楊俊斌，沈萬玉，王肖，朱華

（1.安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 合肥 238076；2.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

銅陵體育場規(guī)模為可容納30000人的體育場，平面呈橢圓型，東西向高，南北向低，高差為17m，整體造型似綻開怒放的鮮花（如圖1所示）。整個鋼罩棚鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量約1×104t，由48榀徑向主桁架、9道環(huán)向拉桿、端部一圈馬道組成。單榀桁架外圍由4根鋼管柱支撐在承臺基礎(chǔ)上，內(nèi)圈桁架除根部有Y型支撐外其余均為懸挑結(jié)構(gòu)，其中懸挑長度最長約為39m，根部桁架的最高高度為48m，最重的懸挑桁架（GJ13XB）重量為39.4t。工程主要采用Φ550×20、Φ505×16、450×16、Φ550×505×16、Φ505×475×16的鋼管,鋼梁截面規(guī)格有H750×300×16×20、H900×500×20×20，鋼柱截面為700×400×30箱型。材質(zhì)主要為Q345B，部分采用Q390D。體育場結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

2 施工總體思路

本工程單榀桁架為人字形懸挑結(jié)構(gòu)?？紤]構(gòu)件運(yùn)輸及現(xiàn)場起吊能力，將單榀大懸挑三角形鋼管桁架分成4個吊裝單元進(jìn)行原位吊裝，最大吊裝單元長度為32m，重量為68t。每個吊裝單元采用散件運(yùn)至現(xiàn)場，現(xiàn)場進(jìn)行拼裝為吊裝單元后進(jìn)行吊裝[1]。根據(jù)鋼管桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分段吊裝方案設(shè)計，每榀鋼管桁架布置了2個臨時支撐（如圖3所示），整體個體育場罩棚鋼結(jié)構(gòu)共設(shè)置96個臨時支撐點(diǎn)（如圖4所示）[2]。

3 結(jié)構(gòu)支撐卸載方案對比

臨時支撐的拆除（永久結(jié)構(gòu)的卸載）過程是永久結(jié)構(gòu)和臨時結(jié)構(gòu)之間的一個復(fù)雜的力學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程，是永久結(jié)構(gòu)受力逐漸轉(zhuǎn)移和內(nèi)力重分布的過程，如果卸載過程受力過渡不平穩(wěn)，構(gòu)件內(nèi)力會發(fā)生突變，可能導(dǎo)致安全事故。因此保證卸載過程中結(jié)構(gòu)體系的受力狀態(tài)平穩(wěn)，選擇合適的卸載方案、有序地轉(zhuǎn)換，是大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)安全卸載的關(guān)鍵[3]。

3.1 原卸載方案

圖1 體育場鳥瞰圖

圖2 體育場鋼結(jié)構(gòu)平面圖

圖3 懸挑段支撐架布置立面圖

圖4 臨時支撐平面布置圖

圖5 分區(qū)卸載布置圖

鋼罩棚結(jié)構(gòu)卸載順序采用南、北區(qū)（Ⅰ區(qū)）先卸載，然后進(jìn)行東、西區(qū)（Ⅱ區(qū)）卸載，采取分區(qū)卸載（如圖5所示）。此方案優(yōu)點(diǎn)是可以減少卸載操作人員和機(jī)具數(shù)量。缺點(diǎn)：①分區(qū)卸載可能會造成不均勻沉降導(dǎo)致的荷載重新分配不均勻、拉桿變壓桿（或壓桿變拉桿），這會導(dǎo)致受力情況非常復(fù)雜無法預(yù)測；②由于分區(qū)不均勻沉降，可能會造成邊界處的桿件出現(xiàn)變形或焊縫拉傷，甚至拉裂；③由于分區(qū)不均勻沉降，可能會導(dǎo)致不可復(fù)原的結(jié)構(gòu)位移和二次應(yīng)力。

3.2 優(yōu)化后的卸載方案

鋼罩棚結(jié)構(gòu)采用分級同步卸載的方法，以減小分區(qū)卸載而產(chǎn)生的二次應(yīng)力疊加對結(jié)構(gòu)不利的影響。方案優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體卸載，桿件的受力情況會重新分配但是比較均勻容易預(yù)測，避免分區(qū)卸載會出現(xiàn)的二次應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)的實際受力情況與計算模型更一致。缺點(diǎn)：整體卸載投入人員和機(jī)具較多、指揮困難、卸載的協(xié)同性難以掌握。經(jīng)綜合對比，該工程卸載采取分級同步卸載方案，如圖6所示。

圖6 整體卸載布置圖

圖7 卸載工藝流程圖

卸載采用千斤頂型號 表1

4 卸載過程中的控制與監(jiān)測

卸載工作中檢測并確認(rèn)各個系統(tǒng)性能良好，沒有不良影響因素后，方可開始下一步驟的卸載工作[4]。在結(jié)構(gòu)分析計算的基礎(chǔ)上，卸載按照等比例微量下降的原則，來實現(xiàn)荷載平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。在卸載前，需要用千斤頂把支撐點(diǎn)處的型鋼墊塊頂起，割掉相應(yīng)高度的型鋼支座[5]，各個支撐點(diǎn)的頂升高度不能大于20mm。各點(diǎn)頂升后，檢查每個點(diǎn)的間隙情況、記錄結(jié)果，卸載流程如圖7所示。

4.1 卸載準(zhǔn)備工作

序號 位置桁對軸號架應(yīng)線卸載頂 升卸載 卸載st ep 1累 計 卸載st ep 2累 計 卸載st ep 3累 計 卸載st ep 4累 計 卸載st ep 5累 計 卸載st ep 6累 計備注1 內(nèi)圈 S20 / 2 10 10 10 20 12 32 12 44 15 59 2 內(nèi)圈 S21 / 2 10 10 10 20 12 32 12 44 12 56 3 內(nèi)圈 S22 / 2 10 10 10 20 12 32 10 44 10 50 4 內(nèi)圈 S23 / 2 10 10 10 20 11 32 12 43 5 內(nèi)圈 S24 / 2 10 10 10 20 12 30 11 41 6 內(nèi)圈 S25 / 2 10 10 10 20 12 30 10 40……

卸載前，必須對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)驗收，檢查構(gòu)件安裝、焊接、高強(qiáng)螺栓、防腐涂裝等質(zhì)量是否達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求，檢查結(jié)構(gòu)的標(biāo)高和軸線。拆除臨時約束和移除作用在鋼屋蓋上的臨時荷載，在臨時支撐的頂部布置卸載設(shè)備和工具，確定位移監(jiān)測點(diǎn)的位置，記錄位移監(jiān)測點(diǎn)的初始值，在主結(jié)構(gòu)上的預(yù)定位置安裝用于應(yīng)力監(jiān)測的傳感器。

4.2 卸載方法

臨時支撐的卸載采用手動螺旋千斤頂卸載法，即在卸載之前，將支撐架頂部的鋼梁支撐轉(zhuǎn)換為螺旋千斤頂支撐，再根據(jù)卸載步驟中確定的卸載位移值，安排操作人員逐級回落千斤頂行程，直至臨時支撐與桁架完全脫離。卸載采用千斤頂型號如表1所列。

4.3 卸載量值控制

掌握各級卸載量值，每一步都要嚴(yán)格按照規(guī)定的卸載量值進(jìn)行卸載，并對卸載量值進(jìn)行精確控制。卸載時，需要同步協(xié)調(diào)卸載量值，防止由于個別點(diǎn)急速超量導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部受力過大。每次卸載后，測量卸載點(diǎn)的標(biāo)高，以確定下一次卸載的調(diào)整值。卸載過程及卸載后要定時監(jiān)測結(jié)構(gòu)主要變形點(diǎn)位移變化及應(yīng)力變化，不得超過后表所規(guī)定的安全預(yù)警值[6]。卸載量值控制如表2所列。

4.4 卸載監(jiān)測

在卸載過程中，指定安全監(jiān)控員全過程監(jiān)測，尤其應(yīng)做好臨時支撐變形等監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況及時報告，以便采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，監(jiān)測以肉眼觀測和儀器監(jiān)測同時進(jìn)行。在卸載過程中，要通過監(jiān)測隨時掌握各控制點(diǎn)的變形情況，防止鋼結(jié)構(gòu)在卸載過程中出現(xiàn)較大偏差；出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即停止卸載，查找原因，待查明原因后再決定是否繼續(xù)卸載。

4.5 卸載過程中的位移實測值

卸載時的位移值對于整個卸載工作十分關(guān)鍵，它是控制整個卸載的依據(jù)，各卸載點(diǎn)計算變形值均應(yīng)驗算。經(jīng)檢測，鋼罩棚桁架計算最大位移值為86.76mm，實際卸載實測最大位移值為46.78mm，滿足設(shè)計要求[7]。

5 結(jié) 語

①本文分析了大懸挑鋼管桁架結(jié)構(gòu)卸載施工的特點(diǎn)，確定了分級同步卸載方案對卸載施工采用全過程的技術(shù)控制，達(dá)到預(yù)定效果。

②采用了分級同步卸載方案，解決了因分區(qū)卸載而會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生二次應(yīng)力疊加對結(jié)構(gòu)受力不利的問題。

③采用了分級同步卸載方案，對今后類似大型空間結(jié)構(gòu)的卸載施工有一定的借鑒意義。

[1]李正華，等.大懸挑結(jié)構(gòu)臨時支撐卸載施工技術(shù)[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2012(5).

[2]周觀根，等.大連國際會議中心鋼結(jié)構(gòu)工程施工關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2012(5).

[3]GB50755-2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]JGJ7-2010,空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[5]JGJ81-2002，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[6]周在杞，等.金屬（鋼）結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制與檢測技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[7]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.