紀(jì)超超

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

隨著我國城市建設(shè)的不斷發(fā)展，大空間的設(shè)計(jì)需求也越來越多，高空露臺(tái)的設(shè)計(jì)也促使屋面吊柱倒掛系統(tǒng)的誕生，因此研究大跨度屋面與兩側(cè)懸挑倒掛柱的安裝工藝具有十分重要的意義。本文重點(diǎn)研究大跨度桁架施工安裝模擬分析[1-3]。

1 工程概況

新開發(fā)銀行項(xiàng)目于世博園A區(qū)A11-01地塊。屋頂采用大跨度鋼梁，鋼梁為帶有懸臂端的單跨簡支梁，兩側(cè)懸臂梁長11.4 m，中間屋頂大梁跨度40 m，裙房北側(cè)為滑移鉸支座，南側(cè)為固定鉸支座，懸臂梁下方為倒掛吊柱，長11 m（圖1、圖2）。

圖1 新開發(fā)銀行裙房效果圖

圖2 新開發(fā)銀行裙房模型

2 臨時(shí)支撐形式

由于現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，沒有預(yù)拼裝的空間，因此裙房屋頂鋼結(jié)構(gòu)安裝采用大梁在工廠分段制作，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置臨時(shí)支撐，高空原位拼裝的安裝方法。根據(jù)受力情況，臨時(shí)支撐設(shè)置在下方有立柱的位置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支撐對(duì)裙房屋頂大梁進(jìn)行分段，核算塔吊的性能表，確保每個(gè)分段都在起吊半徑內(nèi)且有一定安全系數(shù)，并保證每個(gè)分段有可靠的支撐點(diǎn)位[4-7]。

采用φ426 mm的臨時(shí)支撐圓管柱，下方用十字勁板作連接，上方圓管柱在相應(yīng)位置開槽，與原結(jié)構(gòu)鋼柱空開20 cm的距離，方便土建在壓型板上綁扎鋼筋及澆筑混凝土（圖3）。

支撐點(diǎn)位上方預(yù)留30 cm余量，采用H500 mm× 250 mm×14 mm×20 mm作為卸載段，由于屋頂大梁跨度很大，高達(dá)40 m，因此在屋頂大梁設(shè)計(jì)階段對(duì)構(gòu)件采取了預(yù)起拱，中心起拱高度最大達(dá)到11 cm?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)操作困難，通過與加工廠密切溝通，在加工廠出廠前已預(yù)起拱，并在加工廠進(jìn)行預(yù)拼裝。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)加工廠預(yù)拼裝的圖紙，與現(xiàn)場(chǎng)支撐點(diǎn)位的圖紙疊加復(fù)核，測(cè)算出每個(gè)支撐點(diǎn)位的距離，并根據(jù)預(yù)起拱后的高度安裝卸載段，確保了現(xiàn)場(chǎng)的安裝精度（圖4）。

圖3 臨時(shí)支撐下部節(jié)點(diǎn)

圖4 臨時(shí)支撐上部節(jié)點(diǎn)

3 Midas施工分析

布置完臨時(shí)支撐位置后，采用Midas軟件建立現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體模型，把臨時(shí)支撐的點(diǎn)位、尺寸、材質(zhì)加進(jìn)模型內(nèi)進(jìn)行施工受力驗(yàn)算。計(jì)算了整個(gè)裙房鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝流程，在此重點(diǎn)介紹裙房屋頂?shù)氖芰︱?yàn)算。

在屋頂大梁跨中有鋼柱的位置設(shè)立臨時(shí)支撐，φ426 mm×12 mm，材質(zhì)為Q345B；在兩側(cè)吊柱下方同樣也加設(shè)臨時(shí)支撐，φ245 mm×10 mm，材質(zhì)同樣為Q345B。

裙樓鋼結(jié)構(gòu)施工分為兩個(gè)階段，第一階段完成至第5層，拆除下方臨時(shí)支撐后進(jìn)行樓層的混凝土澆筑，確?，F(xiàn)場(chǎng)鋼梁在卸載完成后形變趨于穩(wěn)定，混凝土澆筑完成后不產(chǎn)生裂縫；第二階段完成至屋頂層，各層樓板混凝土在拆除支撐后方可澆筑。按本施工流程完成結(jié)構(gòu)安裝后，就結(jié)構(gòu)總體力學(xué)性能而言，與一次加載分析的結(jié)果基本一致，因此本施工流程是合理的。

4層以上區(qū)域的臨時(shí)支撐截面校核結(jié)果見圖5。計(jì)算結(jié)果表明，臨時(shí)支撐最大應(yīng)力為89 N/mm2，臨時(shí)支撐最大應(yīng)力比為0.43，小于1.0，故滿足承載力要求。

當(dāng)屋頂層鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，裙樓鋼結(jié)構(gòu)的桿件校核結(jié)果見圖6。計(jì)算結(jié)果表明，裙樓桿件最大應(yīng)力為 175 N/mm2，裙樓桿件最大應(yīng)力比為0.55，小于1.0，故滿足承載力要求。

圖5 臨時(shí)支撐應(yīng)力比驗(yàn)算

圖6 裙樓鋼結(jié)構(gòu)桿件校核

4 Revit施工模擬

項(xiàng)目開始前，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的塔吊布置圖、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸路線及材料堆場(chǎng)進(jìn)行了合理的安排。由于裙房屋頂大梁質(zhì)量最大的單根構(gòu)件為30 t，起吊機(jī)械ZSL650最大起重質(zhì)量為32 t，起吊半徑19.6 m，因此對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)的堆放位置要求十分 苛刻。

由于現(xiàn)場(chǎng)的空間十分狹小，因此一開始先確定了材料堆場(chǎng)位置和汽車運(yùn)輸通道，并用Revit軟件進(jìn)行了視頻模擬，保證了現(xiàn)實(shí)實(shí)施的可行性。

同時(shí)對(duì)堆放位置的區(qū)域進(jìn)行計(jì)算，在地下室頂板的混凝土主梁上放置臨時(shí)措施型鋼，保證裙房屋頂大梁的質(zhì)量能有效地傳至地下室混凝土柱上，確保地下室頂板的 安全。

屋頂大梁高2.7 m，屬于高中心構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)為了防止其側(cè)翻，專門用角鋼制作了一個(gè)防傾覆胎架，在周圍加上安全護(hù)欄，以確保其不會(huì)被進(jìn)出車輛碰撞或者發(fā)生自身 傾覆。

在臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)階段，考慮到單根鋼柱在裙房屋頂大梁安裝過程中可能會(huì)因受到外力影響而導(dǎo)致平面失穩(wěn)，在一側(cè)增加了柱間支撐，采用槽鋼及斜撐對(duì)此進(jìn)行加固。槽鋼由地面現(xiàn)場(chǎng)組裝好后整體安裝到位，減少了高空焊接工作量。

槽鋼除了用于柱間支撐的穩(wěn)定性外，在安裝和割除卸載段時(shí)，也用于現(xiàn)場(chǎng)掛操作平臺(tái)的鋼龍骨；另外一側(cè)采用纜風(fēng)繩加固，把所有的支撐連成一體，形成了簡易的四方架，雙重保障其臨時(shí)支撐柱的穩(wěn)定。

臨時(shí)支撐柱總高8 m，為了方便現(xiàn)場(chǎng)施工，在每個(gè)臨時(shí)支撐柱上安裝了爬梯，并在爬梯上配備了防墜器，保證了現(xiàn)場(chǎng)的施工安全。

在裙房屋頂大梁上方采用雙道生命繩，用定型化的操作平臺(tái)及腳手立桿，以便于現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)、搬運(yùn)，且可循環(huán) 利用。

在裙房安裝過程中，現(xiàn)場(chǎng)有1臺(tái)ZSL750塔吊和1臺(tái)ZSL650塔吊可同時(shí)施工。綜合考慮塔吊性能和工期原因，施工中存在1臺(tái)塔吊安裝裙房屋頂大梁，1臺(tái)塔吊補(bǔ)屋頂中間次梁的情況，因此采用Revit建模，分析模擬了2臺(tái)塔吊的現(xiàn)場(chǎng)安裝模擬情況，確保了現(xiàn)場(chǎng)屋頂鋼結(jié)構(gòu)安裝的順利進(jìn)行，也保證群塔作業(yè)時(shí)的安全性。

該項(xiàng)目是第一個(gè)信息化交付項(xiàng)目，因此在建模的過程中，每根構(gòu)件的尺寸、截面信息、深化圖紙、防腐防火涂料材質(zhì)及厚度、安裝位置等都有特定的二維碼，在施工現(xiàn)場(chǎng)方便施工管理人員查看，使現(xiàn)場(chǎng)管理更為有效便捷。

另外，每周的進(jìn)度計(jì)劃情況、技術(shù)交底記錄、安全及質(zhì)量例會(huì)情況、進(jìn)場(chǎng)材料等一系列的數(shù)據(jù)信息都將上傳至項(xiàng)目平臺(tái)上，確?，F(xiàn)場(chǎng)管理更加及時(shí)、便捷。

5 結(jié)語

本工程以新開發(fā)銀行項(xiàng)目裙房大跨度屋頂鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為對(duì)象，研究了針對(duì)市區(qū)狹小范圍內(nèi)大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝的技術(shù)措施及其對(duì)應(yīng)的施工模擬技術(shù)。另外，作為上海目前第一個(gè)信息化管理平臺(tái)，工程施工中BIM現(xiàn)場(chǎng)信息化管理技術(shù)的應(yīng)用，為以后施工現(xiàn)場(chǎng)的信息化管理奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。