李余鴻， 王德志， 石深文， 劉 意

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100040)

0 引 言

設(shè)置臨時(shí)支撐可提高結(jié)構(gòu)的安全性，被廣泛應(yīng)用到在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中，起到臨時(shí)支撐、承受上部構(gòu)件自重以及安裝荷載的作用，為施工提供方便。本項(xiàng)目因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跨度較大，成型前結(jié)構(gòu)的弱剛性，為了滿足更大的承載力及施工安全的要求，在東連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中布設(shè)臨時(shí)支撐。

臨時(shí)支撐的卸載是結(jié)構(gòu)由施工工況轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)要求的過(guò)程，將會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，因此采用有限元分析軟件，對(duì)多種卸載方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，確定最優(yōu)卸載方案是十分必要的。合理的卸載順序?qū)ΡＷC鋼結(jié)構(gòu)從支撐狀態(tài)過(guò)渡到工程實(shí)際狀態(tài)的安全尤為重要，鋼結(jié)構(gòu)工程施工前均需對(duì)卸載順序進(jìn)行必要分析。

1 工程概況

依托工程為目前在施的九江鄱陽(yáng)湖生態(tài)科技城科創(chuàng)中心工程。本工程1#樓與2#樓及1#樓與3#樓之間為大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊，共計(jì)6層；采用空中散拼法組裝，東連廊鋼結(jié)構(gòu)重量約3 t，由下部4根φ1 400鋼管柱支撐。東連廊為框架結(jié)構(gòu)，由圓管柱、箱型柱、箱型梁、H型鋼梁及斜撐組成。東連廊支撐采用格構(gòu)式支撐形式，格構(gòu)式支撐截面尺寸為1.2 m×1.2 m，主桿件為：L140×12，腹桿為L(zhǎng)80×8，材質(zhì)均為Q235B。東連廊鋼結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 東連廊鋼結(jié)構(gòu)模型

2 臨時(shí)支撐卸載施工特點(diǎn)和施工難點(diǎn)

(1)本工程卸載區(qū)域主要為梁下部胎架，卸載作業(yè)主要有以下特點(diǎn)：

支架形式相似，結(jié)構(gòu)單一，卸載點(diǎn)空間分布規(guī)律性相近。結(jié)構(gòu)外形及臨時(shí)支撐為沿中心線對(duì)稱布置形式，卸載點(diǎn)在空間基本均衡分布。

卸載計(jì)算分析工作量大，為確保整個(gè)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)卸載后，平穩(wěn)地從支承狀態(tài)向結(jié)構(gòu)自身承受荷載的狀態(tài)過(guò)渡，通過(guò)MIDAS Gen對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行模擬進(jìn)而對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，以指導(dǎo)卸載過(guò)程的實(shí)施。

(2)臨時(shí)支撐卸載施工難點(diǎn)主要為：

施工協(xié)調(diào)指揮難度大。為了確保整個(gè)卸載過(guò)程順利實(shí)施，并且同卸載工況分析能夠相結(jié)合，對(duì)于不同區(qū)域和標(biāo)高位置的卸載能有序進(jìn)行，協(xié)調(diào)指揮的難度較大。措施：組織素質(zhì)較高的施工作業(yè)人員，在卸載前進(jìn)行詳細(xì)作業(yè)指導(dǎo)，在作業(yè)過(guò)程中采用獨(dú)立的信號(hào)(對(duì)講機(jī)使用統(tǒng)一頻道進(jìn)行統(tǒng)一指揮)。

卸載工況分析和實(shí)際結(jié)果可能存在差異。雖然在卸載前對(duì)卸載工況進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算，但實(shí)際卸載結(jié)果和理論數(shù)值必定會(huì)存在差異，對(duì)卸載過(guò)程中可能出現(xiàn)的意外情況必須做好充分準(zhǔn)備。措施：卸載部位的構(gòu)造措施要有足夠的釋放空間，在卸載過(guò)程中根據(jù)卸載測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行變形測(cè)量(并匯總成測(cè)量結(jié)果，如有必要上報(bào)監(jiān)理單位)，確保卸載完成的狀態(tài)在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)；如在卸載實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，暫停卸載，研究分析異常情況的原因，并制定相應(yīng)的對(duì)策，以確保安全。

3 卸載施工方案

東連廊共包括20個(gè)卸載點(diǎn)，如圖2所示。綜合施工條件、以往經(jīng)驗(yàn)以及成本等多方面因素，擬對(duì)臨時(shí)支撐分批進(jìn)行卸載，每批卸載2根臨時(shí)支撐。根據(jù)臨時(shí)支撐分布位置并結(jié)合結(jié)構(gòu)變形計(jì)算結(jié)果，將臨時(shí)支撐分組，見(jiàn)表1。

圖2 東連廊臨時(shí)支撐卸載點(diǎn)示意圖

卸載順序根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)形式及工程總體情況，臨時(shí)支撐的卸載和拆除分別按組依次進(jìn)行部署，進(jìn)而從中找出最優(yōu)卸載方案。本節(jié)討論了四種臨時(shí)支撐卸載方案，見(jiàn)表2。方案一為從對(duì)稱軸由外到內(nèi)(即兩邊向中間)對(duì)稱卸載，方案二為從對(duì)稱軸由內(nèi)到外(即中間向兩邊)對(duì)稱卸載，方案三為從南向北依次卸載，方案四為從設(shè)置臨時(shí)支撐的反順序進(jìn)行依次卸載?？紤]分批卸載過(guò)程，需注意在卸載過(guò)程中相鄰支撐的受力是否出現(xiàn)較大變化，結(jié)構(gòu)體系桿件的應(yīng)力是否在容許應(yīng)力范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)體系受力轉(zhuǎn)換是否穩(wěn)定。在臨時(shí)支撐的卸載拆除時(shí)，受力體系發(fā)生變化，引起荷載。本工程中，柱支撐體系和臨時(shí)支撐相互作用，臨時(shí)支撐卸載后，結(jié)構(gòu)上部荷載由框架梁及柱承擔(dān)，受力狀態(tài)發(fā)生變化，需要考慮由此而來(lái)的結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題。

表2 東連廊臨時(shí)支撐卸載方案

4 建議卸載方案

整體結(jié)構(gòu)處于使用狀態(tài)時(shí)，除了中間4根柱子組成的主體鋼框架外，還有三部分懸臂結(jié)構(gòu)，分別是南側(cè)內(nèi)部的懸挑以及北側(cè)兩端的圓弧懸挑。根據(jù)安裝過(guò)程分析結(jié)果，內(nèi)側(cè)懸臂框架的荷載主要由內(nèi)側(cè)2根柱子承擔(dān)，外側(cè)懸臂框架的荷載主要由外側(cè)的2根柱子承擔(dān)，單側(cè)懸臂框架的卸載施工對(duì)另一側(cè)懸臂框架的臨時(shí)支撐及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形影響較小。

根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，一側(cè)懸臂框架的臨時(shí)支撐卸載影響最大的是該懸臂框架固定端上下桿件的應(yīng)力及懸臂端的位移。同時(shí)，內(nèi)側(cè)懸臂框架的支撐卸載，會(huì)引起內(nèi)側(cè)懸臂框架的整體下沉，造成內(nèi)側(cè)其余支撐的反力增大；以中間主體鋼框架為支撐面，也會(huì)引起外側(cè)懸臂框架的微量上升，從而引起外側(cè)懸挑框架下支撐的反力減小。

結(jié)合有限元分析結(jié)果，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件，建議采用第一種卸載方案，即J(17,20)、 I(18,19)、 H(15,16)、 A(1,8)、 B(2,7)、 C(3,6)、 D(4,5)、 G(13,14)、 F(11,12)、 E(9,10)。按第一種卸載方案進(jìn)行，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件變形較小，受力合理，整個(gè)卸載過(guò)程中結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合九江鄱陽(yáng)湖生態(tài)科技城科創(chuàng)中心工程的大跨度鋼結(jié)構(gòu)東連廊臨時(shí)支撐卸載施工，并考慮到其臨時(shí)支撐卸載施工特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，提出了4種臨時(shí)支撐卸載方案。通過(guò)對(duì)比有限元分析結(jié)果，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件,認(rèn)為按第一種方案的卸載順序施工，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件變形較小，受力合理，整個(gè)卸載過(guò)程中結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，所以建議采用第一種卸載方案。