鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
[摘要] 本文簡(jiǎn)要介紹了廈門(mén)太古四期、五期大跨度鋼結構安裝方法。從結構特點(diǎn)、現場(chǎng)條件、安裝效率等角度綜合分析，總結了移動(dòng)式承重架技術(shù)在鋼結構網(wǎng)架施工中的應用效果。
[關(guān)鍵詞] 鋼結構 安裝 機庫 承重架 移動(dòng) 施工技術(shù)
1、工程概況
廈門(mén)太古飛機維修中心四期機庫鋼結構工程，大廳網(wǎng)架采用正交正放抽空四角錐焊接球節點(diǎn)網(wǎng)架，采用三邊支承，長(cháng)170.4m，寬 75.5m。由跨內兩個(gè)大柱將大廳網(wǎng)架分為92.6m和77.8m連續兩跨，其基本網(wǎng)格分別為5.0m×4.63m、5.0m×4.863m，網(wǎng)架剖面形式呈臺階狀，結構起坡，網(wǎng)架矢高為4m~6.3m，下弦標高分別為25m和31m，鋼結構總重約2230t,見(jiàn)圖1~2。
五期機庫鋼結構工程，機庫屋蓋結構為三層棋盤(pán)形四角錐網(wǎng)架與橫跨大門(mén)的鋼拱架形成的混合空間網(wǎng)架結構。大廳網(wǎng)架覆蓋面積152m×75.5m，其基本網(wǎng)格為4.75m×5.0m，結構起坡，網(wǎng)架矢高為4.0m～7.78m；鋼拱架標高為20.75m，網(wǎng)架下弦標高27.227m。鋼結構總重約2100t。
圖1、廈門(mén)太古機庫四期機庫外景
圖2、廈門(mén)太古機庫五期機庫外景
2、安裝方法
在大跨度機庫屋蓋鋼結構工程中，通常采用結構整體提升、結構累積滑移等方法。若采用結構整體提升，考慮到大門(mén)門(mén)梁與大廳網(wǎng)架底標高相差13.20m，則需要將門(mén)梁放置于深基坑中拼裝或搭設大量的滿(mǎn)堂腳手架(如圖3)，并且提升后的結構補空相對困難，使施工質(zhì)量安全控制難，措施費用大；若采用結構累積滑移，則必須改變網(wǎng)架原設計的支承方式，必然會(huì )導致結構內力的變化和部分構件的調整，經(jīng)過(guò)了累積滑移過(guò)程，不斷增大的結構體積和重量，因牽引而產(chǎn)生一些不可逆的變形。
圖3、廈門(mén)太古機庫結構整體提升方案示意
2.1、由于現場(chǎng)場(chǎng)地狹窄，可利用面積少，綜合考慮各種施工技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)和工程工期安排等因素，決定網(wǎng)架結構采用地面小塊體組裝，扣件式腳手架與移動(dòng)式承重架共同組成作業(yè)平臺，高空單元拼裝的方法施工，如圖4。
圖4、廈門(mén)太古機庫承重架支承示意
2.2、移動(dòng)式承重架和扣件式腳手架是網(wǎng)架安裝的承重架和整體結構的臨時(shí)支承基礎，經(jīng)過(guò)精確驗算。每次承重架滑移前，安裝完成的單元必須固定，且對網(wǎng)架進(jìn)行各種施工工況下的驗算。經(jīng)過(guò)施工單位驗算及設計單位復核，網(wǎng)架在安裝過(guò)程各種工況下均是穩定的。
2.3、整個(gè)網(wǎng)架分若干個(gè)單元完成高空安裝（四期分七個(gè)單元、五期分八個(gè)單元），依次進(jìn)行，積累完成，每次滑移一個(gè)單元，要求已完成網(wǎng)架必須有一排支點(diǎn)在架子上，保證安裝單元與上一單元在同一標高安裝。
2.4、在四期工程中，移動(dòng)式承重架在安裝過(guò)程中分別要升降各一次，即由23.8m(低跨)→29.8m(高跨)→16.6m(門(mén)梁)；五期工程中，移動(dòng)式承重架在安裝過(guò)程中分別要降架兩次，即由27.1m→23.6m→15.6m（如圖5~6）。
2.5、鋼結構安裝過(guò)程如圖7~10所示。
圖5、廈門(mén)太古機庫結構安裝示意圖(一)
3、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
移動(dòng)式承重架施工技術(shù)在太古四期、五期工程中的成功應用，顯示如下優(yōu)點(diǎn)：
3.1、經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)設計，針對性強
承重架在設計時(shí)，建造模型的依據即是主結構的設計模型，故承重網(wǎng)架的支承節點(diǎn)與主結構的支承節點(diǎn)是一一對應的垂直關(guān)系，之間的距離也是根據實(shí)際需用的支承高度確定，所以支承方式合理、支承簡(jiǎn)便；受力上承重網(wǎng)架通過(guò)節點(diǎn)傳遞加載的各種荷載，受力線(xiàn)路明確，利于各種工況的受力分析和驗算，可為配套技術(shù)措施提供直接的依據。
圖6、廈門(mén)太古機庫結構安裝示意圖(二)
圖7、廈門(mén)太古機庫施工現場(chǎng)整體布置
圖8、廈門(mén)太古機庫結構高空單元安裝
圖9、廈門(mén)太古機庫屋面與結構安裝的施工流水
圖10、廈門(mén)太古機庫大門(mén)門(mén)梁結構的安裝
網(wǎng)架采用行業(yè)上通用的空間結構設計軟件進(jìn)行設計，可結合工程的實(shí)際特點(diǎn)，設計相應的結構形式、結構尺寸和支承形式，并以國家有關(guān)規范和標準為依據，進(jìn)行各種荷載組合設計、校驗，故設計科學(xué)、可靠，保證了結構應用的使用性和安全性。在太古四期、五期工程應用中，由于設計的優(yōu)化，結構與受力的配合較好，經(jīng)過(guò)數次滑移、拆裝升降，未出現過(guò)桿件彎曲、網(wǎng)架變形等情況。
3.2、減少了對主體結構受力的影響
實(shí)際上，結構積累滑移法施工是比較成熟的鋼結構施工工藝，在方案論證時(shí)，總結廈門(mén)太古二、三期網(wǎng)架施工，由于改變網(wǎng)架原設計的支承方式，加之經(jīng)過(guò)了滑移的過(guò)程以及動(dòng)荷載影響，網(wǎng)架結構內力會(huì )發(fā)生變化，變形也增加。采用移動(dòng)式承重架施工，只是承重架滑移，主體網(wǎng)架始終原位安裝而直接進(jìn)入設計狀態(tài)，施工過(guò)程對主體結構的影響可降低到最小。
3.3、安裝、拆除施工周期短，施工方便，受現場(chǎng)條件影響少
承重架桿件及配件均采用工廠(chǎng)化制作，運抵現場(chǎng)后，由專(zhuān)業(yè)施工隊伍進(jìn)行網(wǎng)架安裝，其作為一個(gè)小型的網(wǎng)架工程，一切以單項工程的要求控制其質(zhì)量及進(jìn)度，大大方便了施工和管理。
在廈門(mén)太古四期、五期工程中，因采用移動(dòng)式承重架施工技術(shù)，承重架占地面積小(僅支腿部分)，下部還可通行，隨著(zhù)承重架的移動(dòng)和主結構的逐漸增強，為水電安裝、消防等單位提供了交叉作業(yè)條件，為地坪、土建工程提供了場(chǎng)地條件。
3.4、采用合理的移動(dòng)牽引方案
由于承重架自身較輕，根據結構滑移方面的成熟經(jīng)驗，采用滾動(dòng)磨擦，手拉葫蘆牽引，即可實(shí)現勻速、平穩滑移。在廈門(mén)太古四期、五期工程中，軌道分段考慮到每單元滑移距離，按照滑移距離的模數設計軌道長(cháng)度，使得軌道利用率達到最優(yōu)。且利用軌道本身作為反力裝置進(jìn)行了滾動(dòng)滑移，僅用兩個(gè)5t手拉葫蘆牽引，操作簡(jiǎn)潔方便。
3.5、具有可回收和重復使用的特點(diǎn)，經(jīng)濟性好
四期使用的承重架在少量更換桿件、鋼球后，五期工程又使用一次；五期工程完畢后，挑選保留好的構件用做其它結構用，完全不能用的構件可按廢舊鋼材處理，具有很好的重復利用價(jià)值。
4、推廣意義
目前，我國的大跨度空間鋼結構發(fā)展勢頭良好，結構類(lèi)型眾多，施工方法多樣，移動(dòng)式承重架施工技術(shù)因其顯著(zhù)的經(jīng)濟效益、安全可靠性、重復使用性、便于綜合作業(yè)等多種優(yōu)勢，應用前景廣泛。
4.1、計算理論成熟，采用專(zhuān)業(yè)軟件設計，技術(shù)上更趨先進(jìn)、可靠，是一種新穎獨特的結構施工工法，有利于施工技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。
4.2、采用原位安裝，周邊支座的可一次性就位準確，使結構邊界約束完全符合設計，最大程度地遵循了設計意圖，不改變設計的原始受力模型，便于工程質(zhì)量控制。
4.3、移動(dòng)承重架為高空安裝作業(yè)提供了良好的作業(yè)平臺，為高空安裝作業(yè)提供了較以往更安全更可靠的生產(chǎn)條件，施工安全上更有保障，降低了施工安全風(fēng)險。
4.4、周轉使用，可移動(dòng)、多功能、多用途，便于開(kāi)展綜合作業(yè)。設計中考慮了周轉使用，從外形的可變性到增減支腿數量等條件滿(mǎn)足不同類(lèi)型結構安裝，使其應用范圍越來(lái)越廣，尤其是在大跨度平板網(wǎng)架安裝中效果最明顯。
4.5、與扣件式承重架比較，直接經(jīng)濟效益顯著(zhù)，由于縮短工期使四期、五期工程工期較一、二、三期縮短數月，為顧客方提前使用投產(chǎn)提供了條件。使業(yè)主方間接受益。
4.6、有利于標準化施工。移動(dòng)網(wǎng)架式承重架從設計、制作到安裝與網(wǎng)架結構相同，在理論與實(shí)踐方面均已成熟，對于具有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)公司(廠(chǎng))來(lái)說(shuō)易于推廣和應用。
4.7、企業(yè)在這個(gè)工程施工中，積極地投入技術(shù)力量，大力進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，施工方法上新穎獨特，已引起同行業(yè)的研究和借鑒，顯示了企業(yè)的技術(shù)實(shí)力，得到了同行的肯定和好評，為企業(yè)贏(yíng)得聲譽(yù)，取得較好的社會(huì )效益。
5、結語(yǔ)
廈門(mén)太古機庫一期網(wǎng)架采用條狀腳手架分條分塊安裝，二、三期采用網(wǎng)架滑移法施工，四、五、六期采用移動(dòng)式承重架安裝。對三種安裝方法進(jìn)行綜合比較分析，移動(dòng)式承重架安裝方法技術(shù)經(jīng)濟效果最好，其先進(jìn)性在于其可拆卸和組裝，重復使用，成本低，安全可靠，多用途，適用性強。
作者簡(jiǎn)介：劉金榮，高級工程師，任陜西建工集團機械施工有限公司副總工程師，中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )鋼結構委員會(huì )專(zhuān)家。
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