馬志春

上海國(guó)際建設(shè)總承包有限公司 上海 200092

1 工程概況

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

2 施工技術(shù)路線(xiàn)

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]。

3 鋼架柱吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

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。

4 結(jié)構(gòu)整體卸載選擇及原則

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

5 結(jié)語(yǔ)

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]。