大跨度钢结构柱安装受日照温差影响的探讨某市滨湖国际会展中心项目占地58.62Hm2,由主展馆、登录大厅、办公大厅和六个标 准展馆组成,总建筑面积23.3万m2其中标准馆W 21.90m, 50根钢柱,16棍倒三角管 桁架,跨度76m,属于大跨度钢结构的安装工稈问题的提出对大跨度钢结构柱的乖肓安装精度影响因素很多,除人员、仪器等原因外,温度变形的 影响不可忽视,尤以口照温差变形最为显著,即在阳光育射下构件的朝阳面和背阳面Z间的 温差,将使柱、梁等构件产生影响安装精度的弯曲变形发达国家L1将此得进钢结构设计与 施丁•规范,挪威钢结构规范(NS3742E) 963.5条规泄:在设计图纸上应说明安装的参考 温度11木建筑学会“建筑工程钢结构施匚规范”的6.10.5 ( a )条规定:在测量安装精度时, 必须考虑由口照等引起的热煤响口木钢材俱兀部“建筑钢结构施工指南”的第4.3节(建筑 物的垂宜度和安装精度)中指出:建筑物乖頁度校正时注意应避免II照温度的影响,M该在 早晨一定的时间内进行测量我国在钢结构安装实践中虽遇到过LI照温弟变形致使安装无法 顺利进行的问题,但在钢结构设计和施工规范中未作明确要求。
为确保国际会展中心所有钢结构展馆大跨度管桁架结构的顺利女装,选择8#展馆进行 相应的测试和研究分析,找出温度变化的规律,降低安装误差,提高结构质量把II照温并在钢柱构件中的分布规律作为测试重点构件表而温度分布因受内部加劲板 及端板的煤响,测试M优选构件上部无加劲板的部位量测温度采用上海咲用仪表厂生产的 量程为50C的点温计,测温前先调平衡,品调零,然麻转动测量旋钮调到所测温度段对构 件表面温度进行量测,为了防上读错数据,每次先测读气温高低将点温计的触头放在构件 上的测温点,将表平放在测读人员的正面,待触头和试件接触2m i N JTi再读数选取8#馆六根钢柱KZ1、KZ2、KZ3、KZ4、KZ5、KZ6作为观测布点钢柱(图4) 毎根柱取柱顶下30 cm处东、南、西、北面各一个测温点,所测钢柱表面温度如表1所列 每次温测际采用J2经纬仪,对钢柱的水平柱顶位移进行测试,结果见表4“实测位移”测试 工作于2010年5月28 口至6月3 口述行,三个测试时段分别定在早晨的7: 30、中午13: 30和下午18: 00,测试时天气晴热稳定图1标准展馆钢结构柱立面布盍图1钢柱衰面观测点温度构件时间气温弋・展测点/X:实测温菱/弋计算位移mm实甜位移/mm(北)(东)(西)(南〉南北面东西面南北面东西面南北面东西面南北面东西面KZ17:302323.223.723. 223.70.50. 56.1& 19.49.43.33. 3KZ213:303131. 733.131.633.11.41. 517.11&316.216.2-0.9-2.1KZ318:002424. 224.824. 324.70.50. 56.16・1& 58・52.42. 4KZ47: 302121. 121.521. 121.50.40. 44.94. 97.27.22.32. 3KZ513:302929. 731.029. 631.01.41. 417.117.117.517.50.40. 4KZ618:002222. 122.622. 122.10.50. 56.16・19.09.02.92.93计算与分析钢结构从柱安装、校正、定位到桁架梁安装有一个时间过程,此时柱因II照温弟变化产 生水平位移,根据文献,圆型截面悬壁柱的温差变形可按线性结构力学公式计算,林顶位移 为—呼 (1)其中,Q为钢材的线膨胀系数;取c( = 10x10-5; At为相对表面温差;h为圆柱截 面高度,本工程为800mm; H为钢柱安装长度,本工程为14.0m。
以KZ2温测数据为例,南北和东西瓯温差分别为1.4C、1.5C,计算口照温差位移为 17.1 mm和18.3mm,而实测出两个方向位移为16.2mm和16.2mm,分别相差一5.3%, -11.5%,钢柱均向阴面方向位移而其余的实测位移均大于计算位移2.3%〜54.1 %,见 表1误并产左的原因一是计算模式的偏养,二是安装过程中人为及其他因素产生的偏养所 致,如仪器、测量人员、钢柱对接等上午7: 30和下午6: 00气温偏低,构件的口照温并均不大于0.5C,实测水平位移也 均小于9.4mm,计算值与实测值误羌在3mm左右,其实测值和中午X: 30的实测值以K Z2、KZ4相比,要低125%很明显在此时段校正钢柱或安装柱上桁架结构,对安装精度 很冇利相反中T-13: 30的实测位移值要高出一倍左右,对钢结构安装精度和质最很不利4施工对策考虑I」照温差变形影响的安装,按实测温差进行理论计算,最大会产生18.3mm左右 的温并变形位移若柱的安装精度要求控制在14mm以内,市温并引起的变形偏并就成为 一项不可忽视的因素,为了减少LI照温羌变形对安装的偏羌,同时对施工作业时间无过多的 限制,在对实测数据分析总结的基础上,制定了同步安装校正法,即安装完成麻同步进行校 正,安装时采取反向的预变形措施。
通过施工前反复进行实测按照不同时间段确定预变形数 值分别为:6: 00〜& 00预变形6mm, 9: 00〜17: 00预变形12mm, 00-19: 00预变形6mmo将柱的校正尽量安排在温羌较小的时候,如在& 00以前或者17: 00以 后进行测量、校正和固定,尽量避免温茅变形大的中午时间进行施T,安装梁或桁架前,可 按当时情况重新校正复位钢柱,这样可较好地把吊装偏并控制在允许偏并Z内,同时作业时 段也不受时间的限制按此方法施工后,再经测试,钢柱的垂盲偏养普遍控制在10mm以 内,效果良好5结束语(1) 大跨钢结构施丁丿碰考虑温并影响,其产生的变形足以影响钢柱垂直度和整个结构 的安装质量,影响不容忽视2) 国际会展中心标准馆闘形柱实测最大温养为1.5C,通过施T前反复进行实测,按照不同时间段,确定合理的预变形数值,分别为:6: 00〜& 00为6mm. 9: 00 -17: 00为12mm. 00〜19: 00为6mm对提高安装精度很有效3) 最为可靠的安装方案是选择LI照温羌较小时安装梁、柱、桁架等钢结构构件,如 在夏季的& 00以前或 亿00以示,此时所产生的口照温差最小,无论是测最、校正或固 定均应尽量避免在阳光肓射下的中午或下午进行。
4) 采川常川的口照温并公式计算钢柱水平位移简便实丿IJ,但计算值普遍低于实际值, 误差大多在30%以内,但其计算精度满足施工操作要求。