专利名称：悬挂式钢结构分层吊装施工工艺的制作方法
技术领域：
本工艺是建筑工程结构施工领域，为采用高强悬索作为主要受力体系的大型悬挂式钢结构施工工艺。
背景技术：
上海港国际客运中心工程音乐文化中心钢结构南临黄浦江约50m，整个结构东西方向跨度48. 4m,南北方向跨度30. 4m,建筑高度53. 6m。整个结构由其各自独立的两侧垂直钢框架及中间的倾斜式框架共同组成整个结构的核心受力支撑体系，结构顶部为大跨度桁架体系。钢框架结构腹内悬挂着3个不规则的球形吊舱结构为悬挂式钢结构。该工程作为上海港国际客运中心建设中的标志性建筑，其构件和结构单元较多， 受力状态复杂，特别是采用高强悬索悬挂的吊舱钢结构安装，作为一个全新的结构体系，其复杂程度对钢结构的设计、加工、安装都具有很大的挑战。本工程施工主要分为巨型钢框架安装、吊舱结构安装和吊舱结构与框架结构连接固定三个阶段。吊舱结构安装阶段时，主体框架已完成，在结构腹内进行吊舱安装难度较大，且吊舱结构安装质量直接影响后续高强悬索的安装效果，因此是总体施工过程中的重要控制环节之一。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中桁架下方空间进行吊舱结构安装所存在的上述问题，提供一种悬挂式钢结构分层吊装施工工艺。本发明设计悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，包括桁架结构、桁架下方空间结构内的球形吊舱结构，其特征在于由下面的步骤组成(1)在桁架下方空间结构地面上架设高空临时支撑胎架，(2)用高空散装的方法在临时支撑胎架上进行吊舱结构安装，(3)高强悬索张拉，吊舱结构安装到位后即进行高强悬索的安装及张拉，将整个张拉过程分为临时支撑卸载前初始预紧张拉、结构安装完毕卸载后张拉，永久荷载到位后张拉三个阶段进行施工，(4)稳定索向下斜拉吊舱结构。其特征在于架设高空临时支撑胎架由下而上分层建立独立的临时支撑，临时支撑结合吊舱结构的最底层顶板结构的梁柱位置，按照主梁支撑、层层独立的原则进行布置及搭设，主要布置于吊舱结构主梁或主环梁节点位置下方。其特征在于高强悬索的张拉利用穿心千斤顶、专用反力架，以及便于张拉设备就位的辅助装置完成。其特征在于高强悬索张拉通过反复调整索力，使承重的高强悬索受力均勻，同时还应控制楼板各个方向的位移，以保证吊舱楼面处于水平状态，分别按照稳定高强悬索初始拉力的60%、80%、100%施加拉力，稳定索张拉以后，同时应调整承重高强悬索的受力以及查看楼板位移的改变量，使其始终保持水平状态。本发明的优点是采用架设分层独立临时支撑系统的方法安装悬挂式钢结构，有效解决了结构空间定位及安装过程中的结构稳定问题，从高强悬索的安装效果来看，不但各项参数均满足要求，而且使吊舱钢结构施工工期大大缩短，得到了业主、设计、总包等各方的认可。
附图1为本发明的结构示意图，附图2为本发明的高强悬索的结构示意图，附图3为本发明的临时支撑的结构示意图，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明，
具体实施例方式图中包括桁架结构、桁架下方空间结构内的球形吊舱结构，其特征在于由下面的步骤组成(1)在桁架下方空间结构地面上架设高空临时支撑胎架，(2)用高空散装的方法在临时支撑胎架上进行吊舱结构安装，(3)高强悬索张拉，吊舱结构安装到位后即进行高强悬索的安装及张拉，将整个张拉过程分为临时支撑卸载前初始预紧张拉、结构安装完毕卸载后张拉，永久荷载到位后张拉三个阶段进行施工，(4)稳定索向下斜拉吊舱结构。其特征在于架设高空临时支撑胎架由下而上分层建立独立的临时支撑，临时支撑结合吊舱结构的最底层顶板结构的梁柱位置，按照主梁支撑、层层独立的原则进行布置及搭设，主要布置于吊舱结构主梁或主环梁节点位置下方。其特征在于高强悬索的张拉利用穿心千斤顶、专用反力架，以及便于张拉设备就位的辅助装置完成。其特征在于高强悬索张拉通过反复调整索力，使承重的高强悬索受力均勻，同时还应控制楼板各个方向的位移，以保证吊舱楼面处于水平状态，分别按照稳定高强悬索初始拉力的60%、80%、100%施加拉力，稳定索张拉以后，同时应调整承重高强悬索的受力以及查看楼板位移的改变量，使其始终保持水平状态。实际的施工时的悬挂吊舱结构概况球形吊舱结构采用高强悬索悬挂于桁架下方属空间结构，分别为一层、二层和四层。其中西侧两个，下方是一号吊舱，有一层楼板，上方为二号吊舱，有两层楼板，东侧一个为三号吊舱，有四层楼板。3个吊舱结构均利用高强悬索悬挂于空中，同时在吊舱结构每层楼层两侧设置人行天桥和水平钢管支撑确保吊舱结构的侧向稳定。悬挂式钢结构安装思路临时支撑形式整个吊舱结构悬挂于框架结构腹内，距离上部屋面桁架体系最近为9米，距离下部大面积地下室结构11米，通过对结构的研究，我们发现各吊舱结构楼层平台均由横向主梁、外围环梁及次梁组成，且上下相邻楼层钢梁在垂直投影范围内，重合面积较大，由于本工程工期十分紧张，为了更合理搭接施工时间，故选择架设高空临时支撑胎架，高空散装的方法进行吊舱结构安装，并对安装施工过程进行了可靠的计算分析，保证临时支撑体系及结构的稳定和安装精度。针对吊舱结构框架平面投影重叠面积较大的特点，采取“叠蛋糕”的方法由下而上分层建立独立的临时支撑系统进行安装。临时支撑结合地下室顶板结构梁柱位置，遵循 “主梁支撑，层层独立”的原则进行布置及搭设，主要布置于吊舱结构主梁或主环梁节点位置下方。临时支撑采用两种规格，地下室顶板至吊舱一层平台的临时支撑至关重要，关系到整个上部结构的稳定，因此均采用609钢管进行支撑，609钢管的稳定依靠相邻间支撑加固和满堂脚手架满足。二层以上相邻吊舱结构楼层平台之间支撑搭设均选用双拼[20#槽钢，支撑点根据相邻下层框架的主梁进行布置。高强悬索张拉3个吊舱结构主要采用共33根高强悬索悬挂于钢框架内，高强悬索分为上部承重索和下部稳定索，承重索规格较大，主要承担吊舱结构竖向荷载，稳定索向下斜拉吊舱结构，规格较小，主要起到结构稳定作用。本工程稳定索的张拉设备主要包括穿心千斤顶、专用反力架，以及便于张拉设备就位的辅助装置。吊舱结构平台安装到位后即进行高强悬索的安装及张拉工作，针对高强悬索反力分布，将整个张拉过程分为临时支撑卸载前初始预紧张拉、结构安装完毕卸载后张拉、永久荷载到位后张拉三个阶段进行施工，使吊舱楼层平台趋于平衡。张拉过程中通过反复调整索力，使承重索受力均勻，同时还应控制楼板各个方向的位移，以保证吊舱楼面处于水平状态，分别按照稳定索初始拉力的60^80^100%施加拉力，稳定索张拉以后，同时应调整承重索的受力以及查看楼板位移的改变量，使其始终保持水平状态。对于索力的测量，由于稳定索和承重索均外包PE，且索头为冷铸锚，没有适宜部位粘贴应变片或安装弦式应变计，因此采用频谱分析法测试索力。结合计算机模拟分析根据设计图纸将吊舱结构进行建模分析，将临时支撑根据上述原则布置完毕后导入模型分析各个安装阶段整体结构的稳定性，对不满足要求的支撑进行加固或调整。按照施工方案对结构在安装每一层吊舱结构楼层平台的过程进行施工过程受力分析，求出临时支撑体系的应力应变值，保证其在规范允许的范围之内，超出规范允许范围之外的将根据分析结果制定相应的技术措施进行加固予以控制，以使其满足规范要求。本工程施工模拟计算采用MIDAS/Gen，为了便于建立模型，计算时将机施公司提供的每个吊舱的重量(P0D1为120吨、P0D2为168吨、P0D3为300吨)折算为面荷载，并忽略自重的影响。不考虑外轮廓网壳，各层楼板之间力的传递通过6根杆单元来模拟(空间刚体为6个自由度)，建立各个施工阶段的模型。本工程的重点为下拉稳定索的安装张拉顺序及张拉施工模拟计算。通过施工模拟计算，对承重索和稳定索张拉顺序进行优化，并提供各个施工阶段的索力及索伸长量，为实际张拉施工提供理论依据。
权利要求
1.悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，包括桁架结构、桁架下方空间结构内的球形吊舱结构，其特征在于由下面的步骤组成(1)在桁架下方空间结构地面上架设高空临时支撑胎架，(2)用高空散装的方法在临时支撑胎架上进行吊舱结构安装，(3)高强悬索张拉，吊舱结构安装到位后即进行高强悬索的安装及张拉，将整个张拉过程分为临时支撑卸载前初始预紧张拉、结构安装完毕卸载后张拉，永久荷载到位后张拉三个阶段进行施工，(4)稳定索向下斜拉吊舱结构。
2.按权利要求1所述的悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，其特征在于架设高空临时支撑胎架由下而上分层建立独立的临时支撑，临时支撑结合吊舱结构的最底层顶板结构的梁柱位置，按照主梁支撑、层层独立的原则进行布置及搭设，主要布置于吊舱结构主梁或主环梁节点位置下方。
3.按权利要求1所述的悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，其特征在于高强悬索的张拉利用穿心千斤顶、专用反力架，以及便于张拉设备就位的辅助装置完成。
4.按权利要求1所述的悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，其特征在于高强悬索张拉通过反复调整索力，使承重的高强悬索受力均勻，同时还应控制楼板各个方向的位移，以保证吊舱楼面处于水平状态，分别按照稳定高强悬索初始拉力的60 %、80 %、100 %施加拉力， 稳定索张拉以后，同时应调整承重高强悬索的受力以及查看楼板位移的改变量，使其始终保持水平状态。
全文摘要
本发明设计悬挂式钢结构分层吊装施工工艺，包括桁架结构、桁架下方空间结构内的球形吊舱结构，其特征在于由下面的步骤组成在桁架下方空间结构地面上架设高空临时支撑胎架，用高空散装的方法在临时支撑胎架上进行吊舱结构安装，高强悬索张拉，吊舱结构安装到位后即进行高强悬索的安装及张拉，将整个张拉过程分为临时支撑卸载前初始预紧张拉、结构安装完毕卸载后张拉，永久荷载到位后张拉三个阶段进行施工，稳定索向下斜拉吊舱结构。本发明的优点是采用架设分层独立临时支撑系统的方法安装悬挂式钢结构，解决了结构空间定位及安装过程中的结构稳定问题。
文档编号E04G25/02GK102235092SQ20101015335
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者张 杰, 李骏, 柏庆丰, 金伟峰, 陈雄熙 申请人:上海市机械施工有限公司