譚燕秋，霍立超，王朋飛

(河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院，河北邯鄲056038)

近年來，空間結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的同時，其體系越來越新穎、形式越來越復(fù)雜、跨度越來越大，因而對設(shè)計分析及施工技術(shù)也提出了越來越高的要求［1］。傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法以使用階段的結(jié)構(gòu)作為研究對象，不考慮施工過程的影響，不能反映施工階段真實的受力特點。空間結(jié)構(gòu)的施工過程是一個伴隨著結(jié)構(gòu)形態(tài)和受力狀態(tài)不斷變化的動態(tài)過程，會出現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換、施工荷載加載和卸載等情況，這些都會大大影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力，因此結(jié)構(gòu)的最不利狀態(tài)往往出現(xiàn)在施工過程中，合理的施工方案和正確的計算分析是保證結(jié)構(gòu)安全經(jīng)濟的重要手段?！犊臻g網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［2］(JGJ7 －2010)規(guī)定:“安裝方法選定后，應(yīng)分別對網(wǎng)架施工階段的吊點反力、撓度、桿件內(nèi)力、提升或頂升時支撐柱的穩(wěn)定型和風(fēng)載下網(wǎng)架的水平推力等項進行驗算，必要時應(yīng)采取加固措施?！币虼?，在實際施工過程中，對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和撓度進行觀測，將實測值與理論仿真分析的結(jié)構(gòu)進行比較，如果發(fā)現(xiàn)較大偏差可采取有效措施進行調(diào)整，這樣才能保證結(jié)構(gòu)施工的安全并滿足設(shè)計的要求。

1 工程概況

本工程廠房采用焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，長297 m，寬96 m，下部為H型鋼雙肢格構(gòu)柱，柱距9 m，廠房縱向共設(shè)置4道防屈曲耗能柱間支撐，屋蓋網(wǎng)架采用雙層焊接球節(jié)點抽空正放四角錐網(wǎng)架，下弦支撐，網(wǎng)格尺寸6 m×6 m，整體平板網(wǎng)架矢高從支座5 m到跨中8 m，網(wǎng)架下弦標高22 m，廠房大門處屋蓋采用三層焊接球網(wǎng)架，高度11 m，網(wǎng)架下弦標高19 m，網(wǎng)架節(jié)點為焊接空心球節(jié)點，支座節(jié)點采用固定球鉸支座。整個屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重約2 500 t，8 360根桿件(89×4～325×22)，2 240個焊接球。鋼材采用 Q345－B(熱軋無縫鋼管(GB3087)，或焊接鋼管(GB3092))。68根H型實腹肢，角鋼綴條格構(gòu)柱，8根H型鋼抗風(fēng)柱，屋蓋投影面積為96 m×297 m，約28 512㎡。

2 施工方案重點說明

2.1 網(wǎng)架安裝步驟

網(wǎng)架采用在地面胎架的操作平臺上組裝。根據(jù)本工程特點，采取分單元進行安裝。順序為:胎架抄平、放線→放置下弦節(jié)點→依格依次組裝下弦，腹桿、上弦支座(由中間向兩端、一端向另一端擴展)→連接水平系桿→總拼精度校驗→油漆。每條網(wǎng)架組裝完，經(jīng)校驗無誤后，按總拼順序進行下條網(wǎng)架的組裝直至全部完成。拼裝過程中，隨時檢查基準軸線位置，標高及垂直度偏差，發(fā)現(xiàn)大于施工藝允許偏差時，及時糾正。

2.2 提升吊點布置

屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升吊點的設(shè)置以盡量不改變結(jié)構(gòu)原有受力體系為原則［3］，在滿足屋蓋網(wǎng)架液壓提升力要求的同時，盡量使每臺液壓設(shè)備受載均勻，保證每臺液壓泵站驅(qū)動的液壓設(shè)備數(shù)量相等，提高液壓泵站利用率。且應(yīng)同時考慮提升方案的經(jīng)濟性指標，盡量減少吊點數(shù)量和臨時設(shè)施用量。在總體布置時，要認真考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低工程風(fēng)險。本工程隔空2個柱子設(shè)置吊點，提升吊點設(shè)置如圖1所示。

2.3 提升架的設(shè)置

采用液壓同步提升設(shè)備吊裝屋蓋網(wǎng)架，需要設(shè)置專用提升平臺，用于放置液壓提升器及液壓泵源系統(tǒng)等設(shè)備，并用于設(shè)備安裝和操作。提升支架主要有三部分組成:下部原有鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱、上部提升架、提升系統(tǒng)及全柔性提升裝置。通過對各個結(jié)構(gòu)的分析，以及提升支架的設(shè)置，以保證提升過程的安全。本工程中，在原結(jié)構(gòu)支撐柱頂設(shè)置支撐架，其上放置提升器作為提升上吊點，提升下吊點為直接與屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)連接的臨時吊點結(jié)構(gòu)，用于安裝提升地錨，并通過鋼絞線與提升平臺上的液壓提升器連接。根據(jù)提升架主要放在原有格構(gòu)柱的柱頂，提升架的受壓肢和格構(gòu)柱的柱肢單元結(jié)構(gòu)形式一致。提升平臺為臨時鋼結(jié)構(gòu)。

2.4 整體提升工藝

本工程中屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)進行安裝，該技術(shù)采用“柔性鋼絞線承重、液壓油缸集群、計算機控制同步提升”的原理［4］。利用液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備整體提升，提升分三個工況進行:第一工況，在地面操作平臺上網(wǎng)架安裝后，所有提升下吊點均設(shè)置在與網(wǎng)架下弦相平新增的焊接球吊點上，網(wǎng)架整體提升3 m;第二工況，搭設(shè)臨時支撐，安裝大門處標高22 m下結(jié)構(gòu);第三工況，網(wǎng)架提升到位，進行結(jié)構(gòu)補桿安裝，拆除臨時措施，提升完成。

3 施工階段模擬分析

3.1 提升過程中屋蓋的驗算

工況1:大門處22 m標高下桿件未安裝狀態(tài)。

MIDAS/GEN軟件分析結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)最大豎向位移為－145 mm，位于大門處跨中，如圖2所示。撓跨比=1/662，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)最大壓應(yīng)力288.284 N/mm2，最大拉應(yīng)力228.305 N/mm2，均小于允許應(yīng)力295 N/mm2。最大支座反力1 118.244 kN，最小支座反力 405.946 kN。

工況2:大門處22 m標高下桿件安裝完成狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)最大豎向位移為－98 mm，位于6軸跨中，如圖3所示。撓跨比=1/979，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)最大壓應(yīng)力為239.874 N/mm2，最大拉應(yīng)力為 160.663 N/mm2，均小于允許應(yīng)力 295 N/mm2。最大支座反力339.14 kN，最小支座反力101.50 kN。

工況3:網(wǎng)架提升器卸載狀態(tài)

結(jié)構(gòu)全部卸載完畢時的最大變形發(fā)生在最大位移。在跨中，z向－78 mm，如圖4所示。撓跨比為1/1 230，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)最大壓應(yīng)力41.267N/mm2，最大拉應(yīng)力 57.441 N/mm2，均小于允許應(yīng)力295 N/mm2。

3.2 格構(gòu)柱驗算

考慮到整體提升過程中荷載集中作用在格構(gòu)柱上，特此對單肢格構(gòu)柱構(gòu)件在第三工況網(wǎng)架提升完成后的受力情況下進行穩(wěn)定性的驗算，計算結(jié)果如圖5所示表明結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語

根據(jù)MIDAS GEN施工過程仿真分析，由程序計算得出結(jié)構(gòu)在施工每一階段中已安裝結(jié)構(gòu)的變形值、支點處的反力以及構(gòu)件應(yīng)力等，用以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)加卸載變形量、控制量及構(gòu)件受力狀態(tài)判斷等。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系隨工程的進展而變化時，構(gòu)件的最不利內(nèi)力發(fā)生在施工期間的，構(gòu)件的最大內(nèi)力及變形均出現(xiàn)在提升過程中第1工況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足規(guī)范及施工安全要求。本分析結(jié)果對類似工程的施工具有一定的參考價值。

［1］MIDAS GEN工程應(yīng)用指南［M］北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］JGJ7－2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］郭彥林，鄧 科，王宏，等.廣州新白云國際機場維修機庫鋼屋蓋整體提升技術(shù)［J］.工業(yè)建筑，2004，34(12):6 －11.

［4］劉彪，劉航.首都機場A380機庫屋蓋整體提升施工過程分析［J］.施工技術(shù)，2008，37(4):50 －52.

［5］陳冬冬，姚 剛.上海浦東波音機庫屋蓋整體提升施工技術(shù)［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，29(4):650－653.

［6］李張苗，寇新建，蔣 萌，等.鋼結(jié)構(gòu)施工過程人因失誤因素AHP分析［J］.河北工程大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014，31(1):17 －19.

［7］丁蕓孫，劉羅靜，朱洪符，等.網(wǎng)架網(wǎng)殼設(shè)計與施工［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.