胡杰,陳鋒,蔣永揚,李中喬 (浙江中南建設(shè)集團鋼結(jié)構(gòu)有限公司,浙江 杭州 310000)
近年來,隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長及建筑行業(yè)的興起為大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)提供了廣闊的應(yīng)用空間。大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是以桿件為基礎(chǔ),按一定規(guī)律組成網(wǎng)格,按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間架構(gòu),具有以下特點:受力合理、跨度大、穩(wěn)定性高、節(jié)省材料、應(yīng)用范圍廣、安裝簡便快速,計算成熟。該類結(jié)構(gòu)主要被應(yīng)用到干煤棚、會展中心等大空間結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計中。
某漸變橫向跨徑曲線型干煤棚工程全長400m,設(shè)兩條伸縮縫劃分為三個區(qū)域,最西側(cè)區(qū)域長度方向兩端跨徑呈漸變趨勢,跨度變化范圍在88m至144m之間,全區(qū)域高度均為42.5m。鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體采用單層正放四角錐結(jié)構(gòu)形式,主要采用螺栓球節(jié)點進行連接,網(wǎng)架頂端設(shè)置通風(fēng)氣樓,內(nèi)部設(shè)置消防炮平臺,網(wǎng)架下弦設(shè)置環(huán)形馬道,馬道高度約24m。整體結(jié)構(gòu)效果圖、分區(qū)示意圖如圖1、圖2所示。
圖1 某漸變橫向跨徑曲線型干煤棚工程效果圖
圖2 結(jié)構(gòu)整體分區(qū)域示意圖
其中A區(qū)為跨徑漸變區(qū),其結(jié)構(gòu)平面投影呈梯形狀且斜邊處網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與跨徑較小的西側(cè)面均為豎直設(shè)置,其余邊網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為弧形,其結(jié)構(gòu)內(nèi)部剖面圖如圖3、圖4所示。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下部均設(shè)有4m高混凝土擋煤墻,通過擋煤墻上的預(yù)設(shè)支座埋件使混凝土結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架球節(jié)點進行連接。
圖3 A區(qū)山墻端剖面圖1-1
圖4 A區(qū)剖面圖2-2
①網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與底部混凝土擋煤墻之間采用單支座預(yù)埋連接,網(wǎng)殼單元底部內(nèi)側(cè)球節(jié)點在施工過程中需設(shè)置臨時支撐。
②端面山墻及側(cè)邊豎直網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)隨著安裝高度增加,其面外穩(wěn)定性控制重要性不斷增加。常見方法采用拉設(shè)鋼絲繩的方式,將鋼絲繩纏繞于球節(jié)點及其連接桿件處緊固,另一端連接與地面錨固端。該方法在鋼絲繩張緊過程中存在繩索滑動、桿件變形等隱患,不利于面外穩(wěn)定性及豎直度控制。
③由于A區(qū)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)橫向跨徑漸變特點,且周圍場地受限,其安裝方式亦與后續(xù)對稱拱形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不同。若采用網(wǎng)殼分段吊裝后中部合攏的方式進行,易造成網(wǎng)殼分段外擴變形,降低后續(xù)安裝精度。
圖5 網(wǎng)殼組成單元示意圖
基于A區(qū)域網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)存在橫向跨徑漸變的特點及四周場地條件受限的實際情況,采用依靠窄端豎直山墻結(jié)構(gòu)起步支撐,從兩側(cè)向中間補桿,并后退安裝的方式進行該區(qū)域網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝。
臨時支撐經(jīng)設(shè)計計算,在相應(yīng)點位球節(jié)點下方設(shè)置,主要結(jié)構(gòu)由四塊可同步移動的頂緊板、滑槽及調(diào)節(jié)底板組成。調(diào)節(jié)地底板上設(shè)調(diào)節(jié)螺栓用以調(diào)整支撐板平整度。頂緊板同步移動用以契合球節(jié)點形狀,為安裝單元提供有效支撐。
在面外鋼絲繩拉設(shè)方面,利用螺栓球在安裝過程中的工藝孔,將其內(nèi)部進行攻絲,插入拉設(shè)桿。通過拉設(shè)桿連接穩(wěn)定鋼絲繩,避免鋼絲繩對球節(jié)點及相關(guān)桿件的破壞及變形的同時,保證垂直度的調(diào)節(jié)及面外穩(wěn)定性控制(見圖6)。
圖6 臨時支撐及鋼絲繩拉設(shè)示意圖
圖7 步驟一結(jié)構(gòu)安裝示意圖
圖8 步驟二結(jié)構(gòu)安裝示意圖
①為提高首批吊裝單元面外及平面兩維度穩(wěn)定性,將首批吊裝單元設(shè)計為包含側(cè)邊豎直結(jié)構(gòu)及山墻豎直結(jié)構(gòu)的夾角狀安裝單元,并與網(wǎng)殼底部球節(jié)點下方設(shè)臨時支撐,在設(shè)計高度位置拉設(shè)面外穩(wěn)定鋼絲繩。
②吊裝后續(xù)山墻面底部第一階段高程分塊單元,繼續(xù)加設(shè)臨時支撐架及穩(wěn)定鋼絲繩。對接完成后,采用儀器對垂直度及各節(jié)點位置進行觀測。
③將另一側(cè)曲線型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)底部第一單元與山墻第一階段完整結(jié)構(gòu)進行連接。形成底部完整網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)后,逐步向上安裝吊裝單元至第四層外旋球節(jié)點時,在山墻結(jié)構(gòu)跨度三等分位置處球節(jié)點工藝孔安插鋼絲繩拉設(shè)裝置,在豎直山墻內(nèi)外側(cè),與地面呈45°角,分別拉設(shè)兩道鋼絲繩,另一端與地面錨固端進行連接,保證山墻面外穩(wěn)定性。如箭頭所示為補桿方向。
圖9 步驟三結(jié)構(gòu)安裝示意圖
④在逐段由下至上進行吊裝的同時,在山墻兩側(cè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),以單個球節(jié)點帶弦桿為散裝單元,實行由兩側(cè)向中間進行高空散裝合龍的方式吊裝,合攏時最終以一球六桿同時進行合攏,如箭頭所示為后續(xù)安裝方向。
圖10 步驟四結(jié)構(gòu)安裝示意圖
本文闡述的漸變橫向跨徑曲線型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)成功解決了某鋼結(jié)構(gòu)干煤棚在其施工過程中所遇見的問題,順利完成了該項目施工。同時,本文對該安裝技術(shù)中所涉及的橫向跨徑漸變曲線型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝所需面外鋼絲繩拉設(shè)裝置及臨時固定裝置、安裝步驟進行詳細介紹,該安裝技術(shù)及相關(guān)安裝施工流程可以為該類建筑結(jié)構(gòu)的安裝提供參考。