大跨度钢网格结构支撑体系高空转换施工技术

2016-11-12唐正辉安徽富煌钢构股份有限公司安徽合肥230088

安徽建筑 2016年2期

关键词：支撑点胎架跨度

唐正辉（安徽富煌钢构股份有限公司，安徽合肥 230088）

唐正辉（安徽富煌钢构股份有限公司，安徽合肥 230088）

文章以工程实例为背景，利用结构自身承载性能，设计了具有创新意义的悬空支撑体系，实现了上部大跨度钢网格结构高空原位拼装及卸载成型。

钢结构；支撑；卸载

1 工程概况

淮南大剧院位于淮南市山南新区淮河大道东侧，南纬一路北侧。该工程建筑设计原型为五角星，总建筑面积为2.3万m2，可容纳1280人。项目建筑功能为安徽省一流的专业性、多功能、综合性剧场和文化艺术活动中心、会议中心，建成后将成为淮南新地标性建筑。

淮南大剧院钢结构有两部分内容，一部分为是金属顶钢结构屋盖，如图1；一部分为剧院屋顶钢结构。

图1 金属顶钢结构三维图

金属顶钢结构主要采用桁架及次梁结构，其中，桁架截面高约 2m，弦杆主要截面为 H300×300× 10/16、H310×300×10/16，腹杆主要截面为H150× 150×6/8、H100×100×6/6；钢梁及钢柱截面主要为H400×400×16/20、H600×600×6/8。檩条截面主要为口300×200×12×12 、口250×200×6×6。

金属顶结构桁架梁成五角星，每榀总跨度为82.8m，分三段吊装，3HJ1和3HJ3为一段重量约为7.7t，长度为32.5 m；3HJ5为一段重量约为4.2t，长度为17.8 m；3HJ2和3HJ4为一段重量约为7.7t，长度为 32.5m。金属顶结构钢柱最大重量 8.8t，长度22.6m。

2 施工总体技术路线

钢结构施工分工程制作及现场拼装安装两项主要内容。受结构体系、现场安装条件、现场大型机械配置限制，工厂制作构件的顺序、出厂分段尺寸等受控于现场拼装安装方案。总体施工以实施结构安装为主线，同时配合现场施工进度，满足工程总体施工要求。

综合考虑业主、总包对现场进度安排及结构自身的结构体系特点，确定总体安装思路：标高为21.400m的屋顶桁架采用50t汽车吊地面拼装，然后利用300t履带吊整体吊装，屋面次梁及檩条采用塔吊吊装。屋顶金属顶桁架采用50t汽车吊地面分段拼装，然后利用300t履带吊分段吊装，空中对接拼装；钢柱利用300t履带吊吊装；屋面次梁及檩条采用塔吊吊装。

其中，屋顶金属顶钢结构安装须设置临时支撑架，支撑架布置在标高为21.400m的屋顶桁架层上实现高空转换，从而避免从看台底座搭设高约 30m的支撑架，提高施工安全性并有效降低措施费用。

主结构总体安装顺序：先安装剧院屋顶桁架梁，再安装金属顶钢柱，最后安装金属顶桁架梁。

3 临时支撑体系高空转换技术

3.1 胎架布置

采用由框撑式临时支架，本支撑设计为标准节的形式，标准节尺寸为2m（长）×2m（宽）×1.5m（高），采用Q235钢管焊接而成，标准节主肢为φ89×4钢管，同时本标准节可以拆卸为一片片式方框，运输极为方便，标准节之间采用法兰连接，故本标准节具有运输方便、拆装方便、承载力大等优点。标准节支撑如图2～4所示。

图2 标准支撑架组装示意图

图3 支撑平面布置图

图4 支撑立面布置图

3.2 胎架拆除及卸载方案

为避免屋面桁架梁承重过大，胎架在次构件安装前卸载，为了保证桁架结构在安装过程中的稳定，保证结构由施工状态缓慢过度到设计状态，结构在拆除胎架后，保证桁架的设计初始位置相吻合，同时桁架落位过程是使屋盖桁架缓慢协同空间受力的过程，此间，桁架结构发生较大的内力重分布，并逐渐过渡到设计状态。因此，桁架落位工作至关重要，必须针对不同结构和支承情况，确定合理的落位顺序和正确的落位措施，以确保桁架安全落位。为此，要遵循以下原则和规定。

3.2.1 拼装支撑点（临时胎架）拆除的原则

拆除临时支座实际就是荷载转移过程，在荷载转移过程中，必须遵循“变形协调、卸载均衡”的原则。否则有可能造成临时支撑超载失稳，或者桁架结构局部甚至整体受损。因为施工阶段的受力状态与结构最终受力状态完全不一致，必须通过施工验算，制定切实可行的技术措施，确保满足多种工况要求。

3.2.2 临时胎架的卸载方案

根据“变形协调，卸载均衡”的原则，将通过放置在支架上的可调节点支撑装置千斤顶，多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移，卸载的顺序为由中间向两边，中心对称进行。”

①在卸载过程中由于无法做到绝对同步，胎架支撑点卸载先后次序不同，其轴力必然造成增减，应根据设计要求或计算结果，在关键支架支撑点部位，必要时放置检测装置（如贴应变片）等，检测胎架支点轴力变化，确保临时支架和桁架的安全。

②在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度，设置测量控制点，在卸载全过程进行监测，并与计算结果对照，实行信息化施工管理。

③桁架增设临时胎架（拼装支点），其状况相当于给桁架增加节点荷载，而临时支座分批逐步下降，其状况相当于支座的不均匀沉降。这都将引起桁架结构内力的变化和调整。对少量杆件可能超载的情况应事先采取措施，局部加强或根据计算可事先换加强杆件。为防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分区、分阶段按比例下降或用每步不大于10mm的等步下降法拆除支撑点（临时支座）。

④卸载步骤：

a.先在支撑胎架底部的槽钢下垫好规格为δ20、δ30不同厚度的垫板；

b.在支撑胎架上的槽钢上架设千斤顶；

c.根据支撑胎架每步的卸载量，将支撑胎架的下端割除；

d.根据每次的卸载量，抽掉相应厚度的垫板；

e.千斤顶统一下降，开始卸载；

f.卸到预定位置，即垫板紧顶胎架下端槽钢后移走千斤顶，开始另一批支撑胎架的卸载工作；

g.循环反复，直至卸载完毕。

3.2.3 卸载应注意事项

①落位前需检查可调节支承装置（千斤顶）的下降行程量是否符合该点挠度值的要求、计算千斤顶行程时要考虑由于支架下沉引起行程增大的值，据此余留足够的行程余留量（应大于 50mm）。关键支撑点要增设备用千斤顶，以防应急使用。

②落位过程中要“精心组织、精心施工”，要编制专门的“落位责任制”，设总指挥和分指挥分区把关；整个落位过程在总指挥统一指挥下进行工作。操作人员要明确岗位职责，上岗后按指定位置“对号入座”。发现问题向所在区域分指挥报告，由分指挥向总指挥报告，由总指挥统一处理问题。

③用千斤顶落位时，千斤顶每次下降时间间隔应大于10min为宜，以确保结构各杆件之间内力的调整与重分布。