单双层组合展厅的大跨度钢桁架屋盖施工技术*

2015-09-18

建筑施工 2015年8期

上海市机械施工集团有限公司上海 200072

1 工程概况

中国博览会会展综合体展厅A1为单层展厅和双层展厅的组合，屋盖长约334.2 m，宽约308 m，采用大跨度倒三角空间钢管桁架。单层展厅桁架跨度为108 m，间距18 m。双层展厅桁架跨度为54 m，间距18 m，通过跨度36 m的转换桁架承托。钢屋盖与混凝土柱顶采用铰接与滑动结合的连接方式。桁架主要受力构件材质为Q345B，最大杆型为φ650 mm×30 mm。钢结构总质量约8 860 t。

2 特点、难点分析

1）桁架截面超高、超宽，桁架分段超长、超重，构件制作、运输难度大。主展厅屋盖桁架为空间倒三角桁架，最大跨度达108 m，质量达180 t；桁架截面高4.00～6.50 m，宽4.50 m；吊装分段超长，吊装单元难以实现工厂加工制作完成后，直接运输至现场高空安装。

2）主展厅为单双层组合结构，施工机械布置、临时支撑设置难度大。

3）主展厅屋盖无留缝构造，施工过程中的温度应力控制难度高。

3 加工制作工艺

根据结构特点，空间管桁架超高、超宽、超长，无法实现工厂加工并运输至现场吊装的传统工艺。现场制订了“桁架杆件工厂预制、现场场外小拼、场内扩大组拼”的制作拼装工艺。桁架吊装单元立面分段如图1所示。

图1 标准段屋盖桁架分段（立面）示意

桁架杆件、节点板均在加工厂放样、下料、切割，散件发运至场外小拼场地进行拼装。吊装单元分成3～5段小拼单元，小拼单元长度控制在15 m，便于场内运输。小拼单元采用场外卧拼，吊装单元采用场内立拼。桁架小拼单元在场外拼装场地进行拼装，验收合格后，采用平板车拖运至场内进行扩大组拼。如图2所示[1,2]。

4 总体施工技术路线

大跨度空间倒三角桁架屋盖总体施工技术路线为：单层展厅采用2台6 000 kN履带吊跨内分区域节间综合安装，双层展厅采用2台行走式12 000 kN·m塔吊跨内分区域节间综合安装；桁架分段用格构柱支撑体系搁置；大型起重机械边吊边退，至结构边跨退出（图3）。桁架腹内有风管、空调管线等，吊装分段在场内大拼时，将相关管线在地面安装固定至桁架腹内，随桁架分段一起吊运至设计位置。

5 临时支撑设置及卸载

大跨度钢屋盖施工采用分段节间综合安装法，非完整结构体系采用刚性支承架搁置，在结构形成区间稳定体系后，再分区域卸载，最终形成完整结构体系。

图2 桁架现场拼装场地平面布置示意

图3 屋盖安装立面布置示意

单层展厅跨中刚性支撑采用格构式四方架，支架设计高度32 m；双层展厅跨中刚性支撑采用格构式三角架，设计高度20 m；辅楼顶层采用H形短钢柱。临时支撑布置如图4所示。

图4 临时支撑立面示意

屋盖分4个区卸载，受综合温度变形和结构变形的影响，分区之间设置施工缝，分区间连系杆件与连系次桁架一端铰接固定，待相邻分区均卸载完成后，再予以终固。

6 结构温度应力控制

钢屋盖施工工期跨度达1 a，温度应力对结构的影响非常明显，必须在施工过程中控制温度应力对结构的不利影响。

除前述屋盖分区施工、分区卸载、预留施工缝，以期达到温度应力释放的效果外，在结构支座的临时约束和释放上同样予以控制，避免支座提前进入工作状态[3-6]。

A1钢屋盖多跨连续桁架通过铅芯橡胶支座以及双向滑动支座与辅楼柱顶连接。为减小整个结构的温度应力，在铅芯橡胶支座锚定板表面铺设四氟板，桁架下弦连接座底板铺设不锈钢板，并将铅芯橡胶支座自锁。安装展厅钢屋盖时，桁架在支座表面可以自由滑移，从而释放了部分温度应力，且铅芯橡胶支座处于自锁状态。在安装过程中，铅芯橡胶支座不参与工作。在支座锚定板两侧焊接固定限位钢板，防止桁架在自由滑移中偏移过大，控制桁架沿其轴线方向自由滑移±40 mm，垂直于轴线方向自由滑移±10 mm。屋盖分区卸载前，选择合适的温度，将连接板底座与锚定板围焊固定，并拆除支座自锁角钢件，使铅芯橡胶支座参与工作（图5）。