□文/沈乃煊 王明明 李忠雨 曹爽秋 郝寶林

工程概況

空客A320系列飛機總裝線噴漆車間工程建筑面積20 900 m2，由2個噴漆大廳和附樓構(gòu)成，結(jié)構(gòu)為2個連跨鋼排架結(jié)構(gòu)，鋼屋架跨度長60 m，中間10 m為不連續(xù)空間，見圖1。這是為了A320飛機尾翼通過而設(shè)計，可以使屋面標(biāo)高降低9 m，下弦不連續(xù)鋼屋架共有6榀，這種結(jié)構(gòu)形式屋架安裝對精度要求非常高。

圖1 噴漆車間鋼屋架結(jié)構(gòu)形式

施工難點

（1）大跨度屋架通常需在吊裝現(xiàn)場進行平面組對，然后翻身豎直起吊，由于屋架下弦不連續(xù)，屋架的平面外抗變形能力很弱，翻身過程會造成后屋架平面外變形。

（2）由于屋架跨度大、下弦不連續(xù)，吊裝就位卸荷后下弦開口處距離變大，造成屋架跨度尺寸變大；鋼柱與屋架相連，鋼柱也要向外相應(yīng)偏移，屋架與鋼柱的變形均不符合GB 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》要求。

（3）屋架自重荷載線分布不均勻，吊點選擇難。

變形控制

變形計算原理

噴漆車間下弦不連續(xù)屋架可簡化為平面結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進行變形等方面的分析。結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器中需建立屋架結(jié)構(gòu)模型、輸入截面信息及荷載情況，然后就可以計算出變形情況。

變形分析

（1）計算鋼屋架卸荷后開口變形量，根據(jù)變形量設(shè)計屋架下弦開口處負補償值，即起拱值。

（2）根據(jù)鋼屋架卸荷后鋼柱的偏移量設(shè)計鋼柱防變形措施并驗證此措施的可行性。

（3）根據(jù)不同吊點位置的鋼屋架吊裝變形情況，找到最合理的吊點位置滿足鋼屋架吊裝精度。

鋼屋架卸荷變形

首先建立計算模型，鋼屋架卸荷后結(jié)構(gòu)模型見圖2。在模型上添加自重荷載，見圖3。

圖2 鋼屋架卸荷結(jié)構(gòu)模型

圖3 屋架自重荷載

輸入材料性質(zhì)后，計算屋架變形，屋架變形示意見圖4。

圖4 屋架卸荷變形

經(jīng)計算，最大下?lián)隙葹?15.5mm，最大X軸位移為41.375mm?？紤]到現(xiàn)實中不可能存在完全的剛性節(jié)點，所以對結(jié)構(gòu)的理論位移進行放大，放大系數(shù)為1.2，屋架最大下?lián)隙葹?115.5×1.2=138.6（mm），最大 X軸位移為41.375×1.2=50（mm）。根據(jù)這個結(jié)果，屋架下弦起拱值定為150mm。

屋架卸荷后鋼柱防變形措施

屋架卸荷變形中鋼柱的位移為50mm，遠超GB 50205—2001的要求，解決這個問題就要在鋼屋架下弦開口處采用型鋼進行剛性連接。這樣最大X軸位移為7.64mm，擴大 1.2倍為 7.64×1.2=9.2（mm）。完全符合軸線偏移不得超過12.6mm的規(guī)范規(guī)定。

屋架起吊點設(shè)計

為了吊裝中精確安裝就位，就要合理設(shè)置吊點，保證吊裝中屋架變形最小，從圖5和圖6兩種吊點位置中進行考慮。

圖5 吊點位置1

圖6 吊點位置2

吊點位置1的屋架跨度伸長量為4.3+8=12.3（mm）。吊點位置2的屋架跨度伸長量為-0.05-0.4=-0.45（mm），即跨度縮短0.45mm。所以吊點位置2滿足吊裝精度要求，施工中采用吊點2的位置進行起吊。

工藝流程

屋架的制作安裝流程見圖7。

圖7 工藝流程

吊裝施工

吊裝現(xiàn)場采用組對平臺組對鋼屋架，每次組對兩榀屋架，然后進行屋架吊裝，見圖8。

圖8 屋架組對平臺

鋼屋架組對完成后，根據(jù)對屋架下弦用型鋼進行連接，然后根據(jù)設(shè)計的吊點進行起吊。在實際吊裝中為了更加穩(wěn)定起吊屋架，采用3機抬升，但最外側(cè)吊點選擇圖6設(shè)計的位置保證屋架跨度整體變形符合安裝要求，見圖9。

圖9 屋架吊裝

吊裝完成后用激光測距儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀進行屋架的標(biāo)高、鋼柱垂直度的測量與調(diào)整。測量合格后，進行下一榀屋架的安裝，直到屋架全部安裝完畢，取下鋼屋架下弦開口處連接的型鋼，鋼屋架結(jié)構(gòu)完全卸荷。

施工效果

噴漆車間主體結(jié)構(gòu)施工完成后屋架下弦標(biāo)高誤差為+5mm，鋼柱垂直度偏差為+3mm，完全符合設(shè)計要求。根據(jù)此工程編制的《大跨度下弦不連續(xù)屋架吊裝施工工法》已申報國家級工法。