整體起吊至工作面，開始鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作。施工完成，待混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時，用程控提升系統(tǒng)整體降至地面再拆除模板、鋼管找平小桁架、鋼桁架平臺系統(tǒng)，消除了高空作業(yè)的危險性，保證了操作人員的安全。

3)同步升降，優(yōu)化了施工工序。穹頂式鋼桁架平臺組裝完成后，利用程控系統(tǒng)控制設(shè)置于筒倉壁上部的若干電動葫蘆將桁架平臺整體提升至筒壁支撐牛腿預(yù)埋件上部約100 mm,施工人員利用平臺懸掛吊籃焊接牛腿，然后將桁架平臺落在牛腿上，同時保持電動葫蘆受力狀態(tài)，即可以開始上部鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作?；炷吝_(dá)到拆模強(qiáng)度后利用電動葫蘆將平臺整體降至地面，將平臺組裝、模板支設(shè)穿插進(jìn)行，縮短了施工工期，優(yōu)化了施工工序。

4)與主體結(jié)構(gòu)同型，節(jié)約成本。穹頂式鋼桁架的最大優(yōu)點(diǎn)就是在制作倉頂操作平臺的時候按筒倉上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行，大大減少了傳統(tǒng)平臺就位后上部再按滿堂架支點(diǎn)鋪裝工字鋼、鋼架板，然后再搭設(shè)上部混凝土施工滿堂架并鋪裝模板，大大節(jié)約了人工與周轉(zhuǎn)材料。而且采用穹頂式鋼桁架比平面鋼平臺在受力上更加合理，在鋼材使用上也更輕型化和更加節(jié)省。

2.3工程應(yīng)用實(shí)例

我單位施工的某熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目筒倉工程，設(shè)計為樁基地基處理，鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)；主體結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土柱和剪力墻為主體的筒式結(jié)構(gòu)，筒倉高度為42 m。筒壁直徑22 m，筒壁豎直段至37.5 m止，從37.5 m標(biāo)高段筒壁開始收口，斜段板厚400 mm,至41.98 m標(biāo)高封頂，頂板板厚200 mm。

1)桁架設(shè)計概況。

結(jié)合上部結(jié)構(gòu)，我單位設(shè)計采用穹頂式輻射梁鋼桁架施工平臺，取得了良好效果。鋼桁架主要部件由中心上弦、中心下弦、上弦鋼梁、下弦鋼梁、上下中心弦鋼管拉桿、上下弦鋼梁拉桿、圓鋼拉桿、預(yù)埋件、鋼牛腿,所有構(gòu)件全部采用12.9級高強(qiáng)螺母連接。

2)鋼桁架施工控制要點(diǎn)。

倉頂鋼桁架平臺施工,是筒倉工程的重點(diǎn)控制分部項(xiàng)目，必須保證鋼桁架安全施工，才能確保倉頂其他工序順利施工。倉頂桁架施工和倉其他的工序交叉施工較多，必須合理配備人員，并由專人負(fù)責(zé)施工組織工序協(xié)調(diào)配合。倉頂鋼桁架施工過程中，穩(wěn)定起重操作、豎直起吊及防撞倉壁是鋼桁架起吊過程中重點(diǎn)控制的工藝。倉頂模板安裝,穹曲面角度是模板質(zhì)量控制的重點(diǎn)。確保程控電動葫蘆同步系統(tǒng)及在使用周期內(nèi)安全、穩(wěn)定是安全控制的要點(diǎn)。鋼桁架組裝完成后應(yīng)進(jìn)行不小于1.5倍上部載荷的試驗(yàn)，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行正式起吊。

3)穹頂式鋼桁架制作組裝。

a.組裝：構(gòu)件在筒倉內(nèi)地面上組裝，安裝桁架順序嚴(yán)格按桁架制作工藝設(shè)計圖復(fù)核并組裝。

b.緊固高強(qiáng)螺絲：按先主梁后次梁再上下弦系桿順序進(jìn)行緊固，緊固完用扭力扳手檢測螺絲是否緊至相應(yīng)施工拉力，合格后報檢。

c.桁架組裝完，經(jīng)驗(yàn)收合格，進(jìn)行載荷試驗(yàn),總載荷量為筒倉倉頂總重量的1.5倍，試驗(yàn)合格方可起吊安裝。

4)倉頂鋼桁架吊裝施工工藝。

a.編制吊裝作業(yè)安全技術(shù)交底并貫徹，指揮員、安全員全部就位。

b.桁架構(gòu)件起吊至離地30 cm時,做穩(wěn)定性觀察2 h,所有桁架構(gòu)件及筒倉壁均穩(wěn)定不變形時，現(xiàn)場指揮員，技術(shù)員，安全員確認(rèn)后，開始正式吊裝。

c.正式起吊后，電動葫蘆控制箱轉(zhuǎn)換至自動同步控制狀態(tài)，由電腦自動同步控制加人工監(jiān)督同步控制整體起吊。

d.鋼構(gòu)件整體提升過程中要隨時檢測鋼桁架平衡，電動葫蘆運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，吊裝具焊縫等直至設(shè)計牛腿標(biāo)高以上。

e.牛腿焊接完并檢測合格后，通過電動葫蘆操作同步降落至牛腿上，同時保持電動葫蘆受力狀態(tài)至施工完畢。

f.在后續(xù)工序施工時及在混凝土澆筑期間,每一小時安排專人各觀察一次,并做好觀察記錄。澆筑完畢,每天至少觀察一次,直至拆除桁架。

3 結(jié)語

采用穹頂式鋼桁架施工工藝在筒倉倉頂結(jié)構(gòu)施工過程中解決了傳統(tǒng)施工工藝中的缺陷，加快了進(jìn)度，節(jié)約了成本，取得了良好效果，對以后筒倉倉頂措施平臺制作應(yīng)用提供了另一種作業(yè)思路。同時在施工跨度大、距離地面高、帶坡度的穹頂式構(gòu)筑物頂部結(jié)構(gòu)上，避免了大量搭設(shè)腳手架投入大的缺點(diǎn)，在減少人工、材料的同時保證了施工安全，是值得推廣應(yīng)用的施工工藝。

Theapplicationresearchondometypesteeltrussinsilotopengineeringconstruction

ZhaiXubin

(ShanxiHongshaBuildingEngineeringLimitedCompany,Yangquan045000,China)

Through the comparison of the construction scheme of traditional silo top measures platform, according to the characteristics of silo for large span, high operation, proposed the construction technology of dome type steel truss, solved the shortcomings of traditional measures platform, to ensure the safety of construction operation and cost savings at the same time, put forward a new construction method of silo top construction.

dome type, steel truss, technology

1009-6825(2017)28-0083-03

2017-07-25

翟旭斌(1965- )，男，工程師

TU756.43

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