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大跨度衍架结构液压提升的结构形式及工程应用

发布人:鼎恒液压机械   发布时间:2019-05-04
近年来,由于各地的经济发展,对于火车站、高铁站、飞机场、体育场馆、会展中心等公共建筑的需求大幅度增加,这些公共建筑大部分都对造型和体积等方面有着独特的要求,而很多要求是混凝土结构、砌体结构和木结构等无法满足的,因此,一些大跨度钢结构建筑与日俱增,其应用范围和发展前景不可估量。
1大跨度钢结构概念
在整个建筑行业的蓬勃发展下,各种相关技术不断提高和创新,钢结构建筑的跨度也在大幅度增大,不断有新的钢结构建筑打破上一个较大跨度的纪录,大跨度钢结构发展速度极快,其结构形式日新月异,对于大跨度钢结构的概念也随之更新,难以用单一、一成不变的定义进行解释说明。《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对大跨度屋盖结构进行了定义,大跨度屋盖结构指跨度大于或等于60m的屋盖结构,其结构形式包括平面结构(衍架、刚架或拱等)和空间结构(网架、网壳、悬索和索膜等)。部分学者认为可将跨度大于30m的结构定义为中跨度结构,可将跨度大于60m的结构定义为大跨度结构。但由于结构形式具有多样性,各种结构受力特征的不同,大跨度钢结构的范围远远超出了规范定义的范围。
2大跨度钢结构种类
大跨度结构类型繁多,几乎涵盖了所有建筑结构形式,按照整体受力情况可以划分为三类,以整体受弯为主的结构:平面衍架、立体衍架、空腹衍架、网架、组合网架以及与钢索组合形成的各种预应力钢结构;以整体受压为主的结构:实腹钢拱、拱形结构(形式同平面衍架或立体衍架)、网壳、组合网壳以及与钢索组合形成的各种预应力钢结构;以整体受拉为主的结构:索宵顶、悬索结构、索衍架结构等。按照空间形式可以划分为二类,平面结构和空间结构。
3大跨度钢衍架结构形式
大跨度钢衍架结构一般指跨度超过60m,杆件所用材料为钢材的衍架结构。衍架结构是由一些直杆在两端用铰链彼此连接而成的几何形状不变的结构,其结构形式多种多样,常见的衍架结构形式。
平面衍架中杆件的轴线都在同一个平面内,具有以下特点
(1)由于衍架杆件组成若干三角形单元,故其为几何不变体系。
(2)虽然衍架节点存在弯矩,但其弯矩非常小,可忽略不计,故衍架节点一般按铰接考虑。
(3)衍架杆件均受轴力,不考虑弯矩作用,设计时上下弦截面较小,为保证杆件强度,故外部荷载应尽量作用在节点上。
空间衍架不是所有的杆件都位于同一个平面内,由空间杆系组成,可形成稳定体系,平面外刚度较大;如果衍架构件规格采用钢管,就称为管衍架结构,其整体性能好,同时外表美观,易于制作安装,被广泛应用于一些大跨度钢结构中。
4大跨度钢衍架施工工艺及工程应用
近年来,由于钢产量的不断增长和钢结构设计水平的不断提高,钢结构建筑在各类建筑中所占的比例愈来愈大。为了满足火车站、高铁站、飞机场、体育场馆、会展中心等公共建筑在造型和面积等方面的独特要求,解决结构施工产生的新课题,新施工工艺、设备、技术也就应运而生。
目前在我国应用较为广泛的大跨度钢衍架结构施工工艺,大体上可以划分为三种类型:高空分段拼装、滑移以及整体提升
(1)高空分段拼装工艺
高空分段拼装是把整体结构划分为若干个小块,将小块吊装到空中,置于支撑架或者操作平台上,并在空中进行对接合拢,然后拆去支撑结构,从而形成稳定的结构体系。
高空分段拼装具有施工简单,操作方便,对结构受力影响小的优点,但分块原则受设备吊装能力影响较大,支撑结构会加大措施费。采用该施工工艺的代表性工程有厦门国际会展中心。
(2)滑移工艺
滑移工艺是把整体结构划分为若干个稳定体系,在牵引设备的作用下,将稳定体系沿着滑移轨道从拼装位置移动到特定位置,形成完整的结构体系。滑移工艺能够克服吊装设备吊装半径不足的安装问题,降低对吊装设备的要求,但滑移时需铺设轨道,同步控制难度大,并且涉及到下部混凝土的加固问题。采用该施工工艺的代表性工程有哈尔滨会展体育中心。
(3)整体提升工艺
液压整体提升技术是一种将计算机智能、机械技术和电气技术三者相结合应用于土建施工领域的新型技术,通过在整个被提升结构上布置若干提升点,利用液压提升系统提供的拉力,带动整体结构从地面同步向上移动至特定标高,完成施工安装。
液压提升系统的基本组成部分包括:液压提升器、液压泵源系统、计算机同步控制及传感检测系统。液压提升器是液压提升系统的承重部件,依靠钢绞线承载提升重物,液压泵源系统是液压提升系统的动力驱动部分,为整体提升提供拉力,通过提升器油缸的收缩,实现被提升结构的上升和下降,同时采用计算机控制,从而实现油缸同步动作、钢绞线负载均衡、空中姿态矫正、应力控制、提升过程显 示和作业故障警报等多种功能,确保提升过程的稳定性。
整体提升施工时,被提升结构在地面上拼装,所需的措施量小,无需采用大型吊机吊装,大幅度削减机械费和人工费,有利于缩小成本;减少了高空作业,有利于现场的安全控制,并且有效的提高了安装精度。采用该施工工艺的代表性工程有国家图书馆二期暨国家数字化图书馆。
 
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