張 圍，曹 巍，梁思龍，劉 彪

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司華南分公司，廣東 廣州 510663)

0 引言

近年來(lái)我國(guó)支線機(jī)場(chǎng)建設(shè)正向地級(jí)市普及，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)既能滿足大空間功能需求，極大提升空間利用率，同時(shí)控制建筑物高度在合理范圍內(nèi)，而網(wǎng)架提升與鋼桁架拼裝一直是機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目施工中的沖突和矛盾點(diǎn)，解決矛盾點(diǎn)是整個(gè)機(jī)場(chǎng)高效率建造、高質(zhì)量移交和高水平履約的關(guān)鍵。

1 工程概況

韶關(guān)機(jī)場(chǎng)航站樓結(jié)構(gòu)2層，屋面網(wǎng)架分高低屋面3片(高屋面居中設(shè)置)，高屋面面積為7 560m2，結(jié)構(gòu)最大跨度為36.0m，自身高度3.0m，網(wǎng)架自重289.5t，提升高度19.2m。高低屋面過渡處設(shè)計(jì)重型鋼桁架與鋼柱相連，鋼桁架長(zhǎng)50.1m，高4.85m，2個(gè)鋼桁架重126t(見圖1)。

圖1 屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架與鋼桁架施工存在先后互相制約的矛盾，若優(yōu)先提升網(wǎng)架，則鋼桁架拼裝操作空間不足，若優(yōu)先拼裝鋼桁架，則網(wǎng)架提升受阻，因此處理好二者間的矛盾關(guān)系，確保屋面網(wǎng)架施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)高質(zhì)量、高效率、高水平落地，是機(jī)場(chǎng)施工重點(diǎn)。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)研究，提出網(wǎng)架提升新思路，綜合提升驗(yàn)算、網(wǎng)架分片、分段掛載桁架、多次懸空拼裝的施工方式，總結(jié)出網(wǎng)架掛載重型鋼桁架多次懸空拼裝整體提升施工技術(shù)。

2 工藝原理

將高低屋面交界處的2個(gè)大型鋼桁架梁臨時(shí)掛在網(wǎng)架下，與網(wǎng)架同步提升，通過研究網(wǎng)架掛載重型桁架整體提升時(shí)的受力形式和特點(diǎn)，合理加大網(wǎng)架部分焊接球及桿件規(guī)格，以滿足提升中的承載力需求。通過多次提升懸空拼裝，降低措施費(fèi)用、縮短工期。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

鋼桁架懸空掛載網(wǎng)架整體提升施工工藝流程如圖2所示。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1網(wǎng)架分塊

根據(jù)鋼框架的情況及高跨網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照網(wǎng)架正投影下樓面不同標(biāo)高，將網(wǎng)架劃分為不同拼裝區(qū)域。1區(qū)網(wǎng)架在首層地面拼裝，2區(qū)部分在2層樓面拼裝，外側(cè)懸挑部分為高空小單元拼裝，可縮短提升時(shí)間(見圖3)。

圖3 網(wǎng)架分塊示意

高跨網(wǎng)架懸挑部分劃分為7塊地面拼裝單元，拼裝完成后用55t履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，每個(gè)拼裝單元下設(shè)置4個(gè)臨時(shí)支撐架，支撐架高度6.37m，如圖4所示。拼裝單元間的后補(bǔ)桿件采用25t汽車式起重機(jī)吊裝。不拆除吊裝單元的臨界支撐架，每次吊裝完成后，可拆除中間的支撐架，循環(huán)使用。

圖4 高跨網(wǎng)架懸挑拼裝及臨時(shí)支撐

3.2.2提升平臺(tái)及吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)各提升階段提升點(diǎn)荷載值，取提升點(diǎn)最大荷載值驗(yàn)算提升平臺(tái)受力，確定提升平臺(tái)用料規(guī)格，如表1所示。

表1 提升設(shè)備配置

根據(jù)提升點(diǎn)布置位置、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及荷載計(jì)算結(jié)果，將提升點(diǎn)荷載歸成6類：①第1類 ④×?軸與×?軸提升點(diǎn)荷載相同；②第2類 ⑥×?軸與⑨×?軸提升點(diǎn)荷載相同；③第3類 ⑥×軸、⑨×軸、⑥×軸、⑨×軸提升點(diǎn)荷載相同；④第4類×軸荷載與其他位置均不相同；⑤第5類 ④×軸與×軸提升點(diǎn)荷載相同；⑥第6類 ④×軸位置設(shè)置臨時(shí)支撐架，需單獨(dú)考慮。綜上所述，根據(jù)6類荷載的提升點(diǎn)，設(shè)置6種規(guī)格尺寸的提升平臺(tái)，如圖5所示。

圖5 提升平臺(tái)布置

對(duì)不同型號(hào)的提升平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用有限元仿真分析驗(yàn)算承載力及變形。以提升平臺(tái)4為例，托梁規(guī)格為B300×300×14，分配梁規(guī)格為B300×200×14，前立柱規(guī)格為P180×12，后立柱、連系桿規(guī)格為P140×4，所有臨時(shí)措施材質(zhì)均為Q345B。提升平臺(tái)各桿件間均采用焊接連接，焊縫采用熔透焊縫，焊縫等級(jí)為二級(jí)，加勁板采用雙面角焊縫連接，焊腳尺寸10mm。提升平臺(tái)4適用于吊點(diǎn)D108，如圖6，7所示。

圖6 提升平臺(tái)

圖7 提升平臺(tái)三維示意

相應(yīng)設(shè)置3種類型下吊點(diǎn)，以吊點(diǎn)1為例，由臨時(shí)加固桿和臨時(shí)管組成。臨時(shí)加固桿一端焊接在屋蓋結(jié)構(gòu)焊接球上，另一端焊接在臨時(shí)管上。下吊點(diǎn)加固桿和臨時(shí)管間均采用焊接連接，焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級(jí)二級(jí)。加固桿規(guī)格為P180×8，P159×6，材料均為Q345B，下吊點(diǎn)1適用于吊點(diǎn)D101～D104，D106，D108，D209，D212，如圖8所示。

圖8 下吊點(diǎn)示意

3.2.3多次提升懸空拼裝及掛載

鋼結(jié)構(gòu)提升單元在投影面正下方的地面上拼裝為整體，劃定鋼桁架分段及后裝桿件，避免影響提升工作，如圖9所示。

圖9 豎向桁架分段

在地面拼裝高跨1區(qū)(2區(qū)可同時(shí)拼裝)提升單元，利用鋼柱、格構(gòu)支架設(shè)置提升平臺(tái)，在提升單元與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置安裝提升下吊點(diǎn)臨時(shí)管和臨時(shí)吊具，安裝液壓提升系統(tǒng)，如圖10所示。

圖10 網(wǎng)架地面拼裝示意

調(diào)試液壓提升系統(tǒng)且確認(rèn)無(wú)異后進(jìn)行試提，靜置12h確認(rèn)正常后正式提升，將提升單元整體提高5.65m后，暫停提升，在高跨1區(qū)網(wǎng)架下方安裝豎向桁架，如圖11所示。

圖11 網(wǎng)架第1次提升示意

將提升單元整體提升至6.500m標(biāo)高后暫停提升，和高跨2區(qū)網(wǎng)架拼裝成整體提升單元，如圖12所示。

圖12 網(wǎng)架第2次提升示意

將提升單元再整體提高5m后，暫停提升，在高跨2區(qū)網(wǎng)架下方安裝豎向桁架，如圖13所示。

圖13 網(wǎng)架第3次提升示意

將網(wǎng)架整體提升至設(shè)計(jì)安裝位置，豎向桁架對(duì)接完成后，卸載豎向桁架，補(bǔ)裝網(wǎng)架部分后裝桿件，如圖14所示。

圖14 網(wǎng)架第4次提升

圖15 網(wǎng)架卸載示意

3.2.4提升工況計(jì)算

被提升結(jié)構(gòu)及支承結(jié)構(gòu)采用MIDAS/Gen進(jìn)行仿真計(jì)算與分析，節(jié)點(diǎn)采用ANSYS進(jìn)行仿真計(jì)算與分析。根據(jù)方案制定的流程，對(duì)每次提升情況進(jìn)行建模計(jì)算：①第1步 首先對(duì)地面拼裝范圍內(nèi)第1次網(wǎng)架提升進(jìn)行布點(diǎn)和仿真計(jì)算分析，節(jié)點(diǎn)主要分布于軸線相交的鋼柱附近，如圖16a所示；②第2步 對(duì)地面拼裝范圍內(nèi)第2次網(wǎng)架提升進(jìn)行布點(diǎn)和仿真計(jì)算分析，節(jié)點(diǎn)分布與第1次相同，如圖16b所示；③第3步 第2次網(wǎng)架提升后，達(dá)到樓面高度的網(wǎng)架和原本在樓面拼裝的網(wǎng)架進(jìn)行整體拼裝后再提升，對(duì)整體網(wǎng)架提升進(jìn)行布點(diǎn)和仿真計(jì)算分析，節(jié)點(diǎn)主要分布于軸線相交的鋼柱附近，如圖16c所示。軟件建模如圖17所示。

圖16 提升點(diǎn)方案布置

圖17 軟件建模示意

建立3種工況計(jì)算模型，得到位移和應(yīng)力分布圖。由位移和應(yīng)力分布可知，結(jié)構(gòu)在提升過程中，最大應(yīng)力比為0.80，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)懸挑最大變形為76mm，提升點(diǎn)最小間距約31 650mm，變形為跨度的1/416，滿足規(guī)范1/250的要求，驗(yàn)證網(wǎng)架局部構(gòu)件加強(qiáng)方案滿足提升需求。

4 實(shí)施效果

將網(wǎng)架分塊，對(duì)各垂直投影區(qū)域的不同標(biāo)高樓面進(jìn)行地面拼裝，從最低標(biāo)高處分塊網(wǎng)架開始提升，逐步完成后與各分塊網(wǎng)架合龍完成整體提升。避免搭設(shè)大量支撐腳手架及高處胎架。

驗(yàn)算網(wǎng)架自身承載力，合理增加相關(guān)構(gòu)件規(guī)格，將網(wǎng)架內(nèi)側(cè)的重型鋼桁架梁分段，隨同區(qū)分塊網(wǎng)架同時(shí)提升，高處合龍。避免鋼桁架梁后期高空散拼，解決兩者先后安裝的矛盾，加快施工速度，大幅降低成本。

鋼桁架與網(wǎng)架同步在地面拼裝，先拼裝下弦桿與豎直腹桿，該處網(wǎng)架提升至鋼桁架拼裝高度后，將拼裝的下弦桿與豎直腹桿水平滑移至掛載位進(jìn)行安裝。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)建筑為網(wǎng)架屋頂，且網(wǎng)架正投影下存在不同標(biāo)高樓面時(shí)，可利用不同標(biāo)高樓面拼裝網(wǎng)架，從低到高、多次提升、高處合龍。

當(dāng)建筑為網(wǎng)架屋頂，且建筑結(jié)構(gòu)有較大構(gòu)件，與網(wǎng)架施工順序沖突時(shí)，在充分驗(yàn)算網(wǎng)架提升承載力，合理增加構(gòu)件規(guī)格的情況下，可利用網(wǎng)架掛載構(gòu)件同步提升。

該技術(shù)相比搭設(shè)滿堂支撐架進(jìn)行網(wǎng)架一次拼裝，可在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，降低措施成本、縮短工期；相比傳統(tǒng)先后施工，避免受限空間高處吊裝的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高施工速度。綜合而言，該技術(shù)在施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全方面，均可獲得較大效益。