陳路偉 曹 輝

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概述

上海崇明體育訓(xùn)練基地游泳館屋蓋投影為矩形，軸網(wǎng)正交布置，屋面為鋼木混合結(jié)構(gòu)的筒殼結(jié)構(gòu)，筒殼的矢高為6 m，跨度45 m，結(jié)構(gòu)的中央27 m采用膠合木結(jié)構(gòu)，兩邊的9 m采用鋼結(jié)構(gòu)。游泳館縱向長(zhǎng)64 m，屋蓋筒殼兩端處的標(biāo)高為7.9 m，鋼木轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高為11.9 m，屋蓋最高處的標(biāo)高為13.9 m（圖1）。

圖1 游泳館鋼木混合結(jié)構(gòu)示意

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本工程游泳館采用由鋼、木為主導(dǎo)的2種結(jié)構(gòu)形式的組合。木構(gòu)件或木結(jié)構(gòu)起主導(dǎo)作用，并且是建筑主要表現(xiàn)形式，決定著建筑的整體結(jié)構(gòu)形式和空間造型；鋼構(gòu)件及局部鋼結(jié)構(gòu)作為輔助結(jié)構(gòu)穿插于木結(jié)構(gòu)體系中，保證主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中。通過不同材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)形式組合，最大限度地發(fā)揮各種材料的屬性，彌補(bǔ)各自的力學(xué)缺陷，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)能效的優(yōu)化。

3 鋼木結(jié)構(gòu)施工工藝

3.1 安裝總體思路

游泳館采用滿堂腳手架操作平臺(tái)。安裝步驟為：首先安裝鋼支座及鋼邊拱，然后安裝兩側(cè)鋼箱梁，再安裝中央?yún)^(qū)域木梁（圖2），待木結(jié)構(gòu)安裝完成并調(diào)整完成后將鋼結(jié)構(gòu)焊死。

針對(duì)本工程混合結(jié)構(gòu)體系，在嚴(yán)格控制鋼、木結(jié)構(gòu)在制作過程中的精度的同時(shí)，采取鋼木結(jié)構(gòu)連接處的連接板（圖3）進(jìn)行后焊的方法，解決了鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)連接難題。

圖2 鋼木結(jié)構(gòu)安裝示意

圖3 連接板示意

3.2 支撐體系設(shè)計(jì)

游泳館采用滿堂腳手架散件吊裝，腳手架操作平臺(tái)距離結(jié)構(gòu)不超過1.5 m。在進(jìn)行游泳館屋面的吊裝施工過程中，需在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置滿堂腳手架。在架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每隔6～8 m由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，在架體底部、頂部及豎向間隔不超過8 m分別設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。滿堂腳手架為鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)、防火涂料涂裝、木結(jié)構(gòu)吊裝等提供了極大的便利，同時(shí)安全可靠，為工人高空作業(yè)安全提供了保障（圖4）[1-2]。

圖4 滿堂腳手架搭設(shè)示意

1）鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，腳手與結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)處橫桿下方應(yīng)做成八字撐形式，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，將力傳到豎桿上（圖5）。

2）木結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，在木構(gòu)件兩端的腳手架立管上設(shè)置可調(diào)撐托，利用可調(diào)撐托放置木方來固定木構(gòu)件，每根木構(gòu)件通過多個(gè)點(diǎn)傳遞到腳手架立桿上（圖6）。

圖5 八字撐示意

圖6 可調(diào)撐托結(jié)構(gòu)示意

3.3 測(cè)量控制要點(diǎn)

3.3.1 測(cè)量控制難點(diǎn)

1）木梁截面尺寸較大，達(dá)到250mm×600mm，木梁總數(shù)114根，但分為10種不同長(zhǎng)度。

2）木梁布局不是傳統(tǒng)的橫平豎直，而是帶有角度、曲面的交叉形式。

3）木結(jié)構(gòu)對(duì)于精度控制要求非常高，所有連接件及連接孔為預(yù)制，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)修改和擴(kuò)孔。

3.3.2 主要應(yīng)對(duì)措施

1）施工前技術(shù)人員利用專用軟件建模，所有木梁控制螺栓孔的三維坐標(biāo)計(jì)算在冊(cè)，并且模擬計(jì)算了預(yù)起拱值，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供控制依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。

2）木梁的制作選用加拿大進(jìn)口花旗松和瑞士進(jìn)口普邦膠水，加工過程中對(duì)木梁截面尺寸、弧長(zhǎng)、弦長(zhǎng)、開孔位置、制孔精度嚴(yán)格把關(guān)，確保誤差控制在允許范圍內(nèi)。

3）由于是鋼-木混合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)施工團(tuán)隊(duì)與鋼結(jié)構(gòu)部門緊密配合，對(duì)每塊鋼插板三維坐標(biāo)提前復(fù)核，安裝時(shí)對(duì)每根木梁螺栓孔坐標(biāo)跟蹤測(cè)量，及時(shí)調(diào)整。確保每根木梁吊裝在準(zhǔn)確位置，最終順利合攏，達(dá)到預(yù)先測(cè)量控制目標(biāo)。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)安裝

利用原有ST6013塔吊配合1臺(tái)汽車吊完成所有鋼構(gòu)件的吊裝?？傮w按從中間向東、西兩側(cè)，從南北兩邊到跨中的原則依次吊裝。局部應(yīng)首先安裝外圍立柱、連梁及南北兩側(cè)外圍斜撐桿，然后安裝跨中鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)安裝好后提供測(cè)量數(shù)據(jù)移交木結(jié)構(gòu)施工參考。

1）邊拱柱：吊裝到位后利用全站儀控制牛腿中心坐標(biāo)，利用葫蘆調(diào)整到位后與支座焊接固定。

2）邊拱連梁：利用構(gòu)件端部的耳板，采用臨時(shí)安裝螺栓固定后與邊拱柱牛腿焊接。

3）跨中構(gòu)件：一端利用構(gòu)件端部的耳板，采用臨時(shí)安裝螺栓固定于已安裝的構(gòu)件上；另一自由端使用全站儀控制牛腿口坐標(biāo)，同時(shí)利用葫蘆調(diào)整到位后搭設(shè)腳手架抱箍固定于滿堂腳手架上。

腳手架的搭設(shè)需配合鋼結(jié)構(gòu)的安裝及校正，頂部橫桿標(biāo)高需配合測(cè)量精確定位，并在構(gòu)件抱箍區(qū)域設(shè)置八字撐，以確保桿件穩(wěn)定。

3.5 木結(jié)構(gòu)安裝

構(gòu)件采用ST6013塔吊提升至操作平臺(tái)的方法來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的就位安裝。吊裝前，首先核查木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)連接位置的鋼連接板坐標(biāo)，對(duì)不滿足安裝要求的鋼連接板進(jìn)行調(diào)整。木結(jié)構(gòu)梁先通過吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至腳手架操作平臺(tái)上，在木構(gòu)件兩端的腳手架立管上設(shè)置可調(diào)撐托，利用可調(diào)撐托放置木方來固定木構(gòu)件，每根木構(gòu)件通過多個(gè)點(diǎn)傳遞到腳手架立桿上，通過計(jì)算每根立桿受力情況，必須滿足腳手架立桿承載力要求，否則需增加木構(gòu)件支撐數(shù)量。豎向調(diào)節(jié)后，及時(shí)采用木墊塊填充梁與腳手架之間的間隙，保證梁及腳手架均衡受力，用鋼管和木方組合將膠合木固定牢固，使之無法移動(dòng)。

3.6 結(jié)構(gòu)主要節(jié)點(diǎn)安裝

本工程主要連接節(jié)點(diǎn)形式為鋼、木及木構(gòu)件間連接節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)處理上使用鋼板等金屬構(gòu)件進(jìn)行連接，所有五金件與木梁連接處均由工廠預(yù)制打孔，螺栓連接。這種預(yù)制技術(shù)和生產(chǎn)過程高效配合，大大縮短了建筑的施工工期，有效節(jié)約了建設(shè)成本。

3.7 結(jié)構(gòu)卸載

待整個(gè)鋼、木混合結(jié)構(gòu)安裝完成，自有結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)完整，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行卸載。

3.7.1 卸載前提

1）主體鋼結(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)的連接已經(jīng)完成，焊接質(zhì)量符合要求。

2）木結(jié)構(gòu)已安裝到位，所有螺栓均已緊固，與鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成。

3）主體鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等應(yīng)驗(yàn)收合格。

4）卸載當(dāng)天的風(fēng)力不得大于4級(jí)。

3.7.2 卸載順序

由中心向兩側(cè)呈對(duì)稱分布順序進(jìn)行卸載。安排人員對(duì)支撐鋼管按由內(nèi)向外的順序依次慢慢卸載，直至支撐鋼管與梁底分離，每對(duì)三跨鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行卸載后，用水平儀觀察卸載前做的沉降點(diǎn)并做好相應(yīng)的記錄。然后對(duì)支撐進(jìn)行拆除并移走。一旦卸載過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形大、測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值差異較大或其他意外情況，應(yīng)立即停止卸載。

3.7.3 卸載控制要點(diǎn)

1）為了使平臺(tái)結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)入設(shè)計(jì)受力狀態(tài)，該工程采用整體卸載、分步釋放的卸載方法。

2）滿堂架支撐由承載狀態(tài)變?yōu)闊o荷狀態(tài)，而主體結(jié)構(gòu)則是由安裝狀態(tài)過渡到設(shè)計(jì)受力狀態(tài)。在卸載過程中，支撐系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)體系中的受力十分復(fù)雜。

3）卸載時(shí)要統(tǒng)一指揮，保證同步，且嚴(yán)格按分批和分級(jí)大小進(jìn)行。

4）卸載前先計(jì)算好支撐點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)變形量，通過變形量確定支撐鋼管的行程，卸載到一定位置時(shí)，將支撐鋼管臨時(shí)固定，待觀察沉降點(diǎn)位置后繼續(xù)卸載。

5）卸載時(shí)要進(jìn)行跟蹤測(cè)量和監(jiān)控。

3.8 鋼木結(jié)構(gòu)施工中的協(xié)同

1）與木梁相連接的鋼梁應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)固定，以便于后期木結(jié)構(gòu)安裝過程中可對(duì)鋼梁進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)而降低鋼結(jié)構(gòu)誤差對(duì)木結(jié)構(gòu)安裝產(chǎn)生的影響。

2）鋼、木混合結(jié)構(gòu)施工中，因涉及到鋼結(jié)構(gòu)的焊接以及后續(xù)涂裝施工，這對(duì)木質(zhì)構(gòu)件的保護(hù)提出嚴(yán)格要求，通過協(xié)調(diào)各專業(yè)施工順序，盡量減少交叉施工，并合理劃區(qū)域、劃分段施工，做好木結(jié)構(gòu)的成品保護(hù)工作[3-4]。

4 結(jié)語

上海崇明體育訓(xùn)練基地游泳館鋼木混合結(jié)構(gòu)工程安裝施工難度較大，通過合理安排施工流水及吊裝設(shè)備，在施工質(zhì)量、安全、成本、工期等方面均達(dá)到預(yù)期要求。同時(shí)該工程通過了上海市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)工程驗(yàn)收，這為工程創(chuàng)優(yōu)提供了有力的保證。

但鋼木組合結(jié)構(gòu)體系在大跨度結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用在國內(nèi)外仍處于起步階段，大型鋼木組合結(jié)構(gòu)施工方法有待進(jìn)一步研究和應(yīng)用。希望本文能對(duì)今后此類鋼木混合結(jié)構(gòu)施工起到良好的參考價(jià)值。