大跨度空间网壳卸载施工技术研究与应用

黄华 李勇 尧华峰

(中建四局第四建筑工程有限公司 福建厦门 361004)

大跨度空间网壳卸载施工技术研究与应用

黄华 李勇 尧华峰

(中建四局第四建筑工程有限公司 福建厦门 361004)

随着节能与绿色建筑不断发展和创新，大量网壳结构用于工程实践，由于结构形式多样、多采用复杂的弯扭构件和异形构件，施工难度很大，为后期支撑结构卸载施工安全提出了更大的挑战。研究通过采用有限元计算软件ANSYS仿真分析了大跨度空间网壳拆模卸载施工技术，认真分析了监测数据，确保施工过程整体结构安全稳定。卸载是网壳结构施工的关键环节，研究通过卸载模拟计算，并简要描述了分步分级卸载过程。

网壳结构 ；格构支撑 ；施工安全；挠度

1 工程概况

厦门东海火炬科技园工程位于厦门市集美区与同安区的交界处，紧邻滨海西大道东海火炬科技园，总建筑面积36 286.818m2，地上2层，地下2层。建筑总高度：15.30m，由SOHO办公、地下车库及设备用房等组成。

项目用地呈近半月牙形，其中主楼位于整个科技园区的核心位置，建筑主体以厦门市花三角梅为喻意，整个建筑平面近似Y字形，为三瓣花瓣展开的建筑形状，其中地上2层中部区域为采光天窗。主楼为大跨度空间结构[1]，建筑的各个立面及屋顶由十几个连为一体的复杂曲面构成，地上空间网壳结构平面呈曲边三角形，宽68m，长52m，最高点标高15.3m，且仅由3个角点支承，立面、屋顶构件均为空间弯扭构件，网壳构件主要采用了空间弯扭箱型钢梁截面、空间弯扭五边形钢梁截面形式[2]，钢构件最厚板厚达60mm，网壳结构具体形式如图1～图3所示。

图1 网壳结构轴测图

图2 网壳结构立面示意图

图3 网壳结构平面示意图

图4 格构支撑架布置图

图5 标准节示意图

图6 三立杆式格构支撑架示意图

该工程上部钢结构网壳分块位置处搭设格构支撑架，曲面网壳在地面拼装成吊装单元，采用履带吊吊装到位，下部设置支撑架临时固定，根据网壳结构的环梁分段位置、吊装分块单元位置情况、吊装过程中的安全性、支撑架尽量设置在土建混凝土柱和混凝土梁上，减少对土建结构安全带来的影响，网壳结构施工用格构支撑架布设。

1.1格构支撑架布置位置

(1)主环梁采用“工厂分段、现场分段吊装、高空对接”的施工方法进行施工，分段对接时设格构支撑架，如图4所示。

(2)曲面网壳采用“工厂下料、加工，散件发运至现场，现场分块拼装、分块吊装、高空对接”的施工方法进行施工，分块对接时设格构支撑架[3]。

(3)格构支撑架分为两种类型，其中一种是标准节支撑架，布设在中间部位；另一种是三立杆格构支撑架，布设在周边环梁部位。

根据崇礼水文站实测和调查洪峰流量系列，采用皮尔逊III型曲线进行频率适线，得到10年、30年一遇设计洪水成果，并与本次暴雨推求设计洪水成果进行比较，如表5。

(4)标准节支撑架

由预先焊接好的4片平面桁架组成，现场安装时主要采用螺栓连接，可以灵活进行组合，同时运输方便，标准节尺寸为1.0m(长)×1.0m(宽)×1.5m(高),如图5所示。标准节支撑架立杆采用Φ89mm×4.0mm钢管，腹杆采用Φ60mm×3.5mm钢管制作，材质为Q235B。

(5)三立杆式格构支撑架

拼装完毕后，有一个拆除支撑架的过程，实质上是支撑架卸载，结构自身承受总体内力的过程。由于支撑架数量大，根据现场实际无法实现同步落架卸载，需要实现分批分阶段卸载。

1.2格构支撑架顶部构造措施

(1)标准节支撑架顶部设分配梁，截面规格为HW250mm×250mm×14mm×14mm，材质为Q345B,如图7所示。

Protection Schemes of Submarine Power Cables in Offshore Wind Farm SU Rong,YUAN Guokai(121)

(2)三立杆格构支撑架顶部设分配梁，截面规格为方钢300mm×220mm×25mm，材质为Q345B,如图8所示。

1.3网壳结构地面拼装

曲面网壳在地面拼装成吊装单元，根据现场实际情况，主楼地面结构下方相应位置处的模板支撑体系应暂不拆除施工，待网壳结构全部安装施工完毕，结构卸载完成后再拆除该区域模板支撑架体系。

2 网壳结构卸载方案选择

常规的网壳结构设计过程中，结构一次成型、所有杆件同步受力，而大跨度复杂空间结构不同于常规结构，采取分段施工，通过分批安装来调整受力较大的杆件内力，故存在一个体系转换的问题[4]。

网壳结构拼装后分块吊装时，所有结构构件的自重作用在支撑架上，结构本身并不承受总体荷载，而仅发生支撑点之间的局部内力。

三立杆式格构支撑架的立杆分别为Φ402mm×10mm钢管、Φ114mm×4.0mm钢管，腹杆采用Φ76mm×3.5mm，材质均为Q345B,如图6所示。

图7 标准节支撑架顶部构造示意图

图8 三立杆格构支撑架顶部构造示意图

学校应当充分认识到家长委员会所具备的功能，以及其对打造家校共育模式的积极作用。具体而言，学校应当打造家长委员会线上沟通群，以便借助沟通群向家长委员会发布最新的教育精神，还可以借助沟通群组织家长委员会成员进行线上研讨交流，共同探索打造家校共育模式的最佳途径。同时，各班班主任应当有意识地让家长委员会发挥家庭教育指导中的效用，并组织其通过线上沟通群或是线下交流的方式开展经验交流，以此来达到帮助家长共同成长的目的。

综上所述，该工程网壳卸载根据结构体系要求，在网壳分区整体结构全部安装完成后采取分阶段进行分级循环整体卸载。

3 卸载说明

该工程网壳结构具有设计新颖、结构复杂、钢构件种类及数量多、技术难度大等特点，待结构整体安装后，需进行结构卸载，结合现场实际施工情况，对于该工程卸载我们经过全面分析[5]。

电子商务时代的发展，让诸多传统企业发生转变。尤其对于诸多传统外贸企业来说，不仅需要紧跟电子商务时代潮流，而且需要在跨境电商领域予以更好发展，通过跨境电商转型，实现自身经营领域的拓展，并实现企业所占市场份额的扩大。也正是如此，探索传统外贸企业向跨境电商转型的路径也就显得极为重要，是传统外贸企业发展的重要方式。

5.3卸载千斤顶

卸载根据微调循环、均匀卸载的原则进行卸载，卸载时通过设置在临时支架顶部的液压千斤顶进行卸载，卸载时通过统一指挥进行同步操作，根据同步调节液压千斤顶对结构进行逐级卸载，直至结构和千斤全部脱离。

4) 机器人顶层触摸屏查看机器人程序状态，语音识别与触屏相结合的控制程序的在线编制，传感器数据查看[4].

在应用软件系统中，常用数据层来完成与数据库的交互，常常采用DAO(数据访问)模式。由于数据库的连接是一个“贵重”资源，因此，为了提高效率，常常要求一次连接能够完成批量数据的处理。那么如何才能高效地完成数据批量的处理(即，增删改查)?

(3)整体结构仿真分析结果与现场实际数据存在差异，在整个卸载过程中做好应急方案。在选择卸载千斤顶和设计支撑架时综合考虑安全储备、结构位移的监测工作。针对关键施工部位重点监测，实现结构安全稳定。

(4)在整个卸载过程中，同步控制的点压力和位移等参数及时与模拟计算的数值进行对比、分析和处理，将实时卸载过程中的各项数据提交结构师，以使各个卸载环节都在可控的数值之内，并且为同类结构的卸载积累第一手的实施数据资料。

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(5)卸载过程中存在不确定性情况，应当有相应的处理预案做保证，以加快对各类不确定影响的处理速度，避免遇到无法正常卸载的情况，确保卸载过程的安全顺利。

4 安全控制复杂

(1)安全性要求高，网壳结构各区各部位标高不尽相同，网壳整体卸载量约2000t，各分区钢结构整体卸载，保证结构精度控制，不允许出现任何差错。

在卸载过程的中，一部分支撑架完成卸载、另一部分支撑架同步受力，若卸载顺序选择不合理，结构部分区域进入塑性变形状态，容易导致整体结构失稳。

(3)为了防止器具的坠落，将所有高空设置的器具均采用保险绳的方式将器具固定，并保证所有的安全措施全部落实到位。

通过实际生产的经验证明，利用CORS技术进行地形图测量相比常规的测量手段有很大的优越性，不仅节省了人工成本，测点密度也能符合成图的需求，有效地提高了测图的效率[2]。

这种对市场公平的冲击不仅仅影响生产企业，其对经销商的利益影响更大。山东省滕州市铭阳农用物资有限公司王颜伟认为：“老百姓只顾低头播种，根本分辨不清相似品牌的知名度，所以相似品牌的化肥对农民的误导十分严重。正规经销商认为大品牌化肥贵有贵的道理，质量好，而小厂生产的化肥有自己的价格优势，也无可厚非，但若是故意使用相似商标，糊弄老百姓，那正规经销商是坚决不同意的。”

(2)卸载工作高空操作安全措施难度大。由于采用的是在支撑架顶部进行卸载的方式，所有的卸载工作均在高空进行操作，结构卸载到位，需要较长时间，存在交叉施工，设备的坠落和操作工人的人身安全措施难度大。

5 卸载工艺和卸载顺序

5.1卸载工艺

具体而言，政府部门方面，尽管当前政府已经就医药企业的经营具体规范出台相关法律法规，但对于专利药品的仿制和研发方面并未进行有效地约束，对此可以加快立法和政策的制定步伐，尽快的弥补缺漏。此外，政府方面还应当完善医保制度，适当拓宽医疗保险的涵盖范围，将一些疗效独特药价昂贵但不可替代的专利药品纳入医疗保险范围并提高其报销额度，鼓励地方将基本药物制度与分级诊疗、家庭医生签约服务、慢性病健康管理等有机结合。政府也可以提供相应资金用于对无力支付药价的患者进行救助，同时要加强对医药企业的监督，要求其定期反馈相应责任承担情况及检查企业内部是否存在不符合标准的假药等。

在钢结构屋面卸载过程中，必须遵循“以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形谐调为核心、以实时监控为手段”的原则，严格按照计算机有限元计算软件ANSYS仿真分析模拟计算结果进行卸载。

(2)控制难度大、卸载组织难度大。为了确保整个卸载过程按即定方案实施，并且切实同理论计算的分步卸载量相结合，钢结构安装阶段，临时支撑较多，需要在临时支架上布置卸载点，如何控制多个卸载支点的位置与负载同步，需要卸载系统具有极高的同步控制性能。

5.2卸载顺序

空间网壳结构全部安装到位后即进行局部解雇卸载，按照先装后卸载，后装先卸载的顺序进行逐步分级卸载。先缓慢将网壳定位支托进行下降，卸载控制量根据计算结果得出相应的卸载控制量，卸载过程中严格控制各卸载千斤顶的同步控制。

(1)卸载结构受力复杂。该工程总的卸载重量大，覆盖面积大、支架支点多，利用千斤顶同步卸载难度很大，如何将覆盖面积大空间网壳结构安全卸载到位，是现场施工难点。

卸载时采用薄型液压千斤顶，千斤顶规格为50t、100t，如图9～图11所示。

图9 薄型液压千斤顶设置示意图

图10 格构支撑架示意图

图11 节点详图

屋盖网壳主体结构构件包括曲面内构件和曲面间交界处构件，如图12～图13所示。

曲面内构件共分为3个区，分别为分区1、分区2、分区3，每个分区包括4个曲面，分别为曲面1、曲面2、曲面3、曲面4。

具体卸载顺序为：网壳曲面1→网壳曲面2→网壳曲面3、4。

图12 网壳分区图

图13 网壳曲面划分图

6 整体卸载的应急措施

该工程屋盖网壳结构形式多样，且均为不规则构造，每一支点受力复杂，卸载难度大[6]。由于整体结构仿真分析结果与现场实际数据存在差异，且卸载过程中人员、支撑等各种因素影响，每一阶段卸载后进行观测并核对测量数据、分析原因及解决办法：

(1)若下降高度小于预定卸载高度：下部支撑已松动，支点卸载到位，撤去支撑，做好记录，下一步卸载时取消该点。下部支撑未松动，检查是否有其他支撑点并将其卸载。

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(2)若下降高度大于预定卸载高度：支撑架变形，暂停卸载，加固支撑架，将其他支点先下降到该支点等标高后再同步卸载。

(3)若卸载时出现异常声响时，立即停止卸载，所有人员迅速撤离现场，认真检查，分析是否存在局部应力集中。焊缝撕裂将该处焊缝进行坡口处理、补焊、检测，检测合格后进行下一步卸载。安装时点焊的临时支点脱开，是否还有临时固定点。

从国防安全到全球视野：二战后美国外语教育政策的演变路径及启示 ………………………… 罗 辉（2.54）

若卸载完毕后的支点，挠度变化，考虑到可能产生的施工操作误差，通过模拟验算，保证卸载结构的各项参数也在规范之内。

7 结语

随着网壳结构的合理选型在我国的发展和应用范围不断扩大，网壳结构施工后卸载属于重要的安全因素，通过施工卸载模拟计算，合理地分配分级卸载值，很好地解决了大跨度钢结构卸载施工难点，进一步研究各类网壳稳定性的计算理论和方法，以便于屋面网壳结构施工进一步推广和应用。

[1] 孙建琴.大跨度空间结构设计[M].北京：科学出版社，2009.

[2] 彭一刚.建筑空间组合论[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3] 鲍广鉴，李国荣，王宏，等.现代大跨度空间钢结构施工技术[J]，钢结构，2005(1)：43-48.

[4] JGJ7-2010 空间网格结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5] GB50755-2012 钢结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[6] 夏志斌，姚谏.钢结构-原理与设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2004.

Researchandapplicationofunloadingtechnologyforlargespanspacelatticedshell

HUANGHuaLIYongYAOHuafeng

(The Fourth Construction CO.,Ltd Of China Fourth Construction Bureau，Xiamen 361004)

With the continuous development and innovation of energy saving and green building，A large number of reticulated shells are used for engineering practice，As the structure in various forms,the use of complex bending and bending components and special-shaped components，the construction is very difficult，It presents a greater challenge for the post-uninstall support structure construction safety，Analysis of large-span space reticulated shell unloading and unloading construction by ANSYS simulation using finite element calculation software，Carefully analyze the monitoring data，To ensure the safety and stability of the overall structure of the construction process. Unloading is the key link in the construction of reticulated shells，Calculated by offloading simulation，This article briefly describes the step-by-step offload process.

Latticed shell structure; Lattice support; Construction safety; Deflection

TU74

A

1004-6135(2017)11-0053-06

黄华(1983.2- ),男，高级工程师。

E-mail:381744355@qq.com

2017-08-28