228 m大跨度鋼桁架弦支穹頂組合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概況

由我公司承建的紹興某工程屋蓋結(jié)構(gòu)體系采用“鋼桁架弦支穹頂組合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)”借鑒了巨型結(jié)構(gòu)體系的概念，采用“主骨架+次結(jié)構(gòu)”的結(jié)構(gòu)形式，主骨架由16 榀徑向桁架和1 道中央環(huán)桁架構(gòu)成，徑向主桁架采用倒三角形截面形式，截面寬6 m，高4 m；次結(jié)構(gòu)由聯(lián)方形網(wǎng)格和馬道組成。中央環(huán)桁架內(nèi)圈為采光玻璃頂，采用環(huán)肋形弦支穹頂結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：上部弦支穹頂、中央環(huán)桁架、徑向桁架、下部屋面網(wǎng)殼（圖1）。

圖1 屋蓋結(jié)構(gòu)體系分解

2 安裝思路

2.1 環(huán)桁架安裝思路

環(huán)形桁架分為8 個(gè)吊裝單元，最長(zhǎng)吊裝單元長(zhǎng)約28 m，質(zhì)量約89.55 t。環(huán)桁架施工時(shí)，采用1 臺(tái)3 500 kN的履帶吊在環(huán)桁架外部進(jìn)行吊裝。環(huán)桁架吊裝時(shí)，穹頂、徑向桁架地面拼裝（圖2）。

圖2 吊車(chē)行走路線

2.2 弦支穹頂組合網(wǎng)殼安裝思路[1,2]

上部單層穹頂共分為8 個(gè)吊裝單元，吊裝單元最大質(zhì)量為33.66 t，最大長(zhǎng)度為31.5 m，補(bǔ)檔數(shù)量為144 根。弦支穹頂組合網(wǎng)殼安裝采用地面拼裝，分段吊裝，高空對(duì)口焊接，拉索在高空安裝并張拉的施工方法。施工時(shí)，原則上對(duì)稱(chēng)吊裝，采用1 臺(tái)3 500 kN的履帶吊（吊車(chē)1，塔況36 m+30 m）在環(huán)桁架外部進(jìn)行吊裝（圖3）。

圖3 吊車(chē)行走路線

2.3 徑向桁架及下部聯(lián)方屋面安裝思路[1,2]

徑向桁架安裝時(shí)，擬采用1 榀桁架分為2 段同時(shí)進(jìn)行安裝（JHJ1a、JHJ2a除外），共分為30 個(gè)吊裝單元。吊裝單元最大質(zhì)量為61.34 t，最大直線長(zhǎng)度約為54 m。聯(lián)方網(wǎng)格最下方2 個(gè)吊裝單元使用700 kN汽車(chē)吊在跨內(nèi)吊裝，其余吊裝單元使用3 500 kN履帶吊在跨外吊裝（圖4）。

圖4 吊車(chē)行走路線

3 胎架設(shè)計(jì)

本工程拼裝時(shí)，拼裝場(chǎng)地要壓實(shí)平整，拼裝胎架立柱下方鋪設(shè)路基箱，立柱上焊接牛腿；拼裝胎架相鄰立柱間焊接柱間角鋼支撐，以保障拼裝胎架的整體穩(wěn)定[3]；拼裝時(shí)，搭設(shè)操作平臺(tái)及垂直通道，且拉好生命線。

3.1 支撐胎架布置

鋼結(jié)構(gòu)在吊裝施工過(guò)程中，必須要設(shè)置支撐胎架來(lái)輔助安裝，支撐胎架包括支撐環(huán)形桁架和弦支穹頂中心部位的支撐胎架，以及徑向主桁架分段位置的支撐胎架。

中央穹頂中心部位的支撐胎架1 榀，截面形式為2 m×2 m×2 m（長(zhǎng)×寬×節(jié)高，下同）四肢格構(gòu)H型鋼胎架；環(huán)形桁架支撐胎架8 榀，截面形式為1.5 m×1.5 m格構(gòu)式胎架并聯(lián)；徑向主桁架分段位置的支撐胎架14 榀，截面形式為2 m×2 m×2 m四肢格構(gòu)H型鋼胎架。由于胎架高度較高，為保證安裝過(guò)程中穩(wěn)定，在胎架吊裝過(guò)程中頂部設(shè)置1組纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩下端與地錨連接，支撐胎架支撐在三角桁架的2 個(gè)上弦桿上。

鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，先安裝環(huán)桁架且閉合后再安裝穹頂及徑向桁架，為保障安裝時(shí)胎架的穩(wěn)定和吊裝的安全，對(duì)相鄰胎架進(jìn)行連接。在2 榀胎架的中部用2 榀由角鋼制成的水平桁架相連，2 榀桁架焊接在2 榀桁架的內(nèi)側(cè)和外側(cè)主肢上，平行立放，2 榀拉接桁架間做相應(yīng)連接。

3.2 支撐胎架安裝

支撐胎架為標(biāo)準(zhǔn)拼裝式胎架，分為3 種規(guī)格為3.48 m、6.07 m、12.06 m，每種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)質(zhì)量分別為1.3 t、2.4 t、28.3 t。C館環(huán)桁架高度約30 m，由4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，從下向上依次為12.06 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)1 節(jié)、6.07 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)2 節(jié)、3.48 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)1 節(jié)。胎架安裝、拆除時(shí)，使用500 kN履帶吊。

4 鋼結(jié)構(gòu)卸載工藝

4.1 卸載原則

（a）確保結(jié)構(gòu)的自身安全和變形協(xié)調(diào)；

（b）確保支撐胎架的安全；

（c）以理論計(jì)算為依據(jù)、以變形控制為核心、以測(cè)量監(jiān)測(cè)為手段、以安全平穩(wěn)為目標(biāo)。

4.2 卸載總體思路[4]

根據(jù)施工實(shí)際情況，進(jìn)行結(jié)構(gòu)卸載模擬計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)整體變形、傳力情況、不同分區(qū)變形量大小，結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力變化情況以及支撐胎架內(nèi)力變化情況，根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果確定卸載分區(qū)、分區(qū)卸載先后順序、分級(jí)卸載以及分級(jí)大小，從而保證卸載過(guò)程的安全和整體結(jié)構(gòu)的安全。

4.3 卸載順序

支撐胎架主要分布在徑向桁架、環(huán)桁架和中央弦支穹頂組合網(wǎng)殼下方，其中徑向桁架下方有14 個(gè)，環(huán)桁架下方有8 個(gè)，中央疊加穹頂組合網(wǎng)殼下方有1 個(gè)，23 個(gè)支撐胎架形成支撐體系。卸載時(shí)，分步分級(jí)卸載。

5 結(jié)語(yǔ)

最大跨度達(dá)228 m的鋼桁架弦支穹頂組合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工從工藝、胎架設(shè)計(jì)、布置等方面進(jìn)行驗(yàn)證，有效降低了施工工期，節(jié)約了成本。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)安全性，在安裝過(guò)程中應(yīng)注意控制提升速度與整體平衡性。通過(guò)本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)超大跨度安裝技術(shù)實(shí)施，鋼結(jié)構(gòu)吊裝已經(jīng)圓滿完成，該技術(shù)可作為類(lèi)似項(xiàng)目參考借鑒。