楊 偉

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建福州 350025)

1 工程概況

福州海峽國(guó)際會(huì)展中心位于福州市倉(cāng)山區(qū)，北鄰閩江，南臨福州火車南站，是國(guó)內(nèi)最大單體會(huì)展中心之一，也是亞洲第二大會(huì)展中心，于 2010年竣工投入使用。福州海峽國(guó)際會(huì)展中心由會(huì)議中心和兩個(gè)展館組成;根據(jù)需要現(xiàn)擴(kuò)建東西兩個(gè)展館，兩個(gè)場(chǎng)館均呈橢圓形(圖1)。

擴(kuò)建工程總建筑面積約46809m2，東西向?qū)?82m，南北向長(zhǎng)84m，建筑高度17m，主要為地上一層，局部為地下一層，地下建筑面積為7740m2，主要結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)。空間模型及平面布置如(圖2、圖3)所示。

圖1 福州海峽國(guó)際會(huì)展中心擴(kuò)建項(xiàng)目分布示意圖

圖2 會(huì)展中心擴(kuò)建工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)空間模型

圖3 會(huì)展中心擴(kuò)建工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)平面布置

鋼結(jié)構(gòu)桁架最高高度15.252m，支座標(biāo)高10.122m，桁架最大長(zhǎng)度約 67.694m，最大截面高度約 4.63m，最大寬度3.0m，最大單榀桁架凈重約127噸。主桁架共計(jì)23榀，2～6軸、20～24軸為兩端落地桁架，7～8軸、18～19軸一端落地一端支撐在鋼柱上，9～17軸為兩端支撐在鋼柱上。三類典型桁架如(圖4)所示。

圖4 三類典型桁架樣式

2 桁架施工方案

本工程主桁架吊裝采用大型吊機(jī)桁架整體吊裝和分段吊裝的方法[1～5]進(jìn)行吊裝，即:

(1)9～17軸9榀桁架，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝平臺(tái)上利用專用胎架進(jìn)行拼裝，并整體進(jìn)行吊裝。

(2)2～6軸和20～24軸主桁為雙側(cè)落地桁架，制作時(shí)分5段拼裝、吊裝(圖5)。中間段端部設(shè)千斤頂用以承重支撐格構(gòu)柱主桁架并調(diào)整其標(biāo)高。

圖5 雙側(cè)落地桁架分5段拼接

(3)落地桁架吊裝需用塔式扒桿支撐[7]，每榀支撐扒桿需H=12m×4組，安裝周轉(zhuǎn)需24組塔式扒桿(圖5)。

(4)桁架拼裝焊接完成后，經(jīng)自檢合格后，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，邀請(qǐng)第三方進(jìn)行焊縫檢測(cè)[7]。第一榀桁架安裝完成后防止平面外失穩(wěn)需用4根16mm鋼絲繩配合5T手拉葫蘆臨時(shí)固定在地錨上(圖6)。

圖7 中間榀主次桁架吊裝后示意圖(第9～17軸主桁架吊裝完成)

(5)第二榀安裝完成后吊車不落鉤立即安裝桁架中間的4榀次桁架，形成空間體系吊車才能落鉤。以此類推9～17軸主次桁架(圖7)。

(6)為考慮施工安全及操作空間需求，7～8，18～19軸桁架為半落地桁架，每榀需分2段進(jìn)行安裝，先進(jìn)行落地段的施工，再進(jìn)行中間拼接段吊裝;2～6，20～24軸桁架為兩端落地桁架，每榀分3段進(jìn)行安裝，同樣先進(jìn)行兩端落地段的施工，然后再進(jìn)行中間拼接段吊裝。

3 施工過(guò)程數(shù)值模擬分析

3.1 施工模擬工況分析

根據(jù)上述吊裝方案及結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對(duì)以下幾個(gè)施工工況進(jìn)行數(shù)值模擬分析。即:

模擬工況一:東西側(cè)鋼框架安裝完畢，第一榀主桁架吊裝(即第13軸主桁架整體吊裝)完畢。

模擬工況二:第12和第14軸主桁架及其間的4榀次桁架吊裝完畢。

模擬工況三:中間9榀(即9軸～17軸)主桁架，整體吊裝完畢。

模擬工況四:第8軸和18軸一端落地主桁架施工完畢，支撐架已卸載。

模擬工況五:第6軸和16軸兩端落地主桁架施工完畢，支撐架已卸載。

下面將分別對(duì)以上關(guān)鍵施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

3.2 模擬工況一

經(jīng)分析，得到結(jié)構(gòu)在自重作用下的位移云圖和組合應(yīng)力云圖如(圖8、9)。桁架最大撓度出現(xiàn)在主桁架跨中位置，撓度值為42.9mm;桁架最大拉應(yīng)力為36.4N/mm2，出現(xiàn)在主桁架跨中下弦桿位置;桁架最大壓應(yīng)力為－48.6N/mm2，出現(xiàn)在主桁架跨中上弦桿位置。以上滿足設(shè)計(jì)要求。

圖8 模擬工況一位移云圖(單位:mm)

3.2 模擬工況二

經(jīng)分析，得到結(jié)構(gòu)在自重作用下的位移云圖和組合應(yīng)力云圖(圖9、圖10)。桁架最大撓度出現(xiàn)在第13軸主桁架跨中上弦節(jié)點(diǎn)位置，撓度值為49.4mm;桁架最大拉應(yīng)力為42.8N/mm2，出現(xiàn)在第13軸主桁架跨中下弦桿位置;桁架最大壓應(yīng)力為－45.4 N/mm2，出現(xiàn)在第13軸主桁架跨中上弦桿位置。以上滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 模擬工況三

經(jīng)分析，得到結(jié)構(gòu)在自重作用下的位移云圖和組合應(yīng)力云圖(圖11、圖12)。桁架最大撓度出現(xiàn)在第17軸主桁架跨中上弦節(jié)點(diǎn)位置，撓度值為56.2mm;桁架最大拉應(yīng)力為46.8N/mm2，出現(xiàn)在第12軸主桁架端部下弦桿處;桁架最大壓應(yīng)力為－86.2N/mm2。以上滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 模擬工況四

經(jīng)分析，得到結(jié)構(gòu)在自重作用下的位移云圖和組合應(yīng)力云圖(圖13、圖14)。桁架最大撓度出現(xiàn)在第10軸主桁架跨中上弦節(jié)點(diǎn)位置，撓度值為55.3mm;桁架最大拉應(yīng)力為47.8N/mm2，出現(xiàn)在第12軸下弦桿處;桁架最大壓應(yīng)力為－63.9N/mm2。以上滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5 模擬工況五

經(jīng)分析，得到結(jié)構(gòu)在自重作用下的位移云圖和組合應(yīng)力云圖(圖15、圖16)。桁架最大撓度出現(xiàn)在第10軸主桁架跨中下弦節(jié)點(diǎn)位置，撓度值為56.3mm;桁架最大拉應(yīng)力為47.8N/mm2，出現(xiàn)在第12軸主桁架下弦桿處;桁架最大壓應(yīng)力為－60.9N/mm2。以上滿足設(shè)計(jì)要求。

圖13 模擬工況四位移云圖(單位:mm)

圖14 模擬工況四應(yīng)力云圖(單位:N/mm2)

圖16 模擬工況五應(yīng)力云圖(單位:N/mm2)

4 結(jié)論

(1)介紹了本工程空間桁架的施工方案，為考慮施工安全及操作空間需求，針對(duì)三種不同類型的主桁架采用不同的分段設(shè)計(jì)。

(2)根據(jù)施工方案及桁架的空間受力特點(diǎn)，對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵施工工況進(jìn)行模擬和分析。結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中桁架的整體變形及桿件內(nèi)力均可滿足設(shè)計(jì)要求，施工方案可行，為確保施工安全提供了依據(jù);本工程后續(xù)施工過(guò)程將進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，作者將另文介紹。

[1]李太權(quán)，蘇建成，邱國(guó)鋒.臨沂機(jī)場(chǎng)航站樓鋼管桁架施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2012，43(10):873 －876.

[2]CESS 280:2010，鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]宋國(guó)福，王海濤，張三虎.神華技術(shù)創(chuàng)新基地大跨度鋼桁架施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011，40(349):55－58

[4]李志鵬，汪仲琦，馬洪春.常州市體育場(chǎng)游泳館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋吊裝施工[J].施工技術(shù)，2009，38(3):55－57.

[5]彭斌，鄭七振，鮑永亮等.上海國(guó)際客運(yùn)中心屋面桁架整體吊裝[J].施工技術(shù)，2008，37(11):37－39

[6]楊超.鋼桁架吊裝和滑移施工技術(shù)在福建大劇院工程中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，41(2):125－129.

[7]GB50205－2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].