秦翊超

【摘要】該機(jī)場航站樓中庭鋼結(jié)構(gòu)上部為異形鋼結(jié)構(gòu)，下部為預(yù)應(yīng)力鋼索。通過設(shè)置臨時(shí)支撐胎架、施工工況分析進(jìn)行上部鋼結(jié)構(gòu)施工，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測及預(yù)應(yīng)力損失處理進(jìn)行拉索預(yù)應(yīng)力施工，既能保證施工的安裝精度和安全性，又能提高安裝效率。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力鋼索；臨時(shí)支撐；拉索張拉；施工監(jiān)測

1、工程概況

該航站樓建筑面積82000m2，采用前列+半島式構(gòu)型，地上兩層（局部夾層），地下一層，建筑高度為24.005m。中庭鋼結(jié)構(gòu)短軸長51.215m，長軸長為54.569m，上部為弦支穹頂，下端采用銷軸與預(yù)埋支座連接，支撐點(diǎn)共6個(gè)，整個(gè)結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)與下部混凝泥土基礎(chǔ)面距離為23.475m，其下弦布置預(yù)應(yīng)力鋼索，共布置兩圈環(huán)向索，分外環(huán)向索、內(nèi)環(huán)向索，通過撐桿和徑向索連接。

2、鋼結(jié)構(gòu)安裝

2.1鋼結(jié)構(gòu)施工思路

鋼結(jié)構(gòu)工程施工時(shí)，在內(nèi)環(huán)六邊形區(qū)域及檐口無支座位置利用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)搭設(shè)臨時(shí)支撐胎架，六邊形組合構(gòu)件采用90T汽車吊整體吊裝，其余構(gòu)件利用25噸汽車吊進(jìn)行高空散拼施工。

2.2鋼結(jié)構(gòu)吊裝

臨時(shí)支撐胎架搭設(shè)完畢后，先將正六邊形環(huán)在地面進(jìn)行拼裝，再整體吊裝到支撐胎架上，復(fù)核軸線標(biāo)高，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，進(jìn)行固定。然后安裝徑向長鋼梁，以兩個(gè)長鋼梁為一個(gè)單元，安裝完成一個(gè)單元后再安裝單元內(nèi)的環(huán)形構(gòu)件。按逆時(shí)針方向安裝其他單元構(gòu)件。構(gòu)件安裝過程中進(jìn)行拉索的穿插作業(yè)，但不張拉，待鋼結(jié)構(gòu)焊接完成驗(yàn)收合格后進(jìn)行張拉。

2.3鋼結(jié)構(gòu)安裝工況分析

整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝，正六邊形環(huán)和徑向鋼梁為最重構(gòu)件。其中正六邊形重量為5.73t，而正六邊形組合為吊裝最高點(diǎn)，距離混凝土基礎(chǔ)面23.48m，正六邊形對邊距離為10.85m，可知吊點(diǎn)距離鋼梁邊緣為5.425m，計(jì)算得出吊車吊裝作業(yè)半徑為10.85m， 吊車臂長為48.20m。正六變形組合選用90t汽車吊（7.5t配重）吊裝，作業(yè)半徑為10.85m，吊車臂長為48.20m，可吊14.5t>5.73t，滿足要求。徑向鋼梁最重構(gòu)件組合為3.19t，起重高度為19.62m，由于吊車可靠近鋼梁起吊，半徑可以忽略。選用25t汽車吊臂長33m，工作半徑15m以內(nèi)最小起重量為3.9噸>3.19噸，滿足要求。

2.4鋼結(jié)構(gòu)安裝流程

汽車吊進(jìn)場→規(guī)劃吊車行走路線及安裝順序→利用全站儀找出胎架位置并制作安裝胎架→搭設(shè)六邊形環(huán)拼裝胎架并整體拼裝焊接完成→吊裝六邊形組織構(gòu)件→拼裝焊接徑向鋼梁→吊裝徑向鋼梁→吊裝相鄰徑向鋼梁→對相鄰徑向鋼梁進(jìn)行填空補(bǔ)檔→ 按上述原則逆時(shí)針安裝其他構(gòu)件。

2.5鋼結(jié)構(gòu)安裝措施

為方便現(xiàn)場吊裝，確保吊裝安全，鋼梁在工廠加工制作時(shí)，應(yīng)在鋼梁上部焊接吊耳，吊點(diǎn)到鋼梁端頭的距離為構(gòu)件總長的1/4；鋼梁吊籃采用φ12mm的圓鋼組成，待地面驗(yàn)收合格后吊至鋼梁側(cè)邊，以方便現(xiàn)場施工人員對鋼梁的安裝和校正；樓層部分鋼梁吊裝前，分別在鋼梁兩端豎向安裝一根φ48mm長度為1200mm的圓鋼防護(hù)立桿，然后在兩根立桿之間拉鋼絲繩，確保鋼梁安裝時(shí)施工人員行走安全。

3、拉索預(yù)應(yīng)力施工

3.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本工程施工的主要特點(diǎn)是：先通過弦支穹頂?shù)奶囟ńY(jié)構(gòu)關(guān)系，尋找索在無應(yīng)力狀態(tài)下的下料長度，為建立與設(shè)計(jì)相符的“力”和“形”的統(tǒng)一奠定基礎(chǔ)；索預(yù)應(yīng)力施加之前結(jié)構(gòu)具有一定剛度，柔性索、拉桿與撐桿等下部構(gòu)件可以與上部鋼結(jié)構(gòu)分開安裝；本工程預(yù)應(yīng)力張拉特點(diǎn)是通過逐步張拉環(huán)向索來施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力的施加步長應(yīng)通過事先的仿真模擬確定，以免對結(jié)構(gòu)帶來不利影響。

3.2拉索施工總體思路

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即上部結(jié)構(gòu)初步具有一定剛度，因此可先進(jìn)行上部桿件的安裝施工，然后進(jìn)行下部索桿體系的安裝及張拉施工。結(jié)合第二部分所述，下部索桿體系分為徑向拉桿、環(huán)向鋼索和豎向撐桿，下部索桿體系的施工整體順序?yàn)椋贺Q向撐桿安裝→環(huán)向鋼索安裝→徑向拉索安裝→環(huán)向鋼索張拉→局部徑向拉索張拉。預(yù)應(yīng)力的施加是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，弦支穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的施加可采用張拉環(huán)向索和張拉徑向拉索兩種方法，張拉環(huán)向索效率較高，但精度不如張拉徑向索，本工程采用張拉環(huán)向索和張拉徑向鋼拉桿相結(jié)合的方法施加預(yù)應(yīng)力，即以張拉徑向索為主，張拉環(huán)向索為輔。本工程中弦支穹頂?shù)膹埨駨姆旨墢埨?、由外往?nèi)、對稱張拉、局部調(diào)整四個(gè)原則。分級張拉：本工程屬柔性結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉需逐步實(shí)施，以免造成局部預(yù)應(yīng)力過大，影響后續(xù)的張拉施工，同時(shí)也對結(jié)構(gòu)造成不利影響；由外往內(nèi)：張拉從外環(huán)索到內(nèi)環(huán)索；對稱張拉：為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，按照對稱關(guān)系進(jìn)行張拉；局部調(diào)整：每一級拉索張拉施工完成后，根據(jù)張拉監(jiān)控及變形監(jiān)控結(jié)果，再局部調(diào)整徑向鋼拉桿的索力，以消除結(jié)構(gòu)安裝誤差對張拉施工造成的影響，直至結(jié)構(gòu)張拉施工完畢。

3.3調(diào)直與下料

為了使鋼索受荷后各股鋼絞線受力均勻，鋼索制作時(shí)下料長度要準(zhǔn)確、等長。下料采用“應(yīng)力下料法”，將開盤在200～300MPa拉應(yīng)力下的鋼絲或鋼絞線調(diào)直，可消除一些非彈性因素的影響。制作通長、水平且與索等長的槽道，平行放入鋼絞線，使其不互相交叉、扭曲，在槽道定位板處控制索的下料長度。

3.4鋼索的預(yù)張拉

鋼索的預(yù)張拉是為了消除索的非彈性變形，保證在使用時(shí)的彈性工作。預(yù)張拉在工廠內(nèi)進(jìn)行，一般選取鋼絲極限強(qiáng)度的50%～55%為預(yù)張力，持荷時(shí)間為0.5～2.0h。

3.5鋼索的防護(hù)

鋼索必須進(jìn)行表面處理，認(rèn)真除污。鋼索的長期防護(hù)采用外加PE套管的方法。這種防護(hù)方法可適應(yīng)周圍無嚴(yán)重侵蝕性的一般環(huán)境。在施工過程中，應(yīng)盡量避免對PE造成損傷，到達(dá)現(xiàn)場后，在放索過程中也要對索體進(jìn)行保護(hù)，防止其摩擦破壞。

3.6展索

鋼索安裝就位之前，在環(huán)索連接桿的正下方將索鋪展成環(huán)形，并將各標(biāo)記點(diǎn)與連接索夾一一對應(yīng)。本工程最大的拉索為 20，長約為30911mm，重約為65kg，展索的時(shí)候采用一端用提升機(jī)進(jìn)行牽引，中間布置展索小車，每5-6米布置一個(gè)小車。

3.7環(huán)索安裝就位

預(yù)應(yīng)力鋼索鋪展成型后，每隔10米設(shè)置一個(gè)就位點(diǎn)，然后采用卷揚(yáng)機(jī)或汽車吊進(jìn)行吊裝。

3.8拉索張拉

對于設(shè)計(jì)預(yù)拉力較小的拉桿，采用扭矩扳手進(jìn)行張拉。具體操作分三步進(jìn)行，第一步通過拉桿設(shè)計(jì)預(yù)拉力得出換算設(shè)計(jì)扭矩；第二步將扭矩扳手內(nèi)指針調(diào)至設(shè)計(jì)扭矩；（下轉(zhuǎn)125頁）（上接123頁）第三步便可進(jìn)行張拉施工，操作人員聽到扭矩扳手內(nèi)“咔嚓”聲響即達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)拉力，便可停止施工。對于設(shè)計(jì)預(yù)拉力較大的拉桿，應(yīng)采用液壓千斤頂進(jìn)行輔助張拉施工。本工程鋼拉桿張拉端在拉桿的中間，張拉節(jié)點(diǎn)位于徑向桿連接套筒處，施加預(yù)應(yīng)力的方法是：根據(jù)設(shè)計(jì)張拉力的值，通過油泵將油壓傳給兩個(gè)千斤頂，然后調(diào)節(jié)自身的調(diào)節(jié)套筒達(dá)到所要施加的力。由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時(shí)必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼拉桿重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼拉桿在進(jìn)行張拉時(shí)不產(chǎn)生偏心；在油泵啟動(dòng)供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼拉桿設(shè)計(jì)拉力時(shí)，超張拉5%左右，然后停止加壓。張拉時(shí)，要控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0.5min。

3.9預(yù)應(yīng)力損失及處理措施

張拉過程中預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生主要有以下原因：拉索索體松弛；拉桿體錨具回縮變形（主要是調(diào)節(jié)螺桿變形）；油壓損失；節(jié)點(diǎn)摩擦使預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失。為保證張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際張拉過程中，采取超張拉的方法，每次超張理論計(jì)算張拉力的5%。

3.10施工過程監(jiān)測

為滿足預(yù)應(yīng)力施工過程的需要，保證工程順利進(jìn)行，施工監(jiān)測布點(diǎn)時(shí)采取以下原則：應(yīng)力監(jiān)測：以拉力監(jiān)測為主，保證各類鋼索施加預(yù)應(yīng)力值與施工仿真計(jì)算得到的張拉力值相同，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測為輔助手段，監(jiān)測得出應(yīng)力比較大的桿件應(yīng)力變化，監(jiān)測手段采用千斤頂油泵直接讀數(shù)和索力測試儀進(jìn)行過程中索力測試。變形監(jiān)測：監(jiān)測結(jié)構(gòu)豎向位移，位移監(jiān)測貫穿于整個(gè)結(jié)構(gòu)的施工過程，包括安裝施工和張拉施工過程，監(jiān)測內(nèi)容為各監(jiān)測點(diǎn)的三維控制坐標(biāo)，本工程采用在六個(gè)撐桿的上、下端布置監(jiān)控點(diǎn)，通過在12個(gè)監(jiān)控點(diǎn)來監(jiān)控結(jié)構(gòu)的豎向位移和撐桿的側(cè)向位移。

結(jié)語：

本工程為機(jī)場航站樓中庭鋼結(jié)構(gòu)弦支穹頂鋼結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力施工，臨時(shí)支撐胎架的部署設(shè)置是總體施工的重要前提，弦支穹頂為柔性結(jié)構(gòu)，有“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的特點(diǎn)，張拉施工是弦支穹頂結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵，施工過程的實(shí)時(shí)檢測是保證施工過程順利進(jìn)行的重點(diǎn)，通過工程的完成，積累了施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供指導(dǎo)及借鑒。

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