張建基

（廣東省六建集團有限公司 廣東 佛山 528000）

0 前言

隨著社會的進步和建筑業(yè)的成長，為滿足中國人民對美好生活的向往，現(xiàn)代建筑更注重藝術(shù)和美觀。相對應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，采用鋼結(jié)構(gòu)可塑性更強，能實現(xiàn)富有藝術(shù)性的立體空間形態(tài)和獨特造型。鋼結(jié)構(gòu)以其受力體系簡單、自重輕、跨度大以及整體穩(wěn)定性好的特點，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑中。鋼結(jié)構(gòu)的施工是建設(shè)成功與否的關(guān)鍵，但復(fù)雜造型建筑給施工帶來諸多不便，譬如：鋼結(jié)構(gòu)尺寸隨立體空間形態(tài)的變化、不規(guī)整造型，大大增加制作和拼裝施工難度；造型鋼結(jié)構(gòu)臨時支撐架搭設(shè)困難、造型鋼結(jié)構(gòu)施工卸載時機、方式不明確等難點。

鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中，在整體結(jié)構(gòu)沒有形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)前使用臨時支撐將鋼構(gòu)件支撐固定，直至完成安裝、接口焊接，鋼結(jié)構(gòu)形成整體受力后，才將臨時支撐拆除。鋼結(jié)構(gòu)卸載的準確定義為：通過控制臨時支撐結(jié)構(gòu)頂部千斤頂?shù)南鲁粒逛摻Y(jié)構(gòu)主體逐漸脫離臨時支撐，最終進入設(shè)計受力狀態(tài)的一個過程。簡言之，卸載就是使結(jié)構(gòu)由被外力（臨時結(jié)構(gòu)提供）支撐的狀態(tài)變?yōu)橐揽孔陨沓辛Φ臓顟B(tài)。實質(zhì)上對臨時支撐結(jié)構(gòu)是卸載，而對鋼主體結(jié)構(gòu)是一個加載的過程。

鋼結(jié)構(gòu)的卸載要從結(jié)構(gòu)體系受力，卸載撓度的預(yù)判等考慮，其對結(jié)構(gòu)的安全性，建筑效果的實現(xiàn)有著非常重要的意義。立體空間鋼結(jié)構(gòu)因為鋼結(jié)構(gòu)尺寸隨造型的變化體型不一、對支撐架產(chǎn)生荷載各異，在安裝過程中對結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形等進行實時監(jiān)測、核對十分必要，應(yīng)采取信息化動態(tài)管理保證立體空間形態(tài)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在卸載過程中處于合理的受力狀態(tài)，確保結(jié)構(gòu)在卸載過程和使用狀態(tài)的安全。查閱國內(nèi)外研究鋼結(jié)構(gòu)隨著卸載過程不斷進行，鋼架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件內(nèi)力的不斷變化，甚至是從壓（拉）桿變成拉（壓）桿，這種狀況在工程之中是非常不利的現(xiàn)象。合理的受力狀態(tài)應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)材料承受能力及整體變形要求，否則可能出現(xiàn)卸載過程中鋼結(jié)構(gòu)某些單件構(gòu)件處于不安全狀態(tài)，或是最終得到的空間結(jié)構(gòu)形狀不符合設(shè)計形態(tài)。施工過程鋼結(jié)構(gòu)的受力狀況直接影響到成型鋼結(jié)構(gòu)的初始內(nèi)力、變形，直接影響到鋼結(jié)構(gòu)使用階段的性能，甚至使用壽命［1］。大型復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)，如依托項目的空間雙向曲線網(wǎng)架懸挑結(jié)構(gòu)的雨棚，由于整體面積、重量巨大，不可能采用整體吊裝施工。通常采用臨時支撐、空中拼接的方法施工，在拼裝施工后對胎架臨時支撐的卸載成為施工中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。安全卸載是鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的關(guān)鍵工序?？臻g雙向曲線網(wǎng)架施工卸載及安全控制施工技術(shù)運用有限元分析軟件，對復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)卸載進行了仿真模擬，對比多種常見鋼結(jié)構(gòu)卸載方式的做法，并通過采用合理、有效的測量、監(jiān)測手段，對復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)體系卸載全過程進行受力實體應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測，分析鋼結(jié)構(gòu)卸載過程中應(yīng)變值變化特點，形成復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)安全施工新技術(shù)。經(jīng)實際應(yīng)用證明新技術(shù)可行，并且總結(jié)多個項目的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)跨度越大、單體結(jié)構(gòu)越重，其應(yīng)用的軟件分析、監(jiān)測等施工新技術(shù)增加費用占鋼結(jié)構(gòu)總造價比例越低，成果更有利于節(jié)約工期和保證施工質(zhì)量。綜合分析采用新技術(shù)后經(jīng)濟合理，技術(shù)可靠，為類似復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工提供了相應(yīng)的理論支持和成功范例［2］。

1 項目概況

佛山某酒店位于佛山市高明區(qū)西江新城，是佛山市高明區(qū)的地標建筑。項目設(shè)計造型呈躍出水面的鯉魚的形象，鯉魚頭向上，裙樓西側(cè)的酒店正門雨棚及大堂頂蓋采用鋼結(jié)構(gòu)作魚尾造形，營造成“魚躍龍門”的地標建筑。

工程由中部28 層的塔樓和南北兩側(cè)5 層裙樓組成，平面“八”字型，塔樓建筑總高度158 m，屋面頂板高度114.3 m，其上43.7 m 高由鋼結(jié)構(gòu)組成頭向上的鯉魚造型?？傆玫?9 736 m2，總建筑面積71 321 m2，地上建筑面積57 671 m2，場地內(nèi)地勢平整，工程用鋼量大，鋼結(jié)構(gòu)總重約1 123.8 t。逼真的鯉魚造型使得塔樓三個立面表現(xiàn)為不規(guī)則的曲面，建筑外形非常復(fù)雜；垂直東立面在標高141.7 m 開設(shè)高為16.3 m，寬約為5.6 m 的洞口，形成塔樓頂部的峽口，加劇建筑外形的不規(guī)則性。工程建筑物造型新穎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于典型的復(fù)雜造型建筑，如圖1所示。

圖1 佛山某酒店造型Fig.1 Modelling of a Hotel in Foshan

本項目的特殊造型，主要通過鋼結(jié)構(gòu)進行體現(xiàn)，其中裙樓飄板鋼結(jié)構(gòu)合計92.77 t，裙樓頂部天窗鋼結(jié)構(gòu)合計約88.02 t，西立面正門雨棚及大堂頂蓋隱框幕墻鋼結(jié)構(gòu)（“魚尾”部位鋼結(jié)構(gòu)）約375 t，塔樓西立面玻璃位置幕墻鋼結(jié)構(gòu)（“魚背”部位鋼結(jié)構(gòu)）182.2 t，塔樓頂部鋼結(jié)構(gòu)（“魚頭”部位鋼結(jié)構(gòu)）354.6 t。除塔樓頂部的鋼結(jié)構(gòu)采用螺栓連接，其他鋼構(gòu)件間的連接采用對接焊接。

由于躍出水面鯉魚形象的造型需要，不同部位的面板尺寸都不一樣，為更好地體現(xiàn)出造型需要，設(shè)計過程中要準確建立鋼結(jié)構(gòu)模型，通過模型合理規(guī)劃每塊異形面板尺寸，同時與之對應(yīng)的異形龍骨的下料加工、現(xiàn)場測量放線、安裝等，都必須準確到位。本項目的異形面板約占面板總量的30%，面板的設(shè)計、安裝均需準確到位，才能更好的體現(xiàn)出本工程的造型需要。“魚尾”部位鋼結(jié)構(gòu)為空間雙向曲線網(wǎng)架（3-1軸以西交3-A 軸～3-L 軸），面積1 120 m2，9 條主龍骨采用600 mm×200 mm×10 mm 鍍鋅工字鋼，長約20 m，次龍骨采用240 mm×180 mm×10 mm、180 mm×120 mm×8 mm 等規(guī)格的鍍鋅方鋼管。共安裝168 塊223WP 雙玻璃光伏組件和224 塊190WP 雙玻璃光伏組件，雙玻璃光伏組件透光率約為30%，整個光伏系統(tǒng)總功率為80.024 kW，如圖2所示。

圖2 “魚尾”部位鋼結(jié)構(gòu)Fig.2 “Fish Tail”Part of the Steel Structure

空間雙向曲線網(wǎng)架懸挑雨棚安裝卸載是本工程重點、難點，必須對雨棚雙向曲線網(wǎng)架的卸載過程及安全控制進行研究，保證大跨度、復(fù)雜造型鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、工期和施工安全。

2 施工工藝流程

施工部署?施工模擬卸載?編制專項施工方案?卸載設(shè)備?選擇、布置?分階段卸載?卸載實時監(jiān)測?卸載工作總結(jié)

3 施工部署

鋼結(jié)構(gòu)卸載原則遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡”［3］。首先應(yīng)用ANSYS 有限元分析軟件模擬鋼結(jié)構(gòu)卸載過程，分析各支撐架的支撐反力與卸載后的沉降。結(jié)合現(xiàn)場條件制定合理的卸載方式、確定卸載分區(qū)及每個卸載行程。依據(jù)卸載點最大頂升力及卸載量，選擇施工設(shè)備的規(guī)格及布置點。確定卸載過程中每根桿件應(yīng)力和應(yīng)變，并與施工現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對比分析。最后實施分段卸載、分段總結(jié)、持續(xù)改進。

4 施工模擬卸載

“魚尾”鋼結(jié)構(gòu)由首層3-1軸上的4根鋼立柱（直徑750 mm×20 mm 鍍鋅方鋼管）、首層及4 層上的鋼立柱（400 mm×300 mm×12 mm×16 mm 鍍鋅工字鋼、400 mm×200 mm×12 mm×16 mm鍍鋅工字鋼、400 mm×300 mm×20 mm鍍鋅方鋼管）、9條主龍骨采用600 mm×200 mm×10 mm 鍍鋅工字鋼，長約20 m，次龍骨采用240 mm×180 mm×10 mm、180 mm×120 mm×8 mm等規(guī)格的鍍鋅方鋼管等構(gòu)件組成，各種鋼構(gòu)件通過焊接連接，形成連體的空間桁架，形成了穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。

臨時支撐模擬卸載在有限元分析軟件ANSYS 實現(xiàn)對卸載過程仿真模擬，傳統(tǒng)做法有支座位移法、等效桿端位移法、千斤頂單元法3種模擬方式，可以根據(jù)各項目特點進行選擇［4］。

依據(jù)本程現(xiàn)場實際，創(chuàng)建魚尾卸載結(jié)構(gòu)ANSYS計算模型，如圖3所示，仿真模擬計算分析考慮懸挑結(jié)構(gòu)預(yù)起拱工況，利用模型對卸載過程仿真模擬，得到體型、重量不一魚尾鋼結(jié)構(gòu)對支撐架各支撐點產(chǎn)生荷載的數(shù)據(jù)，以及卸載過程中支撐架各支撐點的受力變化規(guī)律，如圖4所示。

圖3 魚尾卸載結(jié)構(gòu)ANSYS計算模型Fig.3 ANSYS Calculation Model of Fishtail Unloading Structure

圖4 魚尾最大拉應(yīng)力Fig.4 Maximum Tensile Stress of Fish Tail

5 編制專項施工方案

考慮施工過程中結(jié)構(gòu)體系的變化，根據(jù)ANSYS的分析結(jié)果及工程實際情況編制專項施工方案，包括卸載方案及監(jiān)測方案。

卸載方案選擇卸載方式及確定每個支撐點卸載行程。卸載方式中常用的一般有同步卸載和多級循環(huán)卸載兩種，魚尾鋼結(jié)構(gòu)為空間雙向曲線網(wǎng)架，懸挑達16 m，經(jīng)卸載過程仿真模擬數(shù)據(jù)分析，采用多級循環(huán)卸載，其面積1 120 m2內(nèi)的主龍骨、次龍骨應(yīng)力變化較均勻、合理。依據(jù)規(guī)范《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：JGJ 7—2010》［5］規(guī)定：“在拆除支架過程中防止個別支撐點集中受力，宜根據(jù)各支撐點的結(jié)構(gòu)自重撓度值，采用分區(qū)分階段按比例下降或每部不大于10 mm 的等部下降法拆除支撐點”確定每個支撐點卸載行程。

卸載方案依據(jù)ANSYS 的分析結(jié)果及規(guī)范要求明確卸載過程主龍骨、次龍骨應(yīng)力允許范圍，確定每個支撐點卸載行程經(jīng)卸載過程仿真模擬數(shù)據(jù)分析，水平位移在鋼結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)，不能影響卸載設(shè)備在豎直狀態(tài)下安全工作。魚尾空間雙向曲線網(wǎng)架懸挑鋼結(jié)構(gòu)雨棚支撐架上各支撐點沿9條鍍鋅工字鋼主龍骨布置，經(jīng)卸載過程仿真模擬數(shù)據(jù)分析，采用多級循環(huán)卸載，分區(qū)分階段按比例下降卸載。具體把鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)分為3 段，分別進行卸載?？梢赃_到流水施工的目的。每個區(qū)域進行每步按照約定的20 mm∕次的卸載量進行分區(qū)卸載［6］。

在分區(qū)卸載下臨時支撐點卸載步內(nèi)作用反力分布和臨時支撐點卸載步內(nèi)作用反力變化如圖5、圖6所示。經(jīng)統(tǒng)計其反力分布（見圖5）較為混亂，分析原因為不對稱卸載使得越后面卸載的臨時千斤頂點的反力分布越分散。反力變化（見圖6）可以清晰地看出分區(qū)卸載的特點，本區(qū)域卸載時該區(qū)域的臨時支撐反力為直線下降而別區(qū)域的臨時支撐反力為直線上升，等到再卸載到本臨時支撐所在區(qū)域時，再把該臨時支撐所承擔(dān)的反力分配到其他未卸載完成的臨時千斤頂上。分區(qū)域卸載個別臨時千斤頂?shù)姆戳^大，最大值達到3 200 kN。雖然重分布可以把部分卸載重量分配到主體各桿件上，但是支撐的參與使得主體構(gòu)件并未吸收全部的卸載重量。分區(qū)域卸載雖然方便但是會使得內(nèi)力較大。

圖5 臨時支撐點卸載步內(nèi)作用反力分布Fig.5 Distribution of Reaction Force in Unloading Step of Temporary Support Point

圖6 臨時支撐點卸載步內(nèi)作用反力變化Fig.6 Change of Reaction Force in Unloading Step of Temporary Support Point

鋼主體構(gòu)件內(nèi)力的變化如圖7 所示，在分區(qū)卸載下由于取的4 根桿件都處于同一榻環(huán)形桁架上，當卸載該品桁架時，所有的構(gòu)件都出現(xiàn)了軸力下降的現(xiàn)象，而且從原來的受壓桿件變?yōu)榱耸芾瓨?gòu)件。所以采用分區(qū)卸載時要較為慎重，容易出現(xiàn)內(nèi)力急劇變化的情況，如果超出結(jié)構(gòu)允許范圍，必須調(diào)整分區(qū)重新復(fù)核。

圖7 鋼主體結(jié)構(gòu)卸載步內(nèi)力變化Fig.7 Internal Force Change of Steel Main Structure during Unloading

最后卸載變形分析X方向最大變形DX為10.66 mm，Y方向最大變形DY為-8.03 mm，Z方向最大變形DZ為-70.98 mm，X、Y方向的位移不大，主要是Z向的位移，滿足安全施工。

6 卸載設(shè)備選擇、布置

⑴支撐力計算：將鋼結(jié)構(gòu)所有卸載點最大頂升力進行匯總統(tǒng)計、分析。各卸載點最大頂升力計算考慮鋼結(jié)構(gòu)自重（恒荷載）、構(gòu)件活荷載（0.1 kN∕m2）、構(gòu)件合龍溫差（取±50 ℃），綜合考慮卸載順序和相關(guān)規(guī)范［7-9］允許超臨界頂升值（1～3 mm）等各因素的共同作用，得到各工況的數(shù)據(jù)并取其最不利包絡(luò)值，最終確定各頂升點最大頂升力。

卸載量計算：將所有卸載點下?lián)现颠M行統(tǒng)計［10］。

⑵設(shè)備選擇：按照各階段整體分級同步卸載的原則，根據(jù)各卸載點最大頂升力、卸載量并結(jié)合工程現(xiàn)場實際情況選擇卸載設(shè)備，包括千斤頂?shù)臄?shù)量、規(guī)格及布置位置，卸載采用多個液壓式千斤頂?shù)囊瞬捎猛娇刂葡到y(tǒng)，由主控臺、分控臺、液壓泵站等組成［1］。

依托項目卸載的懸挑雨棚跨度大且形狀復(fù)雜的，其不同區(qū)域頂升力不同千斤頂?shù)捻斏σ笠膊灰粯?。設(shè)備選擇根據(jù)不同區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的千斤頂?？紤]到在每一個分片小單元內(nèi)，頂升能力的需求相差不大，為施工方便，每一個分片小單元內(nèi)千斤頂?shù)囊?guī)格盡可能統(tǒng)一。

7 分階段卸載

7.1 施工流程

卸載前監(jiān)測數(shù)據(jù)?第一階段卸載?監(jiān)測小結(jié)?第二（……）階段卸載?監(jiān)測小結(jié)?卸載后持續(xù)監(jiān)測1周?卸載工作小結(jié)

7.2 施工準備

卸載前檢查鋼結(jié)構(gòu)（節(jié)點、支座及焊縫），所有的焊縫全部焊接完成，且按照相關(guān)規(guī)范［7-9］及設(shè)計要求完成檢查，對不合格的焊縫務(wù)必進行整改，鋼構(gòu)件應(yīng)全部合格；對支撐架進行標高引測，并在千斤頂上刻好相應(yīng)的控制刻度線，方便卸載控制速度。檢查千斤頂和對講機，防止千斤頂與鋼結(jié)構(gòu)頂死，同時進行卸載模擬預(yù)演。

7.3 魚尾空間雙向曲線網(wǎng)架懸挑鋼結(jié)構(gòu)雨棚采用逐級分步卸載，通過控制每個液壓千斤頂行程，逐級分步下降千斤頂，使懸挑鋼結(jié)構(gòu)最終脫離支撐架。按10 mm∕次的卸載量，90個千斤頂同時進行卸載。

完成準備工作，鋼構(gòu)件驗收通過后，開始卸荷。卸載過程由統(tǒng)一號令，整體啟動。由鋼結(jié)構(gòu)總負責(zé)人發(fā)出卸載口令。依據(jù)方案確定的下降釋放量，釋放千斤頂，注意“下沉量”是以千斤頂?shù)慕^對縮短量控制，不是鋼結(jié)構(gòu)的下沉量。保證千斤頂卸載同步一致是關(guān)鍵，新技術(shù)將各分級卸載步驟進一步進行分解，劃分為多個調(diào)節(jié)千斤頂活塞動作——具體做法是將各卸載點的卸載量按照每分鐘千斤頂活塞下沉量（一般是2 mm）進行平均劃分，根據(jù)現(xiàn)場條件，卸載點的卸載量越大，動作次數(shù)越多。每兩個常規(guī)動作后，各臨時支撐上的施工人員應(yīng)查看千斤頂下沉量數(shù)據(jù)。統(tǒng)計分析各卸載點下沉量，如果發(fā)現(xiàn)同步誤差超過1 mm偏差時，必須進行第一個調(diào)校卸載動作——具體做法是調(diào)整同級卸載高度偏高的千斤頂活塞，至高度偏低千斤頂活塞持平或誤差達到1 mm 以內(nèi)時，即完成第一次分級卸荷，并持續(xù)跟蹤監(jiān)測、統(tǒng)計分析各臨時支撐的支撐情況，以及各千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。第二次分級卸荷，并跟蹤監(jiān)測、統(tǒng)計分析，重復(fù)上述步驟，直至整個卸載工作同步累計誤差控制在3 mm 以內(nèi)，完成鋼結(jié)構(gòu)卸載工作［11］。

7.4 新技術(shù)采用信息化動態(tài)管理，復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)每次分階段卸載前監(jiān)測數(shù)據(jù)并記錄。首先進行第一階段卸載，卸載實時監(jiān)測、記錄，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行小結(jié)，分析下沉量等結(jié)果，評定本次卸載完成質(zhì)量，找出卸載問題（如下沉量偏差大），分析總體變化規(guī)律，提出改進措施，調(diào)整下一階段卸載方法。之后進行第二階段卸載、實時監(jiān)測，第二階段監(jiān)測分析小結(jié)……直至分階段完成卸載。卸載后持續(xù)監(jiān)測一星期，監(jiān)測符合設(shè)計、規(guī)范，變化趨于穩(wěn)定后完成監(jiān)測工作，最后進行卸載工作總結(jié)，對結(jié)構(gòu)進行評價［5］。

7.5 消除水平位移對卸載設(shè)備影響是鋼結(jié)構(gòu)卸載的重要工藝，如上文提及“卸載變形分析X方向最大變形DX為10.66 mm，Y方向最大變形DY為-8.03 mm”，其水平位移有可能破壞千斤頂，引致鋼結(jié)構(gòu)變形，甚至發(fā)生安全事故。新技術(shù)采取以下措施：應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件分析其卸載過程，模擬找到卸載過程中受水平力大的節(jié)點?，F(xiàn)場針對相應(yīng)節(jié)點，采取在液壓千斤頂頂部球鉸支座上設(shè)置兩塊聚四氟乙烯的做法，兩塊聚四氟乙烯之間的摩擦系數(shù)較小，可明顯減弱千斤頂頂部水平力，從而減少水平位移對卸載設(shè)備影響、破壞［1］。

7.6 卸載施工關(guān)鍵技術(shù)

卸載過程中分階段卸載，開始卸載量少，慢慢增加，逐步將力轉(zhuǎn)換至結(jié)構(gòu)上，保證結(jié)構(gòu)安全。具體卸載方式（把鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)分為3段），如圖8、圖9所示。

圖8 卸載平面分段Fig.8 Block of Unloading Plane （m）

逐一解除第一段承重腳手架上各段主梁上的千斤頂，使主梁受力從承重腳手架上逐漸過渡到鋼立柱及10 層鋼橫梁上。卸載釋放到位標準情況是各節(jié)點底部出現(xiàn)間隙，千斤頂仍可下降，且節(jié)點鋼構(gòu)件頂面標高不再變化。結(jié)合ANSYS 的分析結(jié)果找出應(yīng)力較大的焊縫部位，在卸載過程中，每個分級卸載步驟完成后對應(yīng)力較大的焊縫受力部位進行檢查，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)停止卸載工作，重新焊接、驗收，調(diào)整分區(qū)或下沉量，重新仿真模擬卸載工況，滿足設(shè)計相關(guān)規(guī)范［7-8］要求后繼續(xù)卸載。

第一段卸荷完成后，過一段時間測量此部位鋼梁的撓度，若高于此部位撓度限值，則組織設(shè)計人員、工程人員分析出現(xiàn)此情況的原因，找出原因并提出解決方案，若低于撓度限制，則開始下一段鋼結(jié)構(gòu)卸荷。第二段卸荷與第一段卸荷方法相同，逐一解除第二段承重腳手架上主梁上的液壓千斤頂，如撓度滿足要求，開始第三段卸荷。第三段卸荷與前兩端卸荷方法一樣。卸載完成后，按卸載時結(jié)構(gòu)實際自重作用下各點的計算撓度作為驗收依據(jù)，通過測量遠端與近端之間撓度差值，判斷卸載工作驗收是否合格。在卸載完成后還應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行詳細的測量復(fù)核。及時做結(jié)構(gòu)卸載工作過程技術(shù)資料記錄，并積極提供給后續(xù)監(jiān)測單位，確保監(jiān)測工作持續(xù)有效開展。三段卸荷完成后，還要每天定時測量整個“魚尾”鋼結(jié)構(gòu)的撓度，出現(xiàn)問題，及時解決，直至一星期監(jiān)測結(jié)果持續(xù)穩(wěn)定，“魚尾”鋼結(jié)構(gòu)完成。

8 卸載實時監(jiān)測

針對空間雙向曲線網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)卸載實時監(jiān)測及支撐架卸載實時監(jiān)測，如圖10 所示。監(jiān)測內(nèi)容包括9條鍍鋅工字鋼主龍骨結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測及應(yīng)變監(jiān)測。采用在結(jié)構(gòu)卸載點位鋼結(jié)構(gòu)上粘貼反射片，通過全站儀監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移變化的方法監(jiān)測。

圖10 魚尾卸載過程監(jiān)測Fig.10 Monitoring of Fish Tail Unloading Process

變形監(jiān)測重點是沉降數(shù)據(jù)，采用全站儀測量主龍骨卸載前后90個測點的三維坐標，計算坐標差值得到主龍骨變形和位移情況。

結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位應(yīng)變監(jiān)測首先應(yīng)分析結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位，不同結(jié)構(gòu)其自身的受力特點及對稱性不同，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件分析其卸載過程，確定卸載過程中關(guān)鍵桿件，采用表面式應(yīng)變計監(jiān)測應(yīng)力應(yīng)變，并進行焊縫監(jiān)測。為了節(jié)省資源，可考慮結(jié)構(gòu)對稱性，選擇有代表性構(gòu)件設(shè)置監(jiān)測點。

應(yīng)變監(jiān)測選用表面式應(yīng)變計及配套智能讀數(shù)儀，如圖11所示，焊縫監(jiān)測使用放大鏡對受力較大構(gòu)件進行監(jiān)測，主要節(jié)點采用磁粉檢測。

圖11 應(yīng)變計及讀數(shù)儀Fig.11 Strain Gauge and Readout

9 總結(jié)

對比仿真模擬卸載及卸載實測數(shù)據(jù)。使用AN?SYS 有限元分析軟件輸入卸載實測數(shù)據(jù)，反演、分析鋼結(jié)構(gòu)卸載過程，尋找卸載過程中關(guān)鍵構(gòu)件應(yīng)力和變形的變化范圍，找出偏差情況。由于在安裝及卸載過程中出現(xiàn)的誤差及模型本身精確程度有限，實際過程中各個臨時支撐點的變形及應(yīng)力應(yīng)變要普遍大于仿真模擬計算結(jié)果。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，在規(guī)范要求范圍內(nèi)給予模擬計算結(jié)果一定的增量作為安全系數(shù)，再與實測數(shù)據(jù)對比。

仿真模擬分析與實測數(shù)據(jù)吻合相對較好，證明鋼懸挑雨棚卸載過程與應(yīng)用ANSYS 有限元分析軟件分析采用的計算模型和方法正確。實測數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計及規(guī)范要求范圍內(nèi)證明鋼懸挑雨棚結(jié)構(gòu)安全［4］。

“雙向曲線網(wǎng)架施工卸載及安全控制施工技術(shù)”通過對不同的卸載方式進行數(shù)值仿真模擬，分析其各自特點，制定了空間雙向曲線網(wǎng)架卸載安全技術(shù)。并在工程空間雙向曲線網(wǎng)架卸載時，進行了實測以驗證仿真模擬效果。最終結(jié)合實測數(shù)據(jù)，制定了復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)安全施工技術(shù)。能夠解決卸載施工過程中存在的卸載過程不可控，網(wǎng)架內(nèi)力不明確，盲目施工導(dǎo)致安全事故的情況，同時通過該技術(shù)能夠在保障施工安全的情況下，提高復(fù)雜造型網(wǎng)架卸載施工的質(zhì)量。

綜上所述，雙向曲線網(wǎng)架施工卸載及安全控制技術(shù)，是解決雙向曲線網(wǎng)架施工卸載的新技術(shù)、新方向，工程實例應(yīng)用證明：能夠有效指導(dǎo)提高空間復(fù)雜造型鋼網(wǎng)架卸載施工，提高施工質(zhì)量；能夠有效提高復(fù)雜造型鋼網(wǎng)架卸載施工安全性，降低安全事故發(fā)生的概率；能夠提高卸載施工可控性，利于工程信息化動態(tài)管理。

本技術(shù)成果適用于本課題著重于研究復(fù)雜造型曲線鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的卸載施工，利用計算機軟件對復(fù)雜造型網(wǎng)架的卸載進行仿真模擬，選擇合理的卸載方式，采用逐步、分級的卸載方法保證了鋼結(jié)構(gòu)卸載過程中結(jié)構(gòu)受力變化的緩慢過渡。結(jié)合現(xiàn)場施工相關(guān)安全控制措施，達到提高卸載施工質(zhì)量，保障卸載施工安全的目的。具有有很強的實用性和創(chuàng)新性，行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用前景廣闊。