大跨度空間曲面螺栓球網(wǎng)架多點(diǎn)超高同步卸載技術(shù)

李春強(qiáng)，楊 斌，胡彥紅，張東東，徐 航（中建鋼構(gòu)有限公司，江蘇 淮安 214532 ）

1 螺栓球網(wǎng)架概況

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，大型會展中心越來越多，大跨度空間曲面螺栓球網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的力學(xué)性能被大量應(yīng)用。螺栓球網(wǎng)架施工通常采用滑移法、懸挑拼裝法、分塊吊裝法等方式，其中滑移法需面對卸載問題。本項(xiàng)目研究的大跨度大坡度空間曲面螺栓球網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)多點(diǎn)超高同步卸載技術(shù)，在螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)卸載施工中具有較高的代表性。

本項(xiàng)目螺栓球網(wǎng)架主要分布于 A 區(qū)北側(cè)，平面尺寸為 81 m×72 m，面積 5 600 m2，坡度 15 °，最低點(diǎn)約 6 m，最高點(diǎn)約 25 m，采用大坡度逆向累積滑移施工技術(shù)進(jìn)行拼裝，滑移就位后需進(jìn)行同步卸載就位。螺栓球網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)模型見圖 1，構(gòu)件清單見表 1。

圖1 螺栓球網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)模型

表1 螺栓球網(wǎng)架屋蓋構(gòu)件清單

2 螺栓球網(wǎng)架卸載施工難點(diǎn)分析

(1) 大坡度逆向累積滑移工裝系統(tǒng)在螺栓球網(wǎng)架與混凝土結(jié)構(gòu)之間，拆除作業(yè)空間小，構(gòu)件重量大。臨時措施拆除順序、方式直接關(guān)系到施工過程安全性和可靠性，是卸載施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(2) 本項(xiàng)目螺栓球網(wǎng)架為空間曲面，大坡度逆向累積滑移，施工高度由最低的滑靴決定最終卸載高度，經(jīng)多次優(yōu)化最終整體卸載高度 1.6 m。對于大坡度超高多點(diǎn)卸載，其同步性、過程安全性保證等是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(3) 螺栓球網(wǎng)架卸載施工過程中變形監(jiān)控關(guān)系到施工過程風(fēng)險和施工精度、監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置及檢測頻率，這些都是施工過程中的重點(diǎn)。

3 螺栓球網(wǎng)架多點(diǎn)同步卸載施工措施

3.1 防下滑限位措施

(1) 硬質(zhì)防滑措施。經(jīng)過對整體螺栓球網(wǎng)架受力特點(diǎn)進(jìn)行充分分析，結(jié)合屋蓋下部混凝土結(jié)構(gòu)布置，設(shè)置 13 個卸載過程坡度方向限位裝置，避免螺栓球網(wǎng)架沿坡度方向整體下滑，詳見圖 2、圖 3。

圖2 硬質(zhì)防下滑立柱布置圖

圖3 限位立柱通用做法

(2) 軟拉結(jié)防下滑措施。考慮在卸載過程中，卸載高度大，螺栓球網(wǎng)架傾斜度大，存在豎向限位立桿失效的風(fēng)險。采取在螺栓球網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)與下部混凝土結(jié)構(gòu)之間設(shè)置軟拉結(jié)的形式進(jìn)行防護(hù)，見圖 4。

圖4 軟拉結(jié)設(shè)置示意圖

3.2 卸載工裝設(shè)計(jì)

卸載高度達(dá)到 1.6 m，對于大面積螺栓球網(wǎng)架卸載，風(fēng)險極大，在實(shí)施前組織技術(shù)力量，針對工裝措施布置方案、工裝措施設(shè)計(jì)、安全保障措施，卸載過程模擬等進(jìn)行了詳細(xì)的分析

(1) 卸載工裝布置方案。結(jié)合下部結(jié)構(gòu)和螺栓球網(wǎng)架特點(diǎn)，通過有限元分析軟件進(jìn)行反復(fù)試算，最終確定卸載點(diǎn)布置方案，見圖 5。

圖5 卸載點(diǎn)布置方案

(2) 卸載工裝設(shè)計(jì)。卸載工裝形式需具備 1.6 m 卸載高度下可行性、卸載過程安全性等條件。在卸載點(diǎn)布置方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合各個卸載點(diǎn)反力特點(diǎn)，進(jìn)行可操作性、針對性的工裝措施計(jì)算，最終確定工裝措施形式，見圖 6。

圖6 卸載工裝設(shè)計(jì)方案

(3) 卸載工裝預(yù)埋件設(shè)計(jì)。卸載高度 1.6 m，卸載工裝對下部支點(diǎn)具有較大的作用力，經(jīng)過對卸載工裝受力情況分析，針對性地在混凝土結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置預(yù)埋件。埋件設(shè)計(jì)見圖 7。

圖7 埋件設(shè)計(jì)圖

3.3 卸載施工工藝

超高卸載施工過程中存在較多不確定性因素，為確保施工過程安全性，對施工工過程進(jìn)行詳細(xì)模擬。

(1) 安裝卸載工裝。

(2) 拆除滑移系統(tǒng)。

(3) 卸載施工。每個卸載點(diǎn)安排 2 名工人，配置對講機(jī)、切割設(shè)備和安全防護(hù)措施。根據(jù)統(tǒng)一指令每次將支撐措施切除 20 mm，切除后根據(jù)統(tǒng)一指令同步釋放千斤頂，如此交替進(jìn)行，直至網(wǎng)架卸載就位。

(4) 拆除臨時措施并焊接支座。在所有卸載點(diǎn)同步就位后，核對每個支座處是否存在就位問題，排除質(zhì)量問題后，根據(jù)軸線對支座進(jìn)行同步焊接。所有支座焊接完畢后，對支撐牛腿、臨時措施、安全防護(hù)措施等進(jìn)行拆除，并對螺栓球網(wǎng)架桿件進(jìn)行全數(shù)檢查，確認(rèn)無誤后進(jìn)入下一施工工序。

3.4 施工要點(diǎn)

卸載前組織現(xiàn)場指揮部，對每個卸載點(diǎn)配置對講機(jī)，所有操作根據(jù)卸載操作指令同步進(jìn)行操作；配置卸載巡視檢查員，不間斷對各個卸載點(diǎn)進(jìn)行觀察，排除可能存在的違規(guī)情況；在卸載區(qū)域外配置三臺全站儀，根據(jù)已定觀測點(diǎn)進(jìn)行全程觀測，并將數(shù)據(jù)實(shí)時反饋現(xiàn)場指揮部，對整個螺栓球網(wǎng)架姿態(tài)進(jìn)行全程把控，保證卸載過程中各個卸載點(diǎn)高度同步。

4 結(jié) 語

本項(xiàng)目大跨度空間曲面螺栓球網(wǎng)架整體同步卸載施工已順利完成，實(shí)施過程充分檢驗(yàn)了該方式對于超高同步卸載施工的適用性，尤其在成本和工期方面起到了極好的效果，得到了設(shè)計(jì)、業(yè)主和監(jiān)理的一致好評，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通過本文的分析與總結(jié)，對其他同類工程的施工提供了參考。