巨型钢管柱现场安装施工技术.doc

巨型钢管柱现场安装施工技术：
一、 工程概况：
屋顶网壳由124根梭形钢管柱支承，共计7100多吨。安装形式分为两种：一种为垂直钢管柱、一种为斜柱。垂直钢管柱分为两个部位：核心区部位钢管柱就位在0.3m、5.05m、10.3m、层混凝土顶板上（共28根），Lmax=38.035m、Qmax=108.5t、￠max=3.027；指廊部位钢管直柱（共22根）就位在-6.3m的结构底板上, Lmax=29.832m、Qmax=63.2t、￠max=1.86；钢管斜柱（74根）就位在（外围）基础底板上，柱长Lmax=2.9376m、Qmax=121t、￠max=1.240m。
二、 施工方法及创新点
2.1难点与创新点
（1）本工程设计新奇，结构复杂，屋面覆盖面积大，钢筋砼结构、劲性砼结构与钢结构连为一体，与土建工程的交叉施工是本工程的难点；
（2）外围钢管斜柱与地面的夹角为75.5度，最重约86吨（74根），斜柱安装的精度控制及加固措施是保证安装质量的关键，是本工程的难点。
（3）施工难度大，技术复杂；工期紧，协作配合单位多；现场施工不定因素多；
（4）计规定钢柱柱脚应在网架安装定位完毕后最终锚固。在此之前的施工过程中钢柱（特别是斜柱）不能形成稳定结构，与砼楼层的永久拉结点，也需等到砼达成一定强度时才干稳定。因此，施工过程中，必须采用各种支顶稳定且可以调整的措施。另一方面，各部位钢结构安装同时进行，设备、材料使用量大。
（5）核心区面积大，巨型钢柱，立面梭型，构件长，重量大。管柱直径大φ3027，单根柱最重可达89.522t，分节后单节重量可达45.884t，长度最大为38.095m；
（6）钢柱需在不同的三层楼板上安装，只能采用提高滑移法施工，不能用机械安装，是本工程的难点。
（7）南指廊巨型钢管直柱部分由于重量大，构件长，吊车站在外侧无法安装就位，因此需要在指廊内侧的-6.198m的混凝土底板上立MC480塔式起重机，安装两侧的钢管柱及屋面结构，由于塔式行走路线长，需要边吊装边倒轨，安装难度大。
2.2施工方法：
124根巨型钢管柱，分布于整个航站楼14万余平方米的水平作业面上，其中安装分为四个部位：预埋件、东西两翼、指廊、核心区。
（1）巨型钢管直柱的施工顺序及施工方法：巨型钢管直柱的施工分为三个部位即：核心区、指廊的直柱及钢管斜柱施工。在这里重点介绍核心区钢管直柱的提高滑移施工方法。
核心区部位的钢管直柱的施工顺序与方法：首都机场T3B核心区部位的面积约50000平方米，28根钢管柱分别生根于以施工的一、二、三层结构顶板上，此部分钢柱最大直径为Æmax=3027mm，最重Qmax=86.3t，长Lmax=38.095m。由于钢柱巨大，钢柱就位位置距外侧回转半径大（距外侧最远距离为108米、最近距离为 18米），无法用吊车就位安装方法采用“两滑一提”的施工工艺安装巨型钢管柱的施工技术,“两滑一提”施工工艺：即将钢柱分2～4段不等，用结构外侧吊车将钢柱放在结构楼板边沿的小车上，用卷扬机为动力，将钢柱滑移到安装位置后，用拔杆提高到超过钢柱内侧的钢筋和设备管后在高空滑移到设计位置（即钢柱上方）后就位。
A、提高滑移法施工的提高支架采用：1.2×1.2×6m的桅杆组成（经计算后拟定）。见下图：

钢管材质采用日本STK490钢管焊接而成，共用100节。每一根钢柱用4组为一套顶升支架(24节)，现场共用4套顶升支架倒用。

提高支架及上部滑移系统实照
B、施工顺序：① 在一或二层钢筋砼梁上安装柱底脚螺栓及预埋件，找平底板。及时埋设施工所需埋件及锚板。浇筑钢筋砼梁；放线，钢筋砼达成一定强度；→② 安装提高滑移支架；→③ 运送第1节柱；→④ 安装第1节柱，校正、固定，柱脚焊接；直柱吊装；→⑤ 拆除支架；→⑥ 第2层或第3层钢筋砼施工，及时埋设施工所需埋件及锚板。焊接柱上拉结板钢筋。土建钢筋砼浇筑达成一定强度；→⑦ 在第2（或第3）层上立提高滑移支架；→⑧ 运送第2、第3两节柱；→⑨ 安装第2节柱，校正、焊接、检查合格。→安装第3节柱，校正、焊接、检查合格；→⑩ 拆除提高支架。
滑移-提高-滑移过程见下图：

4组支架立面顺序示意图（一） 4组支架立面顺序示意图（二）

4组支架立面顺序示意图（三） 4组支架立面顺序示意图（四）

4组支架立面顺序示意图（五） 4组支架立面顺序示意图（六）

提高钢管柱的支架所立标高位置

核心区钢管柱提高安装时支架反力
钢柱编号
数量
钢柱类型
分段数
第一次支架
第二次支架
支架所立标高(m)
安装节重量(t)
标准节数
安装方法
支架底部合力(t)
支腿最大反力(t)
支架所立标高(m)
安装节重量(t)
标准节数
有无独立拔杆
支架底部合力(t)
支腿最大反力(t)
C38
2
C
2
▽+5.050
9.236
4节
独立拔杆
31.566
27.450
▽+10.300
10.231
3
独立拔杆

C39
2
B
2
▽-0.300
25.902
6节
提高滑移
44.682
11.171
▽+5.050
23.973
5
提高滑移

C40
2
B
2
▽-0.300
24.392
7节
提高滑移
49.383
12.346
▽+10.300
10.038
3
提高滑移

C41
2
B
3
▽-0.300
33.158
6节
提高滑移
53.390
13.346
▽+5.050
25.633
6
提高滑移

C42
2
B
3
▽-0.300
33.472
6节
提高滑移
53.766
13.442
▽+5.050
18.848
6
提高滑移

C43
2
B
2
▽-0.300
23.947
7节
提高滑移
47.252
11.813
▽+10.300
12.881
3
提高滑移

C44
2
E
2
▽+5.050
10590
4节
独立拔杆
34.816
31.130
▽+10.300
7.541
3
独立拔杆

C45
2
B
3
▽-0.300
34.823
6节
提高滑移
55.388
13.847
▽+5.050
25.555
6
提高滑移

C46
2
B
3
▽-0.300
38.713
6节
提高滑移
60.056
15.014
▽+5.050
27.013
6.5
提高滑移

C47
2
B
3
▽-0.300
35.665
6节
提高滑移
56.398
14.100
▽+5.050
25.555
6
提高滑移

C48
2
C
2
▽+5.050
22.499
6节
提高滑移
40.599
10.150
▽+10.300
16.438
5
提高滑移

C49
2
E
2
▽+5.050
21.999
6节
提高滑移
39.999
10.000
▽+10.300
12.194
4
独立拔杆

C50
2
B
2
▽-0.300
24.316
6节
提高滑移
42.779
10.695
▽+5.050
17.255
5
提高滑移

C51
2
B
2
▽-0.300
25.205
6节
提高滑移
43.846
10.962
▽+5.050
13.667
5
提高滑移

说明：1、吊点到抱杆的回转半径为3m。

2、当安装方法为独立拔杆时，加独立拔杆自重3.0t；当安装方法为滑移时，加滑移梁和滑道梁分派的自重及平台自重4.0t。
3、当安装方法为独立拔杆时，支腿最大反力为角部支腿最不利反力；当安装方法为滑移时，支腿最大反力为最不利工况下支腿平均反力。
4、标准节重量为1.6t/节。
核心区圆管直柱提高支架高度选择参数
序号
钢柱编号
数量
钢柱类型
分段数
第一次支架
第二次支架
支架所立标高(m)
安装节高度h1(m)
钢筋高+层高(m)
操作高度h3
支架计算高度H1(m)
支架标准节数(6m/节)
支架所立标高(m)
安装节高度h4(m)
Δ(m)
操作高度h5
支架计算高度H2(m)
支架标准节数(6m/节)
1
C38
2
C
2
▽+5.050
7.654
8.25
3m
18.904
4+5.5m
▽+5.050
10.169
7.654
3m
20.823
3+5.5m
2
C39
2
B
2
▽-0.300
12.327
8.35
3m
23.677
6
▽+5.050
15.680
7.213
3m
25.893
6
3
C40
2
B
2
▽-0.300
14.333
8.25
3m
25.583
7
▽+10.300
12.000
6.977
3m
21.977
5
4
C41
2
B
3
▽-0.300
12.653
8.35
3m
24.003
6
▽+5.050
21.474
7.539
3m
32.013
6+3m
5
C42
2
B
3
▽-0.300
13.819
8.35
3m
25.169
6
▽+5.050
18.700
8.705
3m
30.405
6
6
C43
2
B
2
▽-0.300
13.770
8.25
3m
25.020
6
▽+10.300
13.000
5.51
3m
21.510
5
7
C44
2
E
2
▽+5.050
7.636
8.25
3m
18.886
4+5.5m
▽+5.050
9.283
7.636
3m
19.919
3+5.5m
8
C45
2
B
3
▽-0.300
13.166
8.35
3m
24.516
6
▽+5.050
21.377
7.816
3m
32.193
6+3m
9
C46
2
B
3
▽-0.300
13.739
8.35
3m
25.089
6
▽+5.050
24.356
8.389
3m
35.745
6+3m
10
C47
2
B
3
▽-0.300
13.546
8.35
3m
24.896
6
▽+5.050
21.004
8.196
3m
32.200
6+3m
11
C48
2
C
2
▽+5.050
12.302
8.25
3m
23.552
6
▽+5.050
12.265
12.302
3m
27.567
5
12
C49
2
E
2
▽+5.050
12.354
8.25
3m
23.604
6
▽+5.050
8.837
12.354
3m
24.191
4
13
C50
2
B
2
▽-0.300
12.416
8.35
3m
23.766
6
▽+5.050
11.931
7.066
3m
21.997
5
14
C51
2
B
2
▽-0.300
13.341
8.35
3m
24.691
6
▽5.050
9.945
7.991
3m
20.936
5
说明：1、核心区土法安装柱共计28根。支架标准节每节6m，1.2×1.2×6m=1.6t/节； 3节立4次，4节立14次，5节立20次，6节立10次。共计：48次，立＋拆共96次。
2、钢柱类型：A表达斜柱；B表达立在标高-0.300的柱；C表达立在标高+5.050的柱；D表达立在标高-6.400的柱；E同C。
3、B类柱20根；C类柱4根；E类柱4根。共计28根。
4、立独立桅杆的钢柱涉及：C38、C44上、下两节柱。
5、支架计算高度H1=安装节高度h1+(层高+钢筋高)+操作高度h3；支架计算高度H2=安装节高度h4+Δ+操作高度h5。(钢筋高取3米)
6、C38、C44、C48、C49的8根柱子均采用一次立。

C、一套提高滑移设施涉及支架4支、滑轨梁、滑动梁及滑动小车。

四组提高滑移设施图
每根柱配合土建施工拆立二次支架。第一次安第1节圆管直柱，第二次安第2、3节圆管直柱，以便于二层、三层钢筋砼层的施工。圆管直柱共28根。
根据所立拔杆的支座反力（见上表）及钢管柱在楼板上的行驶时小车每个轮子的力, 楼板上每平方米的荷载为1.5吨。见下图：

提高支架分别需要在-0.3m、+5.05m、+10.3m三层支搭，立提高支架下的混凝土梁下支撑300´300的碗扣架子，小车在楼板上行驶路线宽3米范围范围内的楼板下需要支撑600´600的碗扣架子。
C 支撑支架顶部滑轨梁、滑动梁及滑动小车经截面验算，详图见下图：

D、 为保证钢柱提高滑移的安全可靠，根据钢柱施工中的荷载计算，提高支架下应加设预埋件、四周拉设缆风绳。钢管柱安装后应拉设缆风绳固定。见提高支架埋件、缆风图表；钢管柱埋件、缆风图表：
E 直柱吊装中的柱顶吊耳、钢柱中段吊耳设立分别见下图：

垂直柱顶段吊耳布置图

核心区钢管直柱提高滑移法安装示意图
F 、两节钢柱现场连接节点详图见下图：

钢柱连接节点（直柱）
三、 直接经济效益和社会效益
采用此施工工艺：1、解决了现场施工条件复杂、回转半径大、构件重、无法直接用大吨位吊车或其它方式就位；2、解决了重型构件无规则的在大面积、不同层高的结构顶板上的安装就位；3、解决了构件内设备管线的安装问题；4、采用此方法安装灵活、安全工期快、经各方案的技术、经济分析及在T3B核心区巨型钢管柱的施工实践比采用其它方法施工节约成本近千万元。