钢结构架空体系安全监测及结构响应分析

钢结构架空体系安全监测及结构响应分析

尚志伟 马玉明

中建八局第一建设有限公司 山东济南 250000

摘要：目前，经济飞速发展，我国的钢结构工程建设的发展也有了改善。装配式钢结构具有轻质高强、抗震性能好的特点，目前具有较好的市场应用前景。但是考虑到国内在装配式钢结构建筑设计方面没有专业化的水准，不管是在理论方面还是在实践技术支持层面，都缺乏专门的模块化应用，基本上处于盲目跟风的状态，加上成本较高、质量不达标等问题，并不能真正地发挥工业生产的优势。若可以通过标准化设计来基于当地居民的实际需要加以设计，在成本上进行控制，流程作业保留核心环节，这样在住宅建筑中轻钢结构施工将占据较大的市场份额。

关键词：钢结构架空体系；安全监测；结构响应分析

引言

煤炭开采后，地表会发生采动变形，对采煤沉陷区中铁路专用线桥梁产生影响，引起采动附加变形。线路轨道会随之产生扭曲变形，危及行车安全。因此，需要采取工程处置措施，以应对采煤沉陷变形对既有铁路桥梁的不利影响，确保铁路运输专用线安全。而框架结构桥具有优良的抗变形能力，能适应采陷区的各种地表变形。该技术主要是采用封闭式组合框架或者U型组合框架作为桥体，同时可在桥体下沉后进行续建加高，保证线路正常运行。当煤炭开采地表下沉，沉陷范围内的铁路专用线的桥涵结构也随之下沉，为维持铁路道床标高不变，采用充填道砟方式抬高轨道，确保线路满足通行要求。当总沉降量达到续建条件时，使用不中断行车续建技术进行加高续建。对于双幅框架结构桥可采用交替续建技术进行续建；而对于三幅框架结构桥则多采用交替续建与钢结构架空体系相结合，将位于中部箱体上的轨道架空，再对下方填充道砟开挖，最后完成架空结构下部箱体的续建，以此保证施工期间铁路专线不间断运行。

1装配式轻钢结构相关技术及构造阐述

1.1装配式轻钢结构体系概述

根据装配式轻钢结构技术体系的具体要求来看，针对钢柱往往使用的是高频焊接H型钢，而钢梁也采取这一方法。而槽钢可作为支撑架来使用，或者是使用H型钢同样能达到这一效果。要确保轻钢建筑的框架结构，一般采用螺栓或焊接来实现这一目的，前提是使用外包防火薄板来对钢构件进行处理。

1.2装配式轻钢结构体系的主体结构和构造

1.2.1主要的装配式轻钢结构体系

1.2.1.1框架-剪力墙体系

框架-剪力墙体系耗费较低，且自重比较轻，用户可获得较大的空间利用率。同时框架-剪力墙体系不管是在承载性还是在抗震性方面均具有较好的效果，能满足三水准抗震设计标准。不过基于目前的情况来看，实际运用较为狭窄。

1.2.1.2框架-支撑体系

框架-支撑体系主要以框架结构为支撑结构，然后在其中增加斜向支撑进行形成支撑结构体系。不同的支撑形式，体系名称不同，常见的框架—支撑体系主要有两种，一种是钢框架—中心支撑体系，另一种是钢框架—偏心支撑体系，其中钢框架—偏心支撑体系已成为高层钢结构的一种重要形式。

1.2.2墙板之间的连接构造及板缝处理

1.2.2.1墙板的布置方式

一般来说，往往会选取横放、竖放作为布置墙板的办法。其中竖放主要是指墙面与水平面保持90°的位置，施工中钢结构采取这种方法；横放则是指墙板与水平面保持平行，这类做法在施工中是较为独特的做法。

1.2.2.2墙板连接及板缝处理方式

弹性连接与刚性连接目前是墙板与墙面连接的常见的方法，其一为刚性连接，主要是指在若干个墙板中采取焊接的方法使之成为一个整体，不过此类方法存在其不足，主要表现为当出现结构存在移位时，更大的应力需要墙板来承受，如果墙板无法承受这一力度，则会出现变形等问题。

2建筑钢结构施工技术要点

2.1布置评鉴与结构选型

在布置本建筑工程的钢结构平面时，要使整个结构平整、分布均匀。在同个建筑平面中，不要形成较大的波动，以防应受力分布不均而降低整个钢结构的安稳性。平面布置与结构选型环节中，应将钢结构自身的抗震性能充分发挥出来，有效控制由风力作用引起的移位问题。例如，在101展平面布置阶段，采用的是路侧岛式车站，总长达100m，总宽19.5m，分为上、下两层，依次是站厅层、站台层，局部布设地下室。车站主体结构选用了钢筋混凝土框架，横向共分为三跨、轴距6.45～6.60m，纵向共八跨、轴距范围12.0～13.6m，应用的是独立承台桩基础。主体结构外安置了钢结构罩棚，钢罩棚的顶部是双向拱形曲面、侧面为向室内倾斜的平面，建筑高18.2m。结合本建筑表皮构造特征，钢罩棚选用菱形网格结构，网格边长3mx3m，支承在第一层顶梁上。

2.2吊装作业

吊装作业作为建筑钢结构的首要任务，对整体钢结构的施工要求有着明确规定。其技术要点包括:第一，在吊装作业开始之前，施工人员需要根据工程项目的结构平面、结构形式等，确定现场的吊装工序;第二，结合施工经验，应该进行吊装作业的分区设置，并结合以往的工作经验，确定实际工程以及工程量，并通过适宜性吊装作业的技术选择，提高工程效率，为吊装作业工序的稳步进行提供支持;第三，吊装作业中，施工单位要合理选择测量控制方案，通过吊装作业方案的明确、测量精度的控制等，提高吊装作业的准确性，避免吊装误差问题的出现。工程中，应用的所有钢构件都在精工工厂内进行加工制造，制造结束后在工厂中进行底漆、中间漆、一道面漆处理，随后将其整体运输至施工场区内。吊装阶段，把构件打包长度、宽度、高度分别调控在12.5m、2.7m、2.0m左右。在钢构件被运送到工程现场后，于地面采用两台25t汽车开展吊装活动。具体施工作业时，预先将其拼装为分片，而后再应用50t汽车吊辅助完成高空吊装任务。对于112～113站，钢罩棚应用了汽车吊双侧吊装方案，而对于其钢天桥部分，推荐应用汽车吊吊装方案施工。

2.3安全监测结果及分析

在监测周期内，利用动态监测共监测到列车1369车在3种不同工况下，其应变时程曲线存在明显差别，空载列车与满载列车的最大应变值相同，其值为63MPa，即最大应变值由车头控制，车厢在空载状态下的应变值为车头的三分之一，仅为18MPa；而在满载状态下，车厢的应变值略小于车头应变值；通勤列车最大应变值显著小于其它两种工况，其值为23MPa。因此，可利用这种特点判断列车载重情况。在实际监测中，异常数据的判断须结合动采波形图、相邻传感器数据增幅及相邻两次采集数据增幅，综合判断是否发生了节点损伤。在整个监测周期内（2020.6—2020.8）未发现节点失效，结构完好。

2.4加强生产环节的质量监管

预制构件的质量严重影响着施工的整体安全程度和持久性，建筑公司可以结合第三方监理公司进入工厂展开持续监管。构件制作企业必须具备国家准入标准，拥有完善的生产流程设施，保证质量和安全过关，并制定合理的监管制度和管理方式。对于生产厂家来说，必须确保认真执行负责人带班制度，积极开展工程例会，提升工作效率。

结语

总而言之，在建筑行业运行及稳步发展中，通过建筑钢结构施工工序的确定，可以将建筑工程可持续作为重点，通过现代化施工手段的运用，提高建筑工程项目的整体质量，节约建筑工程项目的整体资源。

参考文献

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