康勝利

(福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)后勤服務(wù)管理中心，福建 福州 350108)

1 工程概況

本工程為福建省大學(xué)生體育場東西看臺鋼結(jié)構(gòu)工程。東看臺鋼結(jié)構(gòu)鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系由徑向布置的12 榀懸挑桁架、環(huán)向布置的3 道水平桁架、徑向桁架端部鑄鋼件及斜拉桿共同組成。東看臺屋蓋結(jié)構(gòu)端部鑄鋼支座、斜拉桿與下部型鋼混凝土樁連接。整個桁架最大懸挑長度為20.1m，最大仰角24.51°。西看臺屋蓋結(jié)構(gòu)由內(nèi)外2 道拱形桁架、沿徑向布置的12 榀直線形桁架組成的空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系，整個屋蓋結(jié)構(gòu)由位于看臺外緣的8 個型鋼混凝土柱及看臺兩端的鋼筋混凝土墩臺支撐，理論計(jì)算跨度246m，結(jié)構(gòu)最大高度41.8m。結(jié)構(gòu)桁架構(gòu)件材質(zhì)為：管徑大于φ406mm 桿件采用Q345B 直焊縫埋弧焊鋼管制成；管徑小于φ168mm 桿件采用Q235B 高頻焊和無縫鋼管制成；管徑介于兩者之間的桿件采用Q345B 高頻焊鋼管制成，經(jīng)測算，本工程總用鋼量約1894t。

2 支撐胎架設(shè)計(jì)

由于鋼結(jié)構(gòu)鋼材用量大、體積大，吊裝過程中可能引起鋼構(gòu)件結(jié)構(gòu)變形，采用構(gòu)件預(yù)制加工、支撐胎架拼裝后吊裝施工方案。東看臺搭設(shè)臨時支撐胎架，胎架立柱采用H340*250*9*14 型鋼制作，水平及斜支撐采用L110*10 角鋼，支撐截面尺寸340mm*3000mm，桁架主弦桿在空間存在一定的弧度，且上下弦桿截面矢高大，不便于支撐胎架的設(shè)置和受力的平衡，考慮在桁架下弦桿底部設(shè)置臨時固接節(jié)點(diǎn)，將桁架下弦桿與支撐胎架臨時固定，在結(jié)構(gòu)卸載施工完成后切除，為保證支撐胎架的穩(wěn)定，沿桁架軸線方向在靠近胎架頂部位置拉設(shè)攬風(fēng)繩。西看臺屋蓋結(jié)構(gòu)施工前，先沿中路徑向桁架端部布置方型格構(gòu)式支撐，支撐立柱采用H340*250*9*14 型鋼，水平及斜支撐為L110*10 角鋼，支撐截面尺寸3000mm*3000mm，在支撐頂部與徑向桁架下弦桿相連部位設(shè)置臨時支座，為保證臨時支撐的穩(wěn)定在支撐的4 個方向每隔9m 拉設(shè)攬風(fēng)繩，確保屋蓋結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。

3 支撐胎架吊裝與卸載施工工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

臨時支撐胎架采用場內(nèi)主吊機(jī)吊裝方式安裝。為確保支撐胎架安裝位置符合工程設(shè)計(jì)要求，避免因支撐胎架安裝位置不當(dāng)為影響屋蓋鋼結(jié)構(gòu)拼裝精確度，搭設(shè)臨時胎架前，應(yīng)先根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙測設(shè)支撐胎架安裝位置和預(yù)埋件安裝位置，并在主體混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋焊接鋼板和轉(zhuǎn)換梁支座，為支撐胎架提供良好支撐。在支撐胎架驗(yàn)收并安裝就位后，為增強(qiáng)支撐胎架抵抗側(cè)向風(fēng)載荷的能力，在支撐胎架頂部、中部和底部分四個方向拉設(shè)φ15mm 側(cè)向穩(wěn)定風(fēng)繩。在支撐胎架安裝、加固過程中，應(yīng)加強(qiáng)對垂直度、軸線偏移和頂點(diǎn)標(biāo)高的測量，地面錨固位移誤差應(yīng)小于3mm，頂點(diǎn)標(biāo)高誤差應(yīng)控制在20mm 以內(nèi)，垂直度整體誤差應(yīng)小于10mm。此外，為增強(qiáng)支撐胎架穩(wěn)定性和整體性，在支撐胎架之間拉設(shè)橫向支撐和連續(xù)斜支撐，降低鋼結(jié)構(gòu)拼裝、吊裝和卸載對支撐胎架穩(wěn)定性的影響。

3.2 構(gòu)件吊裝單元劃分

在支撐胎架安裝完成后，將桁架按安裝位置、長度和吊裝重量進(jìn)行劃分，單個構(gòu)件吊裝長最大吊裝度最大不超過20.0m，并根據(jù)構(gòu)件重量合理選擇吊裝機(jī)械。本工程中，東看臺最大吊裝重量為24.81t，最大構(gòu)件長度為20.2m；西部看臺鋼結(jié)構(gòu)最大吊裝重量為56.13t。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)重量和拼裝順序，東看臺選用1 臺SC15000型150t 履帶吊和1 臺KH300-2 型80t 履帶吊；西看臺采用1 臺150t 履帶吊和1 臺300t 履帶吊進(jìn)行吊裝施工。

3.3 吊機(jī)分工及布置

根據(jù)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)拼裝順序，東看臺150t 履帶吊負(fù)責(zé)懸挑桁架吊裝，80t 履帶吊負(fù)責(zé)三道環(huán)向桁架的吊裝；西看臺采用150t 履帶吊和300t 履帶吊抬吊施工方式。

3.4 吊點(diǎn)設(shè)置與吊具選用

本工程中，為確保鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全，根據(jù)吊裝構(gòu)件重量、長度和安裝標(biāo)高合理選擇吊點(diǎn)和吊具。150t 履帶吊吊具選用1570MPa 6*37+1 直徑Φ32mm 鋼絲繩，最小吊裝角度為45°，最大起吊荷載為28.4t；80t 履帶吊選用1570MPa 6*37+1 直徑Φ20mm 鋼絲繩，最大起吊荷載為11.2t；300t 履帶吊選用1570MPa（6*37+1）直徑Φ40mm 鋼絲繩，最小吊裝角度為45°，最大起吊荷載為43.8t。本工程中，所有的構(gòu)件吊裝均采用四點(diǎn)吊裝法，考慮到桁架均為圓管，故采用捆綁式吊裝，不需另設(shè)吊耳，只需設(shè)置構(gòu)件和鋼絲繩的保護(hù)措施（如橡膠墊）即可，防止造成桁架損傷。

3.5 吊機(jī)就位與提升

待看臺管桁架拼裝完成，且土建主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后即可進(jìn)行吊裝。吊裝順序?yàn)椋鸿旒堋R道—再檁條—金屬屋面。吊裝施工在支撐胎架基礎(chǔ)上實(shí)施。東看臺桁架的吊裝由中間向兩端對稱吊裝施工，環(huán)向次桁架的吊裝隨徑向桁架吊裝同步進(jìn)行，環(huán)向桁架的補(bǔ)檔由外向內(nèi)進(jìn)行，兩相鄰徑向桁架吊裝完成后形成補(bǔ)檔空間，采用兩臺吊機(jī)對稱補(bǔ)檔施工。西看臺鋼結(jié)構(gòu)端部拱形桁架采用300t 和150t 履帶吊抬吊施工方式，抬吊施工先外拱再內(nèi)拱，桁架吊裝施工由中間向兩端對稱進(jìn)行，先徑向桁架吊裝再拱形桁架補(bǔ)檔，然后進(jìn)行端部2 榀徑向桁架的補(bǔ)檔施工。

3.6 結(jié)構(gòu)卸載

屋蓋主體構(gòu)件安裝完畢后，結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備卸載，卸載分級大小應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算和工況分析結(jié)構(gòu)進(jìn)行，以變形量控制分級大小、以支撐胎架的內(nèi)力變化控制卸載過程，保證卸載時支撐胎架的受力不會產(chǎn)生過大的變化，同時保證結(jié)構(gòu)體系的桿件內(nèi)力不超出規(guī)定的容許應(yīng)力，避免支撐胎架的內(nèi)力或結(jié)構(gòu)體系的桿件內(nèi)力過大而出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。卸載后屋面結(jié)構(gòu)完成變形，結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)步成型。本工程中，東看臺屋蓋鋼結(jié)構(gòu)采用50t 液壓千斤頂卸載，每個卸載點(diǎn)布置2 臺50t 液壓千斤頂，液壓千斤頂由油泵控制，每臺油泵控制2 臺千斤頂，東看臺共設(shè)置12 個卸載點(diǎn)。卸載時，先拆除支撐胎架頂部定位卡板螺絲，并將卸載點(diǎn)千斤頂頂起，使結(jié)構(gòu)過渡支撐短柱與結(jié)構(gòu)分離，并鎖緊千斤頂旋轉(zhuǎn)開關(guān)，取下過渡短柱，更換為限位短柱，并配套安裝鋼墊板，鋼結(jié)構(gòu)與限位短柱上鋼板間隙為15mm。待限位短柱安裝完成后，即可松開千斤頂，使鋼結(jié)構(gòu)下降到鋼墊片上，然后，將定位卡板螺栓擰緊，即可完成節(jié)點(diǎn)第一次卸載。依次卸載全部節(jié)點(diǎn)后，對各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次卸載補(bǔ)差，將屋蓋鋼結(jié)構(gòu)與鋼墊片間距調(diào)整為20mm，直至全部節(jié)點(diǎn)脫離支撐胎架，完成整個卸載過程。

4 結(jié)語

在大型場館建設(shè)中，大型懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益廣泛，施工單位應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，精心組織，合理設(shè)計(jì)吊裝與卸載方案，在保障施工安全的前提下，對施工關(guān)鍵工序進(jìn)行控制，確保吊裝與卸載施工順利完成。本工程中，經(jīng)精確計(jì)算吊機(jī)、吊具荷載性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)支撐胎架，東西看臺屋蓋鋼結(jié)構(gòu)一次順利安裝到位，安裝精度符合工程設(shè)計(jì)要求，取得了良好的實(shí)踐成果，為同類工程施工積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。