鋼結(jié)構(gòu)自支撐法安裝實踐探討

黃　峰　薛志剛

摘要：月光環(huán)為廈門園藝博覽會上的景點之一，四面環(huán)水，取海上升明月意境。月光環(huán)主體結(jié)構(gòu)為環(huán)行高聳鋼管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由鋼管和鋼管鼓節(jié)點組成，各桿件和節(jié)點的空間關(guān)系復(fù)雜，定位困難；施工現(xiàn)場四面環(huán)水，安裝作業(yè)難度大。介紹了月光環(huán)工程鋼結(jié)構(gòu)制作和結(jié)構(gòu)自支撐安裝施工方案。

關(guān)鍵詞：環(huán)行高聳鋼管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)自支撐安裝；施工控制

中圖分類號：TU3

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)08-0267-02

1內(nèi)場施工

月光環(huán)結(jié)構(gòu)安裝現(xiàn)場四面環(huán)水，只能筑島提供施工平臺，施工場地十分緊張，結(jié)合月光環(huán)結(jié)構(gòu)特點，綜合考慮運輸情況和現(xiàn)場的施工環(huán)境，制作安裝的總體方案為：內(nèi)場完成鋼管桿件和鋼管鼓節(jié)點施工，公路運輸?shù)浆F(xiàn)場組裝成安裝單元完成安裝。

內(nèi)場施工主要工作包括759根鋼管相貫線放樣加工、148個鋼管鼓制作和4根主弦鋼管的彎制和預(yù)拼裝，其中主弦鋼管的預(yù)拼是內(nèi)場施工關(guān)鍵工序。

1.1鋼管相貫線加工

月光環(huán)復(fù)雜的鋼管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括各種管相貫形式：管面相貫、管與鋼管鼓節(jié)點相貫、兩管相貫及多管相貫，面內(nèi)相貫和面外相貫。有多種為公司產(chǎn)品中首次出現(xiàn)的。

鋼管相貫線放樣加工采用數(shù)控相貫線切割機配套的PIPE2002數(shù)控管相貫切割機輔助編程系統(tǒng)，三維建模，輸入管體信息，自動生成加工代碼施工。根據(jù)實際施工情況，結(jié)構(gòu)下部的12根支撐鋼管加放施工預(yù)留量。

1.2主弦管預(yù)拼施工

月光環(huán)的4根主弦桿是結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件和外輪廓控制構(gòu)件，內(nèi)環(huán)弦桿保證內(nèi)輪廓。外環(huán)弦桿保證外輪廓，2根中環(huán)弦桿是前后的輪廓，4根主弦管共同形成月光環(huán)的空間輪廓。除外環(huán)與基礎(chǔ)連接外，l根內(nèi)環(huán)和2根中環(huán)都是連續(xù)構(gòu)件，腹桿、連桿、撐桿和節(jié)點鼓分布在4根主弦桿間與主弦桿一起形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)4根主弦桿在結(jié)構(gòu)受力和維持主體輪廓方面的重要性，綜合考慮安裝現(xiàn)場條件限制，4跟主弦桿在內(nèi)場整環(huán)預(yù)拼裝，在弦桿相應(yīng)位置做好對應(yīng)節(jié)點標記，便于現(xiàn)場安裝單元的匹配裝焊。

2現(xiàn)場制作安裝施工

2.1結(jié)構(gòu)安裝施工總體部署

根據(jù)安裝現(xiàn)場的筑島情況，現(xiàn)場安裝施工綜合考慮結(jié)構(gòu)特點和施工機械布置安排3個工作面：承臺區(qū)、匹配區(qū)一和匹配區(qū)二。承臺區(qū)結(jié)構(gòu)直接在承臺上滿堂支架散裝，匹配區(qū)一和匹配區(qū)二結(jié)構(gòu)在筑島平臺上分別匹配拼裝成安裝單元采取結(jié)構(gòu)自支撐法安裝。

現(xiàn)場3個工作面施工采用1臺JL150型塔式起重機和1臺12噸的汽車吊配合施工。塔吊最大起重能力10噸，最遠端吊重約3噸，作業(yè)區(qū)半徑40米，可覆蓋整個施工場地。12噸的汽車吊用于匹配拼裝區(qū)一的配合施工?，F(xiàn)場施工布置簡圖見圖5。塔吊布置在承臺上，與承臺共基礎(chǔ)。

2.2安裝施工方案優(yōu)化

原定結(jié)構(gòu)主吊裝設(shè)備為JL150型塔式起重機，作業(yè)半徑16.9米內(nèi)最大起重能力10噸。作業(yè)半徑20米內(nèi)最大起重能力8.3噸。塔吊設(shè)在月光環(huán)承臺上，結(jié)構(gòu)安裝范圍在16.9米作業(yè)半徑內(nèi)，安裝單元重量控制在8.5噸以內(nèi)。具體安裝單元見圖6，細實線部分為嵌補管件。

結(jié)構(gòu)安裝分四階段：

第一階段：安裝1～7安裝單元，

第二階段：安裝8A～10A、8B～10B安裝單元；

第三階段：安裝14～16安裝單元；

第四階段；安裝11、12、17、18、13、19、20安裝單元。

針對以上安裝單元的劃分，為實現(xiàn)安裝單元的定位和保障人員安全。必須搭設(shè)相應(yīng)的施工支架，見圖7(斜撐未示)。支架的布置綜合考慮了結(jié)構(gòu)特點，各安裝單元的位置和重量，安裝機械的布置等因素。安裝支架采用格構(gòu)柱，柱肢主材為18a槽鋼，綴條采用10號槽鋼，節(jié)間距約2.5米。支架材料用量，柱肢18a槽鋼槽鋼約1454米(29.4噸)，柱支點處18a槽鋼槽鋼約827米(16.7噸)，10號槽鋼約1346米(13.5噸)，共約60噸。支架方案及核算2007年4月23日通過了廈門市質(zhì)監(jiān)站、業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計等單位專家審查。

2.3結(jié)構(gòu)安裝優(yōu)化施工方案

結(jié)構(gòu)安裝方案的優(yōu)化考慮了以下方面：

(1)降低構(gòu)件安裝定位難度，提高施工安全度。

小安裝單元1根主弦管加相應(yīng)的節(jié)點鼓和腹桿組成，安裝時單弦管定位，輔助支撐要求高，構(gòu)件定位調(diào)整難度大，散裝桿件多，高空工作量大，危險因素相對較多，大安裝單元包含4根主弦管和相應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)，安裝時在工作面上有4個支點，輔助支撐要求不高，安裝定位通過4個支點調(diào)整，散裝構(gòu)件少。高空工作相對較少。

(2)節(jié)省輔助材料，輔助構(gòu)件的施工時間和費用減少。

經(jīng)施工監(jiān)控單位核算，主結(jié)構(gòu)在自重作用下最大位移為5mm。同時對各安裝單元重心進行分析后確定各安裝單元在4根主弦管焊接后(吊車松鉤狀態(tài))可以保持穩(wěn)定，并可進行后續(xù)安裝單元的安裝。因此，安裝施工采用無支架自支撐安裝法，輔助支架取消。

(3)總的施工工期縮短。

12個小安裝單元的安裝加上施工支架搭設(shè)，每個小安裝單元安裝施工平均需要3個工作日，共36個工作日14個大安裝單元安裝各約需2個工作日，共8個工作日。工期縮短28個工作日。

2.4結(jié)構(gòu)安裝實際過程

2007年5月，承臺區(qū)結(jié)構(gòu)安裝到位，開始安裝兩個匹配區(qū)的結(jié)構(gòu)。

8號安裝單元，5m×8m×13m，重約22噸，用100汽車吊QY－100H吊裝，5月3日定位松鉤，共2個工作日完成裝焊；9號安裝單元，8m×9m×13m，重約30噸，用160汽車吊LTM1160吊裝，5月16日定位松鉤，共2個工作日完成裝焊；10號安裝單元，7m×9m×l3m，重約18噸，用160汽車吊LTM1160吊裝，5月17日下午定位松鉤，5月18日停電，2個工作日完成裝焊；11號安裝單元，6m×8m×21m，重約25噸，用160汽車吊LTM1160吊裝。5月23日定位松

鉤，共2個工作日完成裝焊；5月25日主結(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)、中環(huán)3根弦管合龍，次日外環(huán)合龍。

2.5安裝施工的測量監(jiān)控

本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工測量控制因素多，一般的測量工具和測量手段很難滿足工程需要，因此工程施工測量采用全站儀。主要測量控制點為：(1)節(jié)段匹配施工節(jié)點控制；(2)兩個匹配區(qū)與承臺施工段的接口控制；(3)安裝單元安裝的測量控制；(4)合龍段的安裝測量控制。其中(2)、(4)條為安裝測量控制的重點，涉及多次坐標轉(zhuǎn)換和對比。

①測量設(shè)備：經(jīng)緯儀、全站儀及其他相關(guān)輔助設(shè)備，

②測量基準點設(shè)置。

為便于測量控制，承臺頂面設(shè)置7個測量控制點；同時在觀月臺上設(shè)置多個測量控制點并做好標記。

③結(jié)構(gòu)安裝控制點。

各安裝單元安裝時以主弦管上的節(jié)點位置為安裝定位點。