文／孫石清 云南建投第四建設(shè)有限公司 云南昆明 655003

引言：

格構(gòu)柱作為當前鋼結(jié)構(gòu)施工工藝中相對簡單且施工進度快的施工工藝，目前格構(gòu)柱施工技術(shù)常見于基坑變形或格構(gòu)柱傾斜的“搶救”工藝，格構(gòu)柱整體施工效率較快，在滿足不同工程多元化需求的同時，對于提高工程施工進度及減少工程成本支出具有促進意義。格構(gòu)柱作為新型工藝，目前在具體施工使用中仍存在難點，文章以采用格構(gòu)柱法進行大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)安裝進行討論與分析，選取采用格構(gòu)柱法進行大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)安裝的實例進行討論與分析，以期為廣大學者運用采用格構(gòu)柱法進行大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)安裝提供參考與幫助。

1.案例概述

A 職業(yè)技術(shù)學院ZY 校區(qū)建設(shè)項目（以下簡稱A 工程）為鋼框架結(jié)構(gòu)，建筑高度為23.75m，總建筑面積：6179.29 m2。鋼結(jié)構(gòu)工程總量725 噸。該建筑結(jié)構(gòu)形式為雙層橢圓拋物面落地鋼網(wǎng)殼（局部為單層網(wǎng)殼），網(wǎng)格布置采用肋環(huán)型交叉桁架。底層平面縱向最大跨度79.0m，橫向最大跨度為 59.0m，網(wǎng)殼厚度為1.2m，約為短向跨度的1/50；橢圓拋物面網(wǎng)殼的底邊兩跨度之比為1.33，橫向矢高比約為1/2.5；網(wǎng)殼落地支座采用橡膠板式支座。具體可參考圖1 所示。

圖1 A 工程實例與3D 效果圖

圖2 吊裝A 工程中心桁架

2.格構(gòu)柱搭設(shè)、安裝

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)報告與工程實際情況，圍繞工程預期目標、進度及要求，對型鋼加固格構(gòu)柱施工可行性分析后編制施工方案，對施工人員進行技術(shù)交底。要求施工人員按照既定施工流程、計劃，做好立柱、立柱樁帄面圖，做好樁位軸線、定位點的設(shè)置，測量高程水準點，放線工序完成后辦理驗收手續(xù)。鉆樁操作前施工人員應(yīng)進行安全技術(shù)交底，并在操作前對現(xiàn)場施工機械設(shè)備進行檢查，以此保障整體施工安全性與質(zhì)量[1]。

2.1 格構(gòu)柱搭設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場場地標高與立柱頂標高對格構(gòu)柱進行定位與固定，結(jié)構(gòu)柱搭設(shè)應(yīng)提高立柱安裝質(zhì)量，通過科學、合理對格構(gòu)柱垂直度進行控制，以此提高整體施工質(zhì)量。在具體施工中，通過對格構(gòu)柱定位點進行確定后，施工人員安裝定位器，格構(gòu)柱安裝、就位后施工現(xiàn)場人員對格構(gòu)柱搭設(shè)的垂直度進行控制與定位，進而通過垂直度檢測合格后方可下導管。搭設(shè)完成后，根據(jù)格構(gòu)柱四邊中心坐標點進行測量放線，確保整體偏差小于10mm。本次工程施工主體高度為23.75m，為保障格構(gòu)柱吊裝安裝效率，工程現(xiàn)場施工人員根據(jù)現(xiàn)場施工條件采用先吊裝A 工程中心格構(gòu)柱及側(cè)門的方式，具體如下：

A 工程四周主桁架吊裝主要采用1#桁架→2#桁架→3#桁架→4#桁架→5#桁架→6#桁架→7#桁架→8#桁架（主桁架吊裝采用對稱吊裝）（圖3）。1#桁架與4#桁架之間、2#桁架與3#桁架之間焊接臨時支桿，保證次桁架安裝整體穩(wěn)定性、減小變形量。

圖3 A 工程四周主桁架吊裝

圖4 A 工程四周主桁架吊裝

吊裝A 工程四周主桁架吊裝順序為9#桁架→10#桁架→11#桁架→12#桁架→13#桁架→14#桁架→15#桁架→16#桁架（主桁架吊裝采用對稱吊裝）。A 工程四周主桁架，并完成屋頂中心部位圓形次桁架吊裝[2]。

A 工程四周剩余主桁架吊裝順序為主桁架吊裝采用對稱吊裝完成后，對A 工程主大門及已吊裝主桁架腹桿、A工程主大門主桁架及A 工程主大門西側(cè)主桁架腹桿等結(jié)構(gòu)進行吊裝[3]。

2.2 格構(gòu)柱安裝

A 工程格構(gòu)柱搭設(shè)采用塔吊標準節(jié)進行搭設(shè)，安裝順序：格構(gòu)柱預埋件安裝→支架標準節(jié)吊裝→標準節(jié)爬梯安裝→連接橫桿安裝→頂部安裝調(diào)節(jié)橫梁→布置臨時支墩設(shè)施→上人梯段防墜器安裝→支架預壓，格構(gòu)柱預埋件安裝施工可參考圖5 所示。

圖5 格構(gòu)柱預埋件安裝施工

格構(gòu)柱預埋件安裝施工完成后，需進行立柱樁混凝土澆筑，以確保穩(wěn)定性。此次工程采用灌注樁混凝土采用水下 C30，坍落度為 18～22cm，導管選用Ф250。

表1 立柱樁入巖具體可參考如下標準

本次工程在對格構(gòu)柱及其支撐結(jié)構(gòu)拆除中，采用20T汽車吊進行輔助拆除，實際放樣流程為拆除頂部臨時胎架、防護措施→頂部調(diào)節(jié)梁→水平橫桿、拉桿→主體標準節(jié)。

3.格構(gòu)柱加固

此次格構(gòu)柱加固采用型鋼加固格構(gòu)柱工藝，型鋼加固作為對已有鋼結(jié)構(gòu)進行加固的工藝，具體施工中主要通過型鋼材料對格構(gòu)柱進行改造與加固，提高格構(gòu)柱抗擾強度、承重能力的同時，對于提高整體施工質(zhì)量及保障工程穩(wěn)定性具有促進意義。型鋼加固格構(gòu)柱的具體施工中，可通過型鋼材料強度、塑形及人行等特點，對格構(gòu)柱承載能力、抗震能力進行加固，以此有效提高整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。目前型鋼加固格構(gòu)柱的常見工藝為加強、加固連接與加大造型及增加截面面積等方式加固。本次工程根據(jù)上述施工流程，對A 工程格構(gòu)柱展開加固，具體加固流程與思路如下：

3.1 加固材料

型鋼加固材料是保障型鋼加固質(zhì)量的關(guān)鍵。型鋼加固格構(gòu)柱施工工藝相對簡單，其材料質(zhì)量決定了型鋼加固格構(gòu)柱能否實現(xiàn)預期目標。型鋼加固前，應(yīng)對所需鋼材料進行準備，對型鋼加固材料類型、規(guī)模、數(shù)量及質(zhì)量進行確定后，結(jié)合工程格構(gòu)柱尺寸、質(zhì)量要求進行調(diào)整，以此保障各格構(gòu)柱加固效果[4]。此外，為進一步提高型鋼加固格構(gòu)柱質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)型鋼加固工藝，對焊接材料與連接方式進行合理優(yōu)化與調(diào)整，本次工程材料與設(shè)備主要如下：

為保障此次型鋼加固格構(gòu)柱施工質(zhì)量，項目部在立柱施工過程中通過加大機械設(shè)備投入力度，以此保障整體施工質(zhì)量。具體施工機械設(shè)備可參考表2 所示。

表2 施工機械設(shè)備表

鋼結(jié)構(gòu)選材應(yīng)保障鋼結(jié)構(gòu)品種、級別與規(guī)格符合設(shè)計標準與需求的同時，鋼結(jié)構(gòu)表面無明顯老銹、油污，根據(jù)工程設(shè)計標準對鋼結(jié)構(gòu)進行取樣試驗，試驗合格后方可投入使用。格構(gòu)柱角鋼強度為Q345，綴板強度為 Q235。格構(gòu)柱對接焊接中應(yīng)保障格構(gòu)柱接頭錯開，具體標準可以同一格構(gòu)柱的截面角鋼頭不超過50%，相鄰角剛錯開的位置≥50cm。角鋼接頭焊接時，角鋼側(cè)可采用銅材料段角鋼補焊。具體加工允許偏差值可參考表3 所示[5]。

表3 格構(gòu)柱加工允許偏差值

表4 型鋼切割原則

立柱樁格構(gòu)柱構(gòu)造的設(shè)計參數(shù)主要圍繞格構(gòu)柱型號表，插入鉆樁部位為3.0m，綴板中心間距為450mm。格構(gòu)柱采用場外鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工預制，原材料入場后對格構(gòu)柱質(zhì)量合格證明文件進行檢驗后，對格構(gòu)柱材料外觀進行檢驗，合格后方可入場。格構(gòu)柱主要依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗收規(guī)》GB50205-2001 及本工程型鋼加固格構(gòu)柱施工設(shè)計要求進行驗收，材料驗收合格后方可入場使用。

3.2 加固技術(shù)

型鋼加固格構(gòu)柱前應(yīng)根據(jù)建筑特征、地理條件及特色，科學合理設(shè)計出型鋼加固格構(gòu)柱加固方案。其中主要涵蓋型鋼加固格構(gòu)柱方案、加固位置、加固材料及加固結(jié)構(gòu)等。應(yīng)確定加固方案后圍繞現(xiàn)場實際情況進行加固。根據(jù)加固方案與加固結(jié)構(gòu)確定后，對型鋼進行切割，通常情況下，型鋼切割需要圍繞以下原則進行。

按照施工隊伍確定的加固方案與步驟，對格構(gòu)柱與材料進行加固。在具體加固過程中，應(yīng)保障格構(gòu)柱加固的合理性，通過對尺寸大小合理確定，確保材料結(jié)構(gòu)連接牢固、可靠，加固材料合理使用。在聯(lián)的基礎(chǔ)施工階段中，其合理性直接關(guān)系到型鋼加固格構(gòu)的穩(wěn)定性，對于整體建筑物的結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有直接影響。對此，在聯(lián)底結(jié)構(gòu)中應(yīng)保障各項施工標準符合施工要求，同時做好工藝控制，以此提高型鋼加固格構(gòu)穩(wěn)定性。具體施工以測量方向—型鋼加工—打入型鋼—槽鋼焊接—止水環(huán)施工的流程進行加固。

型鋼加固格構(gòu)柱時，如條件允許，應(yīng)盡可能停止周邊施工活動，以確保型鋼加固格構(gòu)柱施工安全。如工藝流程不允許停產(chǎn)，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)實際負荷狀態(tài)進行型鋼加固格構(gòu)柱過程中的結(jié)構(gòu)安全性能驗算，當不符合施工安全要求時，應(yīng)進行停產(chǎn)型鋼加固格構(gòu)柱。型鋼加固格構(gòu)柱設(shè)計應(yīng)與實際施工方法緊密結(jié)合，并應(yīng)采取有效措施，保證新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)對接可靠，使其形成整體共同工作。型鋼加固格構(gòu)柱施工工藝中，應(yīng)對做好預防性工作，主要針對型鋼加固格構(gòu)柱施工工藝中的安全預防措施，通過對鋼材防腐、防蝕及做好型鋼加固格構(gòu)柱產(chǎn)生的噪聲與粉塵，以此降低型鋼加固格構(gòu)柱對建筑周圍生態(tài)環(huán)境造成的影響。

3.3 型鋼加固優(yōu)勢

綜合上述分析可以看出，型鋼加固格構(gòu)柱技術(shù)具有較強的廣泛性與實用性，尤其是在我國鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。較比傳統(tǒng)混凝土加固方式而言，型鋼加固格構(gòu)柱具有直觀、實際的優(yōu)勢，且鋼結(jié)構(gòu)材料性能、強度等優(yōu)勢，使得型鋼加固格構(gòu)柱技術(shù)成為鋼結(jié)構(gòu)工程中相對常見且施工的加固方案。具體優(yōu)勢如下：

（1）有效提高鋼結(jié)構(gòu)貨物承載能力。型鋼加固格構(gòu)柱改造與加固，可以有效提高鋼結(jié)構(gòu)承載重力的同時，為鋼結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性提升提供良好基礎(chǔ)。

（2）型鋼加固格構(gòu)柱可以有效增加建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通過型鋼加固格構(gòu)柱加固與優(yōu)化，可以有效提高建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對于保障建筑結(jié)構(gòu)具有較強的抗震、抗風能力，為建筑提供安全保障具有深遠意義。

（3）型鋼加固格構(gòu)柱施工周期較比傳統(tǒng)混凝土加固方案而言具有明顯優(yōu)勢。型鋼加固格構(gòu)柱加固與改造周期短，對于縮短施工周期與降低施工成本具有促進意義。

（4）型鋼加固格構(gòu)柱實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。型鋼加固格構(gòu)柱技術(shù)具有節(jié)約施工材料與降低施工成本的同時，對于促進建筑事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。型鋼加固格構(gòu)柱材料較比傳統(tǒng)混凝土材料而言，具有較強的節(jié)能性、環(huán)保性，有利于推動我國建筑行業(yè)資源的節(jié)約與利用。

結(jié)語：

綜上所述，現(xiàn)代化社會發(fā)展趨勢下，建筑事業(yè)為我國社會經(jīng)濟發(fā)展與建設(shè)提供了有力支撐。型鋼加固格構(gòu)柱技術(shù)作為當前建筑工程加固中相對常見且使用的加固方式，為建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性提升提供了良好基礎(chǔ)。型鋼加固格構(gòu)柱加固效果具有較強的優(yōu)越性，同時型鋼加固格構(gòu)柱具有施工周期短、施工成本低等特點，是當前建筑領(lǐng)域中相對突出且優(yōu)秀的加固技術(shù)。對此，型鋼加固格構(gòu)柱技術(shù)對于提高建筑安全性、穩(wěn)定性上具有促進意義。我國學者應(yīng)加大型鋼加固格構(gòu)柱的研究，以此為我國建筑施工領(lǐng)域發(fā)展提供良好基礎(chǔ)。