馬志春
上海國(guó)際建設(shè)總承包有限公司 上海 200092
背景工程位于上海黃浦江畔,占地3.94×105m2,包括綜合體育館、游泳館、室外跳水池、新聞服務(wù)中心及相關(guān)配套設(shè)施。綜合體育館總建筑面積77 000 m2,游泳館總建筑面積48 560 m2,綜合館采用類(lèi)似兩鉸框架原理,體育館的結(jié)構(gòu)采用大跨度的拱結(jié)構(gòu)(圖1)。
圖1 工程整體效果圖
本工程構(gòu)件超大、超重,鋼架柱為不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系,為減少高空焊接、提高施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、降低高空施工安全隱患,設(shè)計(jì)采用“兩側(cè)布置大型履帶吊,先中間后兩邊逐次施工,加支撐分段安裝,中間段跨內(nèi)拼裝,整體提升,塔吊補(bǔ)缺,整體卸載”的技術(shù)路線(xiàn)[1]。
1)鋼架柱防傾倒措施。單榀鋼架柱吊裝到位時(shí),由于重心偏上,且單榀結(jié)構(gòu)為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系,因此鋼架柱必須安裝側(cè)向防傾倒支撐,并將相鄰2榀鋼架柱之間的水平桁架組合形成整體,使其結(jié)構(gòu)由不穩(wěn)定體系改變成穩(wěn)定體系(圖2)。
圖2 鋼架柱加固示意
2)倒錐巨柱的吊裝??紤]單榀倒錐巨柱吊裝質(zhì)量約150 t,結(jié)構(gòu)高度45 m。本工程按吊裝先后順序?qū)Φ跹b設(shè)備進(jìn)行合理化布置,根據(jù)施工方案的流程,依次對(duì)組裝平臺(tái)上的倒錐巨柱進(jìn)行脫胎,倒錐巨柱分別由2臺(tái)大型履帶吊采用配重工況負(fù)責(zé)吊裝到位(圖3)。
3)鋼桁架吊裝工藝。鋼桁架均為變截面倒三角管桁架結(jié)構(gòu),最大構(gòu)件質(zhì)量約57 t,待鋼架柱全部安裝完成后,履帶吊改換成主副臂超起工況,直接從胎架上進(jìn)行逐段吊裝,為了施工操作的方便,被吊構(gòu)件對(duì)接處應(yīng)略低于另一側(cè),先確保被吊構(gòu)件對(duì)接處管口吻合,再考慮另一側(cè)擱置點(diǎn)管口的位置標(biāo)高(圖4)。
圖3 鋼架柱吊裝
圖4 鋼桁架吊裝
圖5 卸載前上支點(diǎn)處理示意
4)鋼桁架提升工藝。本工程需要提升的鋼結(jié)構(gòu)鋼桁架為跨中4榀,單榀鋼桁架最大高度為6.6 m,最長(zhǎng)為38 m,最大質(zhì)量約為68 t。鋼桁架以鋼管為主要構(gòu)件,分為上下主弦桿及連桿,其拼裝位置設(shè)置在鋼桁架平面投影位置,并采用在已安裝好的鋼桁架頂部設(shè)置1套提升反力架,靠近反力架支點(diǎn)處設(shè)置,單側(cè)最大提升能力在1 000 kN以上,提升采用4臺(tái)1 000 kN穿心式千斤頂,分別布置在鋼桁架的兩端,每端各設(shè)2 臺(tái)。由于鋼桁架提升到位后不設(shè)嵌補(bǔ)段,允許安裝誤差僅有1 cm,為了使桁架可以順利對(duì)接,需要嚴(yán)格做到以下幾點(diǎn):
(1)需要建模計(jì)算桁架梁提升過(guò)程中的應(yīng)力變化,特別是要計(jì)算桁架在提升過(guò)程中產(chǎn)生的撓度及兩側(cè)桁架柱的變形,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,應(yīng)用到施工中去;
(2)鋼桁架要在廠(chǎng)里進(jìn)行預(yù)拼裝,不光是鋼桁架之間要預(yù)拼裝,鋼桁架與鋼架柱的對(duì)接也需要預(yù)拼裝,以保證加工質(zhì)量;
(3)由于被提升桁架的拼裝位置位于桁架安裝的投影位置,必須利用全站儀對(duì)鋼桁架的相對(duì)尺寸、幾何尺寸及進(jìn)檔間距等進(jìn)行精確測(cè)量,可以為鋼桁架順利對(duì)接施工做好準(zhǔn)備;
(4)桁架最大跨度38 m,兩頭各只有1 cm的焊接留量,為了保證桁架梁的順利對(duì)接,必須保證兩端的4臺(tái)千斤頂在提升過(guò)程中的同步性,禁止傾斜進(jìn)檔卡死。
為選擇合理的卸載順序,將支撐內(nèi)力安全快速地傳遞給永久結(jié)構(gòu),并保證結(jié)構(gòu)在卸載過(guò)程中的變形合理、強(qiáng)度安全,對(duì)支撐系統(tǒng)卸載拆除過(guò)程進(jìn)行了全過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真模擬,對(duì)支撐進(jìn)行了反力和穩(wěn)定性驗(yàn)算,并在卸載的同時(shí)對(duì)整體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形驗(yàn)算和內(nèi)力驗(yàn)算[2]。
卸載前,在支撐頂部刀板處預(yù)先開(kāi)設(shè)卸載門(mén)洞,作為之后卸載割除部位[3]。割除要求如圖5所示。
卸載時(shí),首先在施工階段過(guò)程中按照施工方案拆除外圈立柱的臨時(shí)支撐,拆除順序?yàn)閺闹虚g往兩側(cè)逐根拆除。考慮到中圈支撐下部為混凝土立柱,在卸載過(guò)程中所承受荷載不宜過(guò)大,所以在卸載時(shí)逐步從中間往兩側(cè)進(jìn)行循環(huán)拆除,使其荷載由支撐承受轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)自行承受[4],如圖6所示。
圖6 支撐卸載順序
隨著物質(zhì)文化的不斷提高,廣大群眾對(duì)審美要求也不斷提高,設(shè)計(jì)師更是走在建筑領(lǐng)域最前端,為符合大眾的審美要求,向著大、新、奇的設(shè)計(jì)理念發(fā)展,而鋼結(jié)構(gòu)能更好地展現(xiàn)出設(shè)計(jì)師所需要表達(dá)的效果;本鋼結(jié)構(gòu)工程采用復(fù)雜空間異形管桁架結(jié)構(gòu)形式,面對(duì)工程施工工期緊、結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布不均勻、安裝精度要求高、鋼屋架跨度較大等難點(diǎn),針對(duì)性地采取了多種新工藝、新方法,很好地解決了工程中所遇到的困難,可供相關(guān)工程借鑒[5,6]。