中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
[摘要] 本文簡要介紹了廈門太古四期、五期大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝方法。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、現(xiàn)場條件、安裝效率等角度綜合分析，總結(jié)了移動式承重架技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工中的應(yīng)用效果。
[關(guān)鍵詞] 鋼結(jié)構(gòu) 安裝 機(jī)庫 承重架 移動 施工技術(shù)
1、工程概況
廈門太古飛機(jī)維修中心四期機(jī)庫鋼結(jié)構(gòu)工程，大廳網(wǎng)架采用正交正放抽空四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，采用三邊支承，長170.4m，寬 75.5m。由跨內(nèi)兩個大柱將大廳網(wǎng)架分為92.6m和77.8m連續(xù)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(jié)構(gòu)起坡，網(wǎng)架矢高為4m~6.3m，下弦標(biāo)高分別為25m和31m，鋼結(jié)構(gòu)總重約2230t,見圖1~2。
五期機(jī)庫鋼結(jié)構(gòu)工程，機(jī)庫屋蓋結(jié)構(gòu)為三層棋盤形四角錐網(wǎng)架與橫跨大門的鋼拱架形成的混合空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。大廳網(wǎng)架覆蓋面積152m×75.5m，其基本網(wǎng)格為4.75m×5.0m，結(jié)構(gòu)起坡，網(wǎng)架矢高為4.0m～7.78m；鋼拱架標(biāo)高為20.75m，網(wǎng)架下弦標(biāo)高27.227m。鋼結(jié)構(gòu)總重約2100t。
圖1、廈門太古機(jī)庫四期機(jī)庫外景
圖2、廈門太古機(jī)庫五期機(jī)庫外景
2、安裝方法
在大跨度機(jī)庫屋蓋鋼結(jié)構(gòu)工程中，通常采用結(jié)構(gòu)整體提升、結(jié)構(gòu)累積滑移等方法。若采用結(jié)構(gòu)整體提升，考慮到大門門梁與大廳網(wǎng)架底標(biāo)高相差13.20m，則需要將門梁放置于深基坑中拼裝或搭設(shè)大量的滿堂腳手架(如圖3)，并且提升后的結(jié)構(gòu)補(bǔ)空相對困難，使施工質(zhì)量安全控制難，措施費(fèi)用大；若采用結(jié)構(gòu)累積滑移，則必須改變網(wǎng)架原設(shè)計的支承方式，必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化和部分構(gòu)件的調(diào)整，經(jīng)過了累積滑移過程，不斷增大的結(jié)構(gòu)體積和重量，因牽引而產(chǎn)生一些不可逆的變形。
圖3、廈門太古機(jī)庫結(jié)構(gòu)整體提升方案示意
2.1、由于現(xiàn)場場地狹窄，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(jié)構(gòu)采用地面小塊體組裝，扣件式腳手架與移動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、廈門太古機(jī)庫承重架支承示意
2.2、移動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(jié)構(gòu)的臨時支承基礎(chǔ)，經(jīng)過精確驗(yàn)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(yàn)算。經(jīng)過施工單位驗(yàn)算及設(shè)計單位復(fù)核，網(wǎng)架在安裝過程各種工況下均是穩(wěn)定的。
2.3、整個網(wǎng)架分若干個單元完成高空安裝（四期分七個單元、五期分八個單元），依次進(jìn)行，積累完成，每次滑移一個單元，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(biāo)高安裝。
2.4、在四期工程中，移動式承重架在安裝過程中分別要升降各一次，即由23.8m(低跨)→29.8m(高跨)→16.6m(門梁)；五期工程中，移動式承重架在安裝過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(jié)構(gòu)安裝過程如圖7~10所示。
圖5、廈門太古機(jī)庫結(jié)構(gòu)安裝示意圖(一)
3、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
移動式承重架施工技術(shù)在太古四期、五期工程中的成功應(yīng)用，顯示如下優(yōu)點(diǎn)：
3.1、經(jīng)過專業(yè)設(shè)計，針對性強(qiáng)
承重架在設(shè)計時，建造模型的依據(jù)即是主結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型，故承重網(wǎng)架的支承節(jié)點(diǎn)與主結(jié)構(gòu)的支承節(jié)點(diǎn)是一一對應(yīng)的垂直關(guān)系，之間的距離也是根據(jù)實(shí)際需用的支承高度確定，所以支承方式合理、支承簡便；受力上承重網(wǎng)架通過節(jié)點(diǎn)傳遞加載的各種荷載，受力線路明確，利于各種工況的受力分析和驗(yàn)算，可為配套技術(shù)措施提供直接的依據(jù)。
圖6、廈門太古機(jī)庫結(jié)構(gòu)安裝示意圖(二)
圖7、廈門太古機(jī)庫施工現(xiàn)場整體布置
圖8、廈門太古機(jī)庫結(jié)構(gòu)高空單元安裝
圖9、廈門太古機(jī)庫屋面與結(jié)構(gòu)安裝的施工流水
圖10、廈門太古機(jī)庫大門門梁結(jié)構(gòu)的安裝
網(wǎng)架采用行業(yè)上通用的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計，可結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)尺寸和支承形式，并以國家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，進(jìn)行各種荷載組合設(shè)計、校驗(yàn)，故設(shè)計科學(xué)、可靠，保證了結(jié)構(gòu)應(yīng)用的使用性和安全性。在太古四期、五期工程應(yīng)用中，由于設(shè)計的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)與受力的配合較好，經(jīng)過數(shù)次滑移、拆裝升降，未出現(xiàn)過桿件彎曲、網(wǎng)架變形等情況。
3.2、減少了對主體結(jié)構(gòu)受力的影響
實(shí)際上，結(jié)構(gòu)積累滑移法施工是比較成熟的鋼結(jié)構(gòu)施工工藝，在方案論證時，總結(jié)廈門太古二、三期網(wǎng)架施工，由于改變網(wǎng)架原設(shè)計的支承方式，加之經(jīng)過了滑移的過程以及動荷載影響，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力會發(fā)生變化，變形也增加。采用移動式承重架施工，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(shè)計狀態(tài)，施工過程對主體結(jié)構(gòu)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(xiàn)場條件影響少
承重架桿件及配件均采用工廠化制作，運(yùn)抵現(xiàn)場后，由專業(yè)施工隊伍進(jìn)行網(wǎng)架安裝，其作為一個小型的網(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。
在廈門太古四期、五期工程中，因采用移動式承重架施工技術(shù)，承重架占地面積小(僅支腿部分)，下部還可通行，隨著承重架的移動和主結(jié)構(gòu)的逐漸增強(qiáng)，為水電安裝、消防等單位提供了交叉作業(yè)條件，為地坪、土建工程提供了場地條件。
3.4、采用合理的移動牽引方案
由于承重架自身較輕，根據(jù)結(jié)構(gòu)滑移方面的成熟經(jīng)驗(yàn)，采用滾動磨擦，手拉葫蘆牽引，即可實(shí)現(xiàn)勻速、平穩(wěn)滑移。在廈門太古四期、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(shù)設(shè)計軌道長度，使得軌道利用率達(dá)到最優(yōu)。且利用軌道本身作為反力裝置進(jìn)行了滾動滑移，僅用兩個5t手拉葫蘆牽引，操作簡潔方便。
3.5、具有可回收和重復(fù)使用的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)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(gòu)件用做其它結(jié)構(gòu)用，完全不能用的構(gòu)件可按廢舊鋼材處理，具有很好的重復(fù)利用價值。
4、推廣意義
目前，我國的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展勢頭良好，結(jié)構(gòu)類型眾多，施工方法多樣，移動式承重架施工技術(shù)因其顯著的經(jīng)濟(jì)效益、安全可靠性、重復(fù)使用性、便于綜合作業(yè)等多種優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣泛。
4.1、計算理論成熟，采用專業(yè)軟件設(shè)計，技術(shù)上更趨先進(jìn)、可靠，是一種新穎獨(dú)特的結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確，使結(jié)構(gòu)邊界約束完全符合設(shè)計，最大程度地遵循了設(shè)計意圖，不改變設(shè)計的原始受力模型，便于工程質(zhì)量控制。
4.3、移動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(zhuǎn)使用，可移動、多功能、多用途，便于開展綜合作業(yè)。設(shè)計中考慮了周轉(zhuǎn)使用，從外形的可變性到增減支腿數(shù)量等條件滿足不同類型結(jié)構(gòu)安裝，使其應(yīng)用范圍越來越廣，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(jì)效益顯著，由于縮短工期使四期、五期工程工期較一、二、三期縮短數(shù)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(biāo)準(zhǔn)化施工。移動網(wǎng)架式承重架從設(shè)計、制作到安裝與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相同，在理論與實(shí)踐方面均已成熟，對于具有資質(zhì)的專業(yè)公司(廠)來說易于推廣和應(yīng)用。
4.7、企業(yè)在這個工程施工中，積極地投入技術(shù)力量，大力進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，施工方法上新穎獨(dú)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)贏得聲譽(yù)，取得較好的社會效益。
5、結(jié)語
廈門太古機(jī)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、六期采用移動式承重架安裝。對三種安裝方法進(jìn)行綜合比較分析，移動式承重架安裝方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最好，其先進(jìn)性在于其可拆卸和組裝，重復(fù)使用，成本低，安全可靠，多用途，適用性強(qiáng)。
作者簡介：劉金榮，高級工程師，任陜西建工集團(tuán)機(jī)械施工有限公司副總工程師，中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)委員會專家。
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