大跨度空间曲面螺栓球网架多点超高同步卸载技术

2020-10-26李春强胡彦红张东东中建钢构有限公司江苏淮安214532

建筑科技 2020年2期

李春强，杨斌，胡彦红，张东东，徐航（中建钢构有限公司，江苏淮安 214532 ）

1 螺栓球网架概况

随着建筑业的蓬勃发展，大型会展中心越来越多，大跨度空间曲面螺栓球网架屋盖结构以其优越的力学性能被大量应用。螺栓球网架施工通常采用滑移法、悬挑拼装法、分块吊装法等方式，其中滑移法需面对卸载问题。本项目研究的大跨度大坡度空间曲面螺栓球网架屋盖结构多点超高同步卸载技术，在螺栓球网架结构卸载施工中具有较高的代表性。

本项目螺栓球网架主要分布于 A 区北侧，平面尺寸为 81 m×72 m，面积 5 600 m2，坡度 15 °，最低点约 6 m，最高点约 25 m，采用大坡度逆向累积滑移施工技术进行拼装，滑移就位后需进行同步卸载就位。螺栓球网架屋盖结构模型见图 1，构件清单见表 1。

图1 螺栓球网架屋盖结构模型

表1 螺栓球网架屋盖构件清单

2 螺栓球网架卸载施工难点分析

(1) 大坡度逆向累积滑移工装系统在螺栓球网架与混凝土结构之间，拆除作业空间小，构件重量大。临时措施拆除顺序、方式直接关系到施工过程安全性和可靠性，是卸载施工的重点和难点。

(2) 本项目螺栓球网架为空间曲面，大坡度逆向累积滑移，施工高度由最低的滑靴决定最终卸载高度，经多次优化最终整体卸载高度 1.6 m。对于大坡度超高多点卸载，其同步性、过程安全性保证等是施工的重点和难点。

(3) 螺栓球网架卸载施工过程中变形监控关系到施工过程风险和施工精度、监控点设置及检测频率，这些都是施工过程中的重点。

3 螺栓球网架多点同步卸载施工措施

3.1 防下滑限位措施

(1) 硬质防滑措施。经过对整体螺栓球网架受力特点进行充分分析，结合屋盖下部混凝土结构布置，设置 13 个卸载过程坡度方向限位装置，避免螺栓球网架沿坡度方向整体下滑，详见图 2、图 3。

图2 硬质防下滑立柱布置图

图3 限位立柱通用做法

(2) 软拉结防下滑措施。考虑在卸载过程中，卸载高度大，螺栓球网架倾斜度大，存在竖向限位立杆失效的风险。采取在螺栓球网架节点与下部混凝土结构之间设置软拉结的形式进行防护，见图 4。

图4 软拉结设置示意图

3.2 卸载工装设计

卸载高度达到 1.6 m，对于大面积螺栓球网架卸载，风险极大，在实施前组织技术力量，针对工装措施布置方案、工装措施设计、安全保障措施，卸载过程模拟等进行了详细的分析

(1) 卸载工装布置方案。结合下部结构和螺栓球网架特点，通过有限元分析软件进行反复试算，最终确定卸载点布置方案，见图 5。

图5 卸载点布置方案

(2) 卸载工装设计。卸载工装形式需具备 1.6 m 卸载高度下可行性、卸载过程安全性等条件。在卸载点布置方案的基础上，结合各个卸载点反力特点，进行可操作性、针对性的工装措施计算，最终确定工装措施形式，见图 6。

图6 卸载工装设计方案

(3) 卸载工装预埋件设计。卸载高度 1.6 m，卸载工装对下部支点具有较大的作用力，经过对卸载工装受力情况分析，针对性地在混凝土结构顶部设置预埋件。埋件设计见图 7。

图7 埋件设计图

3.3 卸载施工工艺

超高卸载施工过程中存在较多不确定性因素，为确保施工过程安全性，对施工工过程进行详细模拟。

(1) 安装卸载工装。

(2) 拆除滑移系统。

(3) 卸载施工。每个卸载点安排 2 名工人，配置对讲机、切割设备和安全防护措施。根据统一指令每次将支撑措施切除 20 mm，切除后根据统一指令同步释放千斤顶，如此交替进行，直至网架卸载就位。

(4) 拆除临时措施并焊接支座。在所有卸载点同步就位后，核对每个支座处是否存在就位问题，排除质量问题后，根据轴线对支座进行同步焊接。所有支座焊接完毕后，对支撑牛腿、临时措施、安全防护措施等进行拆除，并对螺栓球网架杆件进行全数检查，确认无误后进入下一施工工序。

3.4 施工要点

卸载前组织现场指挥部，对每个卸载点配置对讲机，所有操作根据卸载操作指令同步进行操作；配置卸载巡视检查员，不间断对各个卸载点进行观察，排除可能存在的违规情况；在卸载区域外配置三台全站仪，根据已定观测点进行全程观测，并将数据实时反馈现场指挥部，对整个螺栓球网架姿态进行全程把控，保证卸载过程中各个卸载点高度同步。