試論大跨度鋼結(jié)構(gòu)的模塊化施工

段麗君 中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司軍民融合研究所研究員

高 松 中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司軍民融合研究所所長(zhǎng)

當(dāng)前應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)施工中的主要方式是鋼結(jié)構(gòu)模塊化吊裝，相比傳統(tǒng)的成片吊裝、散裝，鋼結(jié)構(gòu)模塊化吊裝具有更高的施工安全性和更短的施工周期，大大降低了工人高空作業(yè)勞動(dòng)的強(qiáng)度。另外，這種整體式吊裝技術(shù)可有效提升管廊安裝效率，讓施工現(xiàn)場(chǎng)大型施工機(jī)械利用率得到提升。

1 吊裝準(zhǔn)備

1.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

場(chǎng)地準(zhǔn)備是開(kāi)展施工計(jì)劃的第一步，通常包括組裝大型起重機(jī)、桁架（Truss）地面組裝場(chǎng)地、定點(diǎn)站位和場(chǎng)地行走，在滿足吊裝和桁架預(yù)制組裝的前提下進(jìn)行場(chǎng)地布置。在場(chǎng)地規(guī)劃過(guò)程中要綜合考慮多個(gè)功能性場(chǎng)地設(shè)計(jì)，如起重機(jī)組裝、桁架地面組裝位置場(chǎng)地、行走、轉(zhuǎn)場(chǎng)場(chǎng)地等，保證各個(gè)場(chǎng)地的布置互不影響，且具有經(jīng)濟(jì)性、可行性[1]。各個(gè)場(chǎng)地的處理方式都有不同的準(zhǔn)備要求，只有合理規(guī)劃各類場(chǎng)地，才能確保桁架吊裝順利完成。

1.2 機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，借助普通能級(jí)汽車起重機(jī)在地面完成桁架拼裝、組裝，用大于1250t 級(jí)的履帶式起重機(jī)完成桁架吊裝。以節(jié)約項(xiàng)目成本為目的，根據(jù)實(shí)際情況可在就近范圍內(nèi)借用調(diào)遣方便的機(jī)械設(shè)備。

1.3 桁架準(zhǔn)備

在管廊安裝單位的主導(dǎo)下完成桁架組裝，在管廊設(shè)計(jì)中讓桁架與管道一并吊裝，以此來(lái)提升桁架模塊化吊裝質(zhì)量，但這種做法會(huì)增加桁架吊裝難度。

1.4 技術(shù)方案

第一，吊點(diǎn)設(shè)計(jì)。為了確保大跨度桁架吊裝的穩(wěn)定性，可設(shè)計(jì)8 個(gè)左右吊耳在桁架上，置于桁架頂部上弦桿，以板式吊耳形式為主，以50t 級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)吊耳能級(jí)，用型鋼局部加固方式焊接吊耳。第二，索具配置。以多級(jí)選配工藝為主，連接鋼絲繩的鉤頭為35 cm 長(zhǎng)、92 mm 的直徑、4 股受力方式；大索具下方選用2 對(duì)長(zhǎng)度為25 cm、直徑為73 cm 的索具，8 股受力方式。遵照理論結(jié)合實(shí)際的原則，每個(gè)索具繩長(zhǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)手動(dòng)制作吊裝模型演示或者計(jì)算得來(lái)。第三，吊裝參數(shù)。吊裝總質(zhì)量238.2 t，起重機(jī)臂長(zhǎng)84 m，吊裝半徑54 m，吊裝額載282 t，吊裝符合率84.5%。

2 關(guān)鍵技術(shù)

由于桁架跨度非常大，加之吊裝就位的過(guò)程必須從其上方立柱下進(jìn)行順位安裝，兩側(cè)留出的空間太小，所以對(duì)桁架吊裝的整體水平有著非常嚴(yán)格的要求，水平度一旦有不合理的控制情況出現(xiàn)，就會(huì)給桁架帶來(lái)直接影響[2]。由此不難看出，關(guān)鍵技術(shù)的控制要點(diǎn)是桁架重心的計(jì)算、索具合理的選配以及吊點(diǎn)的設(shè)置。桁架內(nèi)部的管道在吊裝過(guò)程中會(huì)隨著桁架一同移動(dòng)，而重心位置的計(jì)算難度就因?yàn)楣艿牢恢玫牟淮_定而增加，管道位置的擺放及固定性都與吊裝有著緊密聯(lián)系，同時(shí)息息相關(guān)的還有吊耳位置的設(shè)計(jì)與索具的合理選配。

3 屋蓋卸載措施

必須嚴(yán)格控制屋面桁架梁承重值，一旦超出既定值，就會(huì)埋下安全隱患，所以要提前完成胎架卸載，再進(jìn)行次構(gòu)件安裝，以此提升桁架安裝穩(wěn)定性，拆除后的胎架設(shè)計(jì)吻合于初始位置。桁架結(jié)構(gòu)在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不一樣的內(nèi)力分布，所以桁架落位環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，一定要根據(jù)結(jié)構(gòu)和支撐情況的差異選定更加科學(xué)的落位，保證桁架安全穩(wěn)定落位。

臨時(shí)胎架拆卸方案：臨時(shí)胎架的拆卸要遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡”的原則，基于支架上的調(diào)節(jié)性節(jié)點(diǎn)將千斤頂裝置支撐起來(lái)，通過(guò)微量下降的反復(fù)操作完成平衡性荷載轉(zhuǎn)移，以由內(nèi)向外進(jìn)行卸載，確保中心對(duì)稱。第一，保持卸載的同步性；第二，對(duì)每一級(jí)高程精度的控制必須從循環(huán)卸載的每個(gè)環(huán)節(jié)入手，合理設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)，以全程監(jiān)測(cè)的方式在卸載過(guò)程中對(duì)照計(jì)算結(jié)果開(kāi)展信息化施工管理；第三，給桁架增設(shè)臨時(shí)性胎架，以此增加桁架的節(jié)點(diǎn)荷載，若臨時(shí)支座出現(xiàn)分批下降，則意味支座出現(xiàn)了不平衡沉降，這對(duì)桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力調(diào)整有著很大影響。要提前針對(duì)部分桿件超載做好預(yù)防工作，從局部入手采取加強(qiáng)措施，或經(jīng)過(guò)精確計(jì)算后替換加強(qiáng)級(jí)桿件。為了有效防止出現(xiàn)個(gè)別支撐點(diǎn)集中受力的情況，要掌握每個(gè)支撐點(diǎn)真實(shí)的結(jié)構(gòu)自重?cái)_度值，結(jié)合分階段、分區(qū)域的方式按照一定比例調(diào)低下降值，用≤10 mm的等步下降法完成支撐點(diǎn)拆除。

4 結(jié)語(yǔ)

大跨度鋼結(jié)構(gòu)模塊化施工有效填補(bǔ)了長(zhǎng)距離、大跨度工程的施工空白，為各種大型建設(shè)項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)模塊化施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。相比傳統(tǒng)型的成片吊裝和散裝，鋼結(jié)構(gòu)模塊化吊裝具有明顯的安全性和施工周期短的優(yōu)勢(shì)，在很大程度上減少了人工高空作業(yè)的環(huán)節(jié)。