謝紹剛，劉洪剛，呂善勇，欒小旭，胡紅，宋蘭蘭

(1.中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100161；2.北京航空航天大學(xué)合肥創(chuàng)新研究院，安徽 合肥 230011)

1 工程概況

本工程位于安徽省合肥市，為含公共服務(wù)、科研實(shí)驗(yàn)、科研辦公等功能的高層綜合樓。該建筑地下1層，地上10層，結(jié)構(gòu)平面尺寸：243m（長）×153m（寬），地上結(jié)構(gòu)高43.5m。地下一層主要為汽庫，局部為設(shè)備用房。地上建筑分為A、B、C、D、E五個(gè)區(qū)。其中：A區(qū)為研究及擴(kuò)展功能預(yù)留區(qū)，B區(qū)為公共配套及客房區(qū)，C區(qū)、D區(qū)為科研辦公區(qū)，E區(qū)為多功能會(huì)議區(qū)。A、B、C、D四個(gè)分區(qū)主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個(gè)分區(qū)之間通過鋼桁架連接體聯(lián)系起來，如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)連廊分布圖

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)連廊用鋼量共約6500t，其中東側(cè)連廊共由4部分桁架構(gòu)成，桁架端部生根在支座上，跨度為27m；南側(cè)連廊端部與12根H型鋼骨柱相連，下部四分之一跨處設(shè)有4根十字型鋼骨柱作為支撐結(jié)構(gòu)，跨度為63m；西側(cè)連廊共由4部分桁架構(gòu)成，桁架端部生根在支座上，跨度為27m；北側(cè)連廊端部與12根H型鋼骨柱相連，跨度為63m。

2 鋼桁架安裝總體思路

結(jié)合本項(xiàng)目自身特點(diǎn)，經(jīng)過多種方案對(duì)比分析后，采用高空散拼法進(jìn)行多層大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝施工。

①先施工南北區(qū)的鋼桁架，南北區(qū)施工完成后緊接著施工東西區(qū)的鋼桁架。

②為不影響南北桁架臨時(shí)支撐的搭設(shè)，E區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)南北桁架覆蓋區(qū)域的部分不得施工，應(yīng)待臨時(shí)支撐拆除后方可施工此區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)。

③南區(qū)鋼桁架采用1臺(tái)260t履帶吊，北區(qū)鋼桁架采用1臺(tái)180t履帶吊，具體安裝時(shí)按由內(nèi)而外、由兩端向中間的順序依次進(jìn)行安裝，桁架安裝的同時(shí)應(yīng)將相應(yīng)的橫向連系梁安裝就位，以便形成一個(gè)穩(wěn)定體系。

④南區(qū)桁架安裝先安裝E軸和G軸之間的桁架，安裝完成后再安裝D軸上的桁架及D軸和E軸之間的橫向連系梁。

⑤北區(qū)桁架安裝先安裝X軸和Y軸之間的桁架，安裝完成后再安裝AB軸上的桁架及AB軸和Y軸之間的橫向連系梁。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)連廊結(jié)構(gòu)示意圖

⑥東/西區(qū)桁架安裝時(shí)先安裝5軸和6軸之間的內(nèi)桁架（或41軸和42軸之間的內(nèi)桁架），安裝完成后再安裝1軸和2軸之間的外桁架（或45軸和46軸之間的外桁架）。

⑦南區(qū)E軸和G軸之間的桁架安裝至標(biāo)高+30.400時(shí)，后續(xù)先安裝18軸和21軸、28軸和31軸之間的桁架，然后再安裝21軸和28軸之間對(duì)應(yīng)標(biāo)高+30.400以上的鋼桁架。

3 吊裝機(jī)械布置及性能

南/東區(qū)鋼桁架均采用1臺(tái)260t履帶吊（固定副臂工況，主臂63m，副臂18m，副臂安裝角度10°）進(jìn)行吊裝，北/西區(qū)鋼桁架均采用1臺(tái)180t履帶吊（固定副臂工況，主臂65m，副臂13m，副臂安裝角度10°）進(jìn)行吊裝。

4 臨時(shí)支撐平面布置

本工程所有格構(gòu)支撐均采用1.5m×1.5m的裝配式支撐，根據(jù)需要可組合成不同的高度，同時(shí)也具備拆解方便的特點(diǎn)，該支撐由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間以螺栓相連接，臨時(shí)支撐上部設(shè)置支撐平臺(tái)，下部設(shè)置支撐平臺(tái)（或路基箱）頂部采用支撐小胎架調(diào)節(jié)。

圖3 裝配式格構(gòu)支撐實(shí)況圖

5 履帶吊吊裝行走通道及加固措施

受結(jié)構(gòu)自身造型的影響，履帶吊需在首層樓面上行走和吊裝作業(yè)，吊車作業(yè)過程中的全部荷載將直接傳到梁柱上，因此吊車行走區(qū)域的樓板需進(jìn)行加固處理。

本工程擬采取以下的路線來傳遞施工荷載：履帶吊（含構(gòu)件）→平行于行走方向的路基箱→垂直于行走方向的路基箱→0.5m×0.5m的鋼筋混凝土墊塊→鋼筋混凝土梁→獨(dú)立鋼管支撐（?402×20）→混凝土大底板。

獨(dú)立鋼管頂焊接封頭板，封頭板尺寸不小于PL20mm×450mm×450mm，材質(zhì)Q235B；獨(dú)立管下方設(shè)有輔助埋件，此埋件應(yīng)預(yù)埋于混凝土大底板內(nèi)。

6 施工過程模擬分析

通常設(shè)計(jì)單位對(duì)結(jié)構(gòu)的分析是在建立整體結(jié)構(gòu)模型之后，同時(shí)施加荷載來進(jìn)行的。但實(shí)際上建筑物是分區(qū)分部進(jìn)行施工的，且即使是相同的部分也會(huì)存在施工順序和加載條件的不同。這種施工狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)體系和原設(shè)計(jì)狀態(tài)結(jié)構(gòu)體系的不同，會(huì)導(dǎo)致原設(shè)計(jì)分析結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)效應(yīng)存在差異。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系隨工程進(jìn)度而變化時(shí)，構(gòu)件的內(nèi)力處于動(dòng)態(tài)調(diào)整階段，其最大變形和應(yīng)力有可能發(fā)生在施工階段，因此為了預(yù)測(cè)施工階段的變形和應(yīng)力變化，進(jìn)行施工階段分析是十分必要的。根據(jù)施工方案，采用有限元軟件MIDAS/Gen 2017對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的施工全過程進(jìn)行模擬分析。

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)主要為鋼框架和空間桁架結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)總體施工方案和安裝順序，各部位鋼結(jié)構(gòu)采用分段吊裝再輔以臨時(shí)支撐高空安裝的方式，進(jìn)行施工模型計(jì)算。計(jì)算荷載為結(jié)構(gòu)自重，支座等邊界條件按實(shí)際施工情況考慮。

圖4 模擬分析示意圖

圖5 鋼結(jié)構(gòu)連廊實(shí)景圖

7 鋼結(jié)構(gòu)卸載

7.1 卸載原則

本工程在鋼結(jié)構(gòu)施工安裝完成、驗(yàn)收合格后，即開始結(jié)構(gòu)的卸載施工。結(jié)構(gòu)卸載是將鋼結(jié)構(gòu)從支撐受力狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換到自由受力狀態(tài)的過程，即在保證現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐體系整體受力安全的基礎(chǔ)上，主體結(jié)構(gòu)由施工安裝狀態(tài)順利過渡到設(shè)計(jì)狀態(tài)。

本工程卸載方案遵循卸載過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力與變形協(xié)調(diào)、均衡、變化過程緩和、結(jié)構(gòu)多次循環(huán)微量下降并便于現(xiàn)場(chǎng)施工操作，即“分級(jí)、均衡、緩慢”的原則來實(shí)現(xiàn)。

7.2 卸載順序

對(duì)于上下均設(shè)有臨時(shí)支撐的先卸載上部臨時(shí)支撐，然后再卸載下部臨時(shí)支撐；對(duì)于同一高度區(qū)間的臨時(shí)支撐先拆除中間的再拆除兩側(cè)的。

7.3 卸載方法

卸載操作主要采取對(duì)支撐頂部的胎架模板割除的辦法進(jìn)行，根據(jù)支撐位置的卸載位移量控制每次割除的高度△H（每次割除量控制在3～5mm）直至完成某一步的割除后結(jié)構(gòu)不再產(chǎn)生向下的位移后拆除支撐；在支撐卸載過程中注意監(jiān)測(cè)變形控制點(diǎn)的位移量，如出現(xiàn)較大偏差時(shí)應(yīng)立即停止，會(huì)同各相關(guān)單位查出原因并排除后繼續(xù)進(jìn)行。

8 結(jié)語

當(dāng)前，多層大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊施工技術(shù)已經(jīng)較為成熟，可選方案多樣，各類技術(shù)也都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。項(xiàng)目施工需結(jié)合自身特點(diǎn)，從安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過方案對(duì)比分析選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。在整個(gè)方案設(shè)計(jì)過程中，要充分利用有限元分析軟件，進(jìn)行模擬施工分析，得到有力的數(shù)據(jù)支撐，確保技術(shù)方案安全可靠。