大型鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支撐卸載施工技術(shù)研究

邱秋華　羅浩文　孔德輔　李福昆

摘 要：為了使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在卸載過程中能平穩(wěn)地進(jìn)行應(yīng)力重分布，保證結(jié)構(gòu)的安全性及施工的便利性，結(jié)合佛岡體育館鋼網(wǎng)架屋面項(xiàng)目，采用有限元分析對臨時(shí)支撐卸載過程進(jìn)行施工模擬，分析卸載方案各個(gè)階段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況；建立屋面大型鋼網(wǎng)架臨時(shí)支撐的卸載方案，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工；在實(shí)際結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵支撐點(diǎn)位處，使用先進(jìn)測量技術(shù)自動化監(jiān)測采集支撐桿件卸載全過程的應(yīng)力應(yīng)變、位移變形等數(shù)據(jù)，與施工模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：卸載過程各關(guān)鍵桿件的最大變形和應(yīng)力不存在超限情況，整體結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定。所提卸載工藝能夠有效控制網(wǎng)架構(gòu)件變形和內(nèi)力，實(shí)現(xiàn)體育館屋面的信息化施工管理，保證網(wǎng)架臨時(shí)支撐體系平穩(wěn)、安全卸載。研究成果可為優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支撐卸載方案提供借鑒，并為大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土木建筑工程；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；臨時(shí)支撐；卸載技術(shù)；力學(xué)模擬；施工監(jiān)測

中圖分類號：TU745.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI： 10.7535/hbgykj.2023yx03007

Research on supporting and unloading construction technology of

large steel grid structure：Taking the Fogang Gymnasium

Project in Guangdong Province as an example

QIU Qiuhua LUO Haowen KONG Defu LI Fukun

（1.The First Construction Engineering Group Company Limited of Guangxi Construction， Nanning， Guangxi 530004， China；

2.Guangxi Construction Engineering Group Company Limited， Nanning， Guangxi 530004， China）

Abstract：In order to ensure the stable stress redistribution of the grid structure in the unloading procss， the safety of the structure and the convenience of construction， combined with the steel grid roof project of Fogang Gymnasium， finite element analysis was used to simulate the unloading process of temporary support， and the internal force distribution of the structure in each stage of unloading scheme was analyzed. A set of unloading scheme for the temporary support of large steel roof grid was established to guide the site construction. At the same time， the advanced measurement technology was used to automatically monitor and collect data on stress-strain， displacement and deformation of the supporting rods during the whole unloading process at the key supporting points of the actual structure， and the comparison and analysis were made with the construction simulation results. The results show that the maximum deformation and stress of each key member do not exceed the limit in the unloading process， and the overall structure is under stable stress. The unloading process can effectively control the deformation and internal force of the grid structure components， realize the information construction management of the gymnasium roof， and ensure the stable and safe unloading of the temporary support system of the grid structure. The research results can provide reference for optimizing the support unloading scheme of the grid structure， and provide scientific basis for the construction management of large-span grid structure.

Keywords：civil construction engineering; grid structure; temporary support; unloading technology; mechanical simulation; construction monitoring

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為大型體育館屋面常用的空間鋼結(jié)構(gòu)形式，近年來受到越來越廣泛的關(guān)注[1-2]。隨著大型鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工方法的多元化和復(fù)雜化，其受力性能和邊界條件逐漸復(fù)雜[3-4]。對于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工，為防止桿件變形，通常在結(jié)構(gòu)下弦球處搭設(shè)臨時(shí)支撐，主體結(jié)構(gòu)施工完成后，需對臨時(shí)支撐體系進(jìn)行卸載。

已有學(xué)者對網(wǎng)架支撐體系的卸載進(jìn)行了研究。馮國軍等[5]通過合理設(shè)計(jì)高空散裝平臺以及滑移軌道支撐結(jié)構(gòu)，順利完成南京南站屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的滑移施工；崔金利[6]結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件高度、自重以及加載工況，對鋼支撐體系進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，并簡述了網(wǎng)架基礎(chǔ)的處理方法；侯照保等[7]運(yùn)用Midas/Gen 2018有限元軟件對采用不同臨時(shí)支撐體系的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，對比驗(yàn)證得出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐體系的設(shè)計(jì)思路以及分析方法；邱斌等[8]通過考慮支撐結(jié)構(gòu)卸載對桿件受力的影響，研究不同荷載工況下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)，模擬得到了重物卸載過程網(wǎng)架桿件的應(yīng)力變化曲線?，F(xiàn)有的研究成果為揭示網(wǎng)架支撐的施工受力狀態(tài)提供了有價(jià)值的研究方法。然而，大多數(shù)研究未重點(diǎn)關(guān)注支撐卸載過程對大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不利影響，導(dǎo)致拆除過程中結(jié)構(gòu)存在安全隱患問題。支撐結(jié)構(gòu)的拆除使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐漸從部分受力轉(zhuǎn)換為完全受力，從而導(dǎo)致網(wǎng)架構(gòu)件持續(xù)經(jīng)歷內(nèi)力重分布，卸載過程中桿件的內(nèi)力、變形將直接影響網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。因此，大型鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐卸載對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體安全至關(guān)重要。

為消除臨時(shí)支撐卸載過程中的潛在危險(xiǎn)，筆者采用有限元軟件Midas/Gen 2018對佛岡體育館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工模擬，依據(jù)計(jì)算結(jié)果提出了“分段拆除、變形協(xié)調(diào)、均衡卸載”的卸載方法，并制定了一套全面的監(jiān)測方案對支撐卸載期間關(guān)鍵構(gòu)件的變形和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的施工過程狀態(tài)。通過對比數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，對體育館網(wǎng)架屋面臨時(shí)支撐卸載過程進(jìn)行合理、全面的應(yīng)力和變形監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)體育館屋面的信息化施工管理，確保屋面結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)有序、平穩(wěn)地從被動支承狀態(tài)過渡為自身承重狀態(tài)。

1 佛岡體育館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程概況

佛岡體育館工程為大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，長64.0 m，寬62.6 m，網(wǎng)架起拱高度為0.2 m，總建筑面積10 400 m²，屬廣東省運(yùn)動會重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。屋面結(jié)構(gòu)上部為鋼網(wǎng)架，主要由圓鋼管、焊接球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)組成。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用較為復(fù)雜的雙向受力結(jié)構(gòu)形式，采用高空散裝法[9-10]進(jìn)行網(wǎng)架施工。屋面下部為混凝土支柱支撐結(jié)構(gòu)，與抗震球形支座連接，結(jié)構(gòu)布置如圖1。

2 臨時(shí)支撐卸載過程模擬分析

2.1 計(jì)算模型

佛岡體育館網(wǎng)架屋面所采用的臨時(shí)支撐包括2 m×2 m標(biāo)準(zhǔn)格構(gòu)式胎架和滿堂扣件式鋼管腳手架支撐平臺，網(wǎng)架下部整體由滿堂腳手架通過千斤頂進(jìn)行支撐。

由于格構(gòu)式胎架和滿堂腳手架在千斤頂卸載后才開始拆除，因此本模型主要分析千斤頂卸載過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況。

首先依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立體育館的整體計(jì)算模型，采用Midas/Gen 2018軟件對屋面鋼網(wǎng)架臨時(shí)支撐卸載過程進(jìn)行模擬計(jì)算，其中網(wǎng)架鋼材的彈性模量取值2.05×10⁵MPa，網(wǎng)架模型工況恒荷載取值0.3 kN/m²，活荷載取值0.5 kN/m²，基本風(fēng)壓取值0.6 kN/m²，網(wǎng)架自重由有限元軟件自動計(jì)算生成。

依據(jù)擬定的卸載步驟，在軟件計(jì)算模型中定義了若干個(gè)施工階段，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支座約束、荷載工況劃分為組。Midas/Gen 2018軟件采用生死單元法[11]以考慮時(shí)間依從效果。在分析每個(gè)施工階段時(shí)，將對應(yīng)的上一個(gè)施工階段網(wǎng)架桿件的位移和內(nèi)力作為本階段桿件的初始狀態(tài)，對該施工步驟后期的所有構(gòu)件以及需要加載的荷載工況采用殺死功能進(jìn)行凍結(jié)，從而保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐卸載過程的施工模擬符合施工的實(shí)際狀態(tài)。網(wǎng)架臨時(shí)支撐卸載點(diǎn)位于千斤頂支撐處，點(diǎn)位數(shù)量為108個(gè)，臨時(shí)支撐點(diǎn)采用彈性連接模擬，考慮臨時(shí)支撐的體育館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)模型如圖2所示，其中支撐點(diǎn)位的分布情況如圖3所示。

2.2 臨時(shí)支撐卸載順序

本模型基于以下條件模擬網(wǎng)架臨時(shí)支撐的卸載過程。

1）臨時(shí)支撐底部具有足夠的豎向剛度，現(xiàn)場臨時(shí)支撐的豎向剛度需滿足分析模型的豎向剛度符合固定假設(shè)的要求。

2）支撐點(diǎn)在每一步卸載過程中均應(yīng)頂緊，禁止在脫開工況下進(jìn)行施工。由于臨時(shí)支撐的卸載順序?qū)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響較大[12]，因此，本模擬基于“分段拆除、變形協(xié)調(diào)、均衡卸載”的原則，將108個(gè)支撐點(diǎn)劃分為7個(gè)分區(qū)，其中卸載分區(qū)1，4，6和7的卸載支撐點(diǎn)數(shù)量分別為9個(gè)、18個(gè)、12個(gè)和20個(gè)，其他分區(qū)均為16個(gè)，各分區(qū)的支撐點(diǎn)卸載同步進(jìn)行。卸載順序?yàn)樾遁d分區(qū)1→卸載分區(qū)2→…→卸載分區(qū)7，如圖4所示。

2.3 施工模擬結(jié)果

為確保網(wǎng)架施工階段的結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)便于與后期監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，對屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工模擬后，輸出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位的計(jì)算結(jié)果，各變形輸出點(diǎn)位分布情況如圖5所示。

根據(jù)圖4定義的卸載順序，對考慮臨時(shí)支撐的屋面鋼網(wǎng)架模型進(jìn)行數(shù)值分析及計(jì)算，其中卸載過程中結(jié)構(gòu)桿件最大應(yīng)力比計(jì)算結(jié)果如圖6所示，所有支撐點(diǎn)的軸力標(biāo)準(zhǔn)值如圖7所示。

由圖6可知，在支撐點(diǎn)卸載過程中，桿件的最大應(yīng)力比為0.89，不存在超限（＞0.9）的情況，表明構(gòu)件的承載力滿足要求。由圖7可知，拆除過程所有的千斤頂均處于受壓狀態(tài)，最大壓力標(biāo)準(zhǔn)值為71.8 kN。綜上，本文提出的卸載施工順序?qū)ηЫ镯斴S力的控制效果良好，臨時(shí)支撐卸載方案的模擬結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

為進(jìn)一步驗(yàn)證支撐卸載方案對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)撓度變形的控制效果，對網(wǎng)架屋面模型進(jìn)行深入分析，得到監(jiān)測點(diǎn)1—14的豎向位移量如圖8所示。

由圖8可知，監(jiān)測點(diǎn)最大豎向變形為-2.1 mm，此值小于允許變形值ΔL=B/250=250.4 mm。從模擬結(jié)果可以看出，按照所設(shè)計(jì)的臨時(shí)支撐卸載方法，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各卸載點(diǎn)的位移以及桿件內(nèi)力均符合設(shè)計(jì)要求。為此，依據(jù)該施工模擬計(jì)算結(jié)果，編制網(wǎng)架臨時(shí)支撐卸載方案，并依據(jù)所定方案指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3 支撐卸載施工方案

3.1 臨時(shí)支撐卸載的流程

在臨時(shí)支撐卸載施工前，首先通過磁致式靜力水準(zhǔn)儀HT-SZY200測量記錄各支撐點(diǎn)的標(biāo)高。卸載時(shí)，首先要檢查每一支撐點(diǎn)的工況，確保滿足千斤頂卸載要求。其次移除兩側(cè)支撐鋼墊片，每次移除量比對應(yīng)的卸載量多出20 mm，最后按照預(yù)定計(jì)劃逐級進(jìn)行卸載。每一階段卸載施工結(jié)束后及時(shí)監(jiān)測結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力，確保支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)與千斤頂安全分離，測量記錄各卸載點(diǎn)的標(biāo)高，以此作為下一階段卸載量的調(diào)整值。

卸載步驟如下：檢查卸載點(diǎn)位置的工況確保千斤頂處于頂緊狀態(tài)→復(fù)核各結(jié)構(gòu)面和桿件的空間位置并記錄千斤頂?shù)亩ㄎ桓叨取鷮蓚?cè)支撐措施鋼墊片進(jìn)行移除，每次移除量比對應(yīng)卸載量多20 mm→按照預(yù)定的卸載分級表確定各支撐千斤頂?shù)闹鸺壭遁d量→下調(diào)螺旋千斤頂達(dá)到規(guī)定卸載量→穩(wěn)定2 h并將結(jié)構(gòu)的位移和變形監(jiān)測結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對比→滿足要求后繼續(xù)卸載，逐級循環(huán)。通過以上方法，按3 d為1個(gè)觀察周期下調(diào)千斤頂，直至網(wǎng)架下弦球與千斤頂間完全脫離，完成卸載。

3.2 卸載過程關(guān)鍵技術(shù)

在臨時(shí)支撐的卸載過程中，為防止個(gè)別支撐點(diǎn)位由于卸載量過大產(chǎn)生受力集中，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支撐的均勻、穩(wěn)步卸載，應(yīng)把握好以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1）統(tǒng)一確定每一階段各臨時(shí)支撐的卸載量大小，對卸載進(jìn)行精確把控，通過在規(guī)定時(shí)間內(nèi)調(diào)整千斤頂標(biāo)高來控制卸載量，允許偏差為±2 mm。

2）在卸載前采用磁致式靜力水準(zhǔn)儀對結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，根據(jù)各臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的自重?fù)隙戎?，采用分階段微量下降和多次循環(huán)的方法來實(shí)現(xiàn)荷載的平衡轉(zhuǎn)移，各支撐點(diǎn)下調(diào)位移步長取值3～5 mm，同時(shí)每次調(diào)整后測量卸載點(diǎn)的標(biāo)高，以確定下一次卸載的調(diào)整值。

3）由于空間結(jié)構(gòu)各部位的強(qiáng)度和剛度均不相同，卸載過程中的各部位變形也各不相同，卸載應(yīng)遵循“分段拆除、變形協(xié)調(diào)、均衡卸載”的原則，以變形控制為核心，確保卸載過程中臨時(shí)支撐的受力以及網(wǎng)架的變形控制在允許范圍內(nèi)。

4）卸載過程中要經(jīng)常檢查網(wǎng)架安裝的坐標(biāo)及高程，當(dāng)出現(xiàn)部分支撐點(diǎn)位置脫開或者偏離過大時(shí)，應(yīng)采用2個(gè)千斤頂在原支撐兩側(cè)把節(jié)點(diǎn)底板由原來位置頂起2～3 mm至設(shè)計(jì)高度，隨后置換千斤頂，頂?shù)焦?jié)點(diǎn)底板支頂位置，最后緩緩回落使新設(shè)千斤頂受力。

4 監(jiān)測與施工模擬結(jié)果對比

4.1 監(jiān)測目的與監(jiān)測內(nèi)容

臨時(shí)支撐卸載過程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，為確保卸載按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，對卸載過程屋面網(wǎng)架的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測及分析具有非常重要的意義。通常情況下，對網(wǎng)架支撐卸載過程的監(jiān)測內(nèi)容包括選定點(diǎn)位的位移、撓度監(jiān)測以及關(guān)鍵桿件的截面應(yīng)變[13-14]，本項(xiàng)目進(jìn)行施工監(jiān)測的目的主要包括以下3個(gè)方面：

1）掌握鋼結(jié)構(gòu)屋面網(wǎng)架卸載過程的安全狀態(tài)，避免操作失誤或其他因素導(dǎo)致桿件變形過大；

2）掌握結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，與臨時(shí)支撐卸載的施工模擬結(jié)果進(jìn)行比較，及時(shí)優(yōu)化卸載方案；

3）通過監(jiān)測卸載過程網(wǎng)架桿件的變形及應(yīng)力，驗(yàn)證網(wǎng)架支撐卸載模擬過程中結(jié)構(gòu)受力和變形的正確性和差異性，及時(shí)復(fù)核分析找出問題來源。

4.2 過程監(jiān)測設(shè)備與方法

為研究卸載網(wǎng)架臨時(shí)支撐過程中桿件的內(nèi)力變化規(guī)律，施工現(xiàn)場采用自動化的監(jiān)測方式，對臨時(shí)支撐卸載全過程的網(wǎng)架構(gòu)件進(jìn)行靜力監(jiān)測，從而提供結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的實(shí)時(shí)受力狀態(tài)，采用的監(jiān)測設(shè)備包括：1）靜力水準(zhǔn)儀；2）振弦式表面應(yīng)變計(jì)；3）電子全站儀。根據(jù)網(wǎng)架現(xiàn)場環(huán)境，采用靜力水準(zhǔn)儀對下弦桿構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行沉降自動化監(jiān)測，以及對下弦中央一點(diǎn)及下弦跨度四分點(diǎn)處進(jìn)行撓度自動化實(shí)時(shí)監(jiān)測；采用振弦式表面應(yīng)變計(jì)對網(wǎng)架上弦桿、下弦桿及腹桿進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變自動化監(jiān)測；最后采用電子全站儀對水平位移進(jìn)行監(jiān)測。

4.3 卸載過程監(jiān)測值與模擬結(jié)果的對比分析

依據(jù)GB 50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》[15]，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變形測點(diǎn)應(yīng)設(shè)在可以反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的構(gòu)件上，其中，跨度24 m以上的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)測量下弦中央一點(diǎn)及各向下弦跨度的四等分點(diǎn)。因此本項(xiàng)目的變形測點(diǎn)主要包括網(wǎng)架屋面下弦桿構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處、下弦中央一點(diǎn)及下弦跨度四分點(diǎn)處（共14個(gè)監(jiān)測點(diǎn)），監(jiān)測點(diǎn)位置與圖5中的網(wǎng)架模型變形量輸出點(diǎn)位一一對應(yīng)，具體位置見圖9 a）。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)中部沿軸向?qū)ΨQ四點(diǎn)處、反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的構(gòu)件處、應(yīng)力最大構(gòu)件處、重要節(jié)點(diǎn)區(qū)域的構(gòu)件處、溫度變化較大的構(gòu)件處以及風(fēng)荷載效應(yīng)敏感處的構(gòu)件。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)分別布置在網(wǎng)架上弦桿的5個(gè)點(diǎn)（S-1—S-5）、下弦桿的7個(gè)點(diǎn)（X-1—X-7）以及腹桿的6個(gè)點(diǎn)（F-1—F-6），具體位置如圖9 b）所示，位移監(jiān)測點(diǎn)與應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)的布置過程如圖10所示。

為確保所提的施工方案滿足設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行千斤頂卸載時(shí)，按照規(guī)范JGJ 7—2010《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[16]的要求，卸載過程各階段應(yīng)檢查網(wǎng)架撓度變形以及內(nèi)部應(yīng)力，屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)際撓度值不可超過網(wǎng)架短向跨度長度的1/250，即本項(xiàng)目屋面網(wǎng)架允許變形的撓度值為ΔL=B/250=250.4 mm，依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，現(xiàn)場屋面網(wǎng)架卸載過程的最大撓度值為-50.6 mm＜250.4 mm，滿足規(guī)范要求。同時(shí)，將鋼網(wǎng)架臨時(shí)支撐卸載過程中所監(jiān)測到的14個(gè)點(diǎn)位的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果如圖11所示，應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果見圖12。

由圖11可知，通過數(shù)值模擬對現(xiàn)場施工進(jìn)行指導(dǎo)，卸載施工完成后各監(jiān)測點(diǎn)的豎向位移量與施工模擬結(jié)果吻合良好。監(jiān)測值與模擬結(jié)果的平均誤差僅為7.5 mm，最大誤差為22 mm。監(jiān)測點(diǎn)3的變形誤差最大，這可能與以下2個(gè)方面因素有關(guān)：1）監(jiān)測點(diǎn)3位于整體結(jié)構(gòu)的中心，其受力、變形狀態(tài)容易受周圍桿件卸載傳力的影響，本身具有數(shù)據(jù)敏感性高、離散性大的特點(diǎn)；2）該監(jiān)測點(diǎn)附近桿件交錯復(fù)雜，現(xiàn)場布置點(diǎn)位儀器時(shí)有一定難度，操作誤差相對難以控制，這可能是導(dǎo)致其變形誤差最大的重要因素。

另外，大部分監(jiān)測點(diǎn)的模擬計(jì)算值均稍小于現(xiàn)場監(jiān)測值，這可能是因?yàn)檐浖Ｐ偷睦硐牖俣ㄊ┕せ钶d、風(fēng)壓等被簡單地取為恒定值，從而導(dǎo)致無法反映卸載過程的實(shí)際情況，如臨時(shí)的集中堆載和強(qiáng)風(fēng)天氣。因此桿件實(shí)際承受的荷載比軟件計(jì)算時(shí)更大，則實(shí)測變形更大。監(jiān)測點(diǎn)（3， 7， 9）實(shí)測變形小于模擬變形，這可能與合理的數(shù)據(jù)離散性和難以避免的操作誤差有關(guān)。

從圖12可知，在臨時(shí)支撐卸載過程中，網(wǎng)架桿件的應(yīng)力變化較大，其中桿件受拉時(shí)受力最大，最大拉應(yīng)力值為205.03 MPa，遠(yuǎn)小于Q345鋼的屈服強(qiáng)度，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換后，在網(wǎng)架自重荷載的作用下，現(xiàn)場監(jiān)測值最大值為-50.6 mm，模擬計(jì)算值為-46.5 mm，整個(gè)結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，證明所采用的臨時(shí)支撐卸載方案對屋面鋼網(wǎng)架的內(nèi)力和變形起到了較為理想的控制作用。

4 結(jié) 語

筆者依托廣東佛岡體育館鋼網(wǎng)架屋面工程實(shí)例，結(jié)合有限元分析方法，對屋面鋼網(wǎng)架臨時(shí)支撐的卸載技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐卸載施工工藝，并通過對支撐卸載過程進(jìn)行內(nèi)力和變形的全方位監(jiān)測，保證了結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，結(jié)論如下。

1）所提臨時(shí)支撐的卸載順序遵循“分段拆除、變形協(xié)調(diào)、均衡卸載”的原則，其關(guān)鍵技術(shù)在于千斤頂和水準(zhǔn)儀密切配合，采用分階段微量下降和多次循環(huán)的方法來實(shí)現(xiàn)荷載的平衡轉(zhuǎn)移。

2）在Midas/Gen 2018軟件模擬的支撐點(diǎn)卸載過程中，桿件最大應(yīng)力比為0.89，不存在超限（＞0.9）的情況。桿件最大豎向變形為-46.5 mm，也小于允許變形值250.4 mm，表明卸載過程中構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度滿足規(guī)范要求。

3）將設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于佛岡體育館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)卸載，各監(jiān)測點(diǎn)的位移實(shí)測最大值僅為-50.6 mm，滿足規(guī)范要求。實(shí)踐表明，該施工方案解決了臨時(shí)支撐卸載中存在的位移量不易控制、施工可操作性差等問題，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

但其研究模型未考慮現(xiàn)場臨時(shí)堆載、強(qiáng)風(fēng)天氣以及建筑材料時(shí)變屬性等隨機(jī)因素。此外，本文提出的支撐卸載方案僅在佛岡體育館鋼網(wǎng)架屋面項(xiàng)目中得到應(yīng)用和驗(yàn)證，在后續(xù)研究中需要考察其在其他網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程中的普適性。

參考文獻(xiàn)/References：

［1］ 劉法童.大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體提升性能分析與施工監(jiān)測［D］.邯鄲：河北工程大學(xué)，2022.LIU Fatong.Analysis and Construction Monitoring of Integral Lifting Performance of Large Span Steel Grid Structures［D］.Handan：Hebei University of Engineering，2022.

［2］ 張鵬.大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展與展望［C］//2017中國建筑施工學(xué)術(shù)年會論文集（綜合卷）.成都：中國建筑學(xué)會建筑施工分會，2017：80-84.

［3］ 董石麟.我國大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與展望［J］.中國建設(shè)信息，2000（20）：13-16.DONG Shilin.Development and prospect of large-span space steel structures in China［J］. Information of China Constru-ction，2000（20）：13-16.

［4］ 楊付增，賈子光，任亮，等.鄭州奧體中心體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測［J］.施工技術(shù)，2020，49（2）：25-29.YANG Fuzeng，JIA Ziguang，REN Liang，et al. Construction monitoring of grid structure in Zhengzhou Olympic Sports Center Gymnasium［J］. Construction Technology， 2020， 49（2）：25-29.

［5］ 馮國軍，張振，朱雪亮，等.南京南站屋面網(wǎng)架滑移支撐體系設(shè)計(jì)［J］.建筑施工，2014，36（8）：945-946.FENG Guojun，ZHANG Zhen，ZHU Xueliang，et al. Design of sliding support system for Nanjing south railway station′s roof grid［J］.Building Construction， 2014，36（8）：945-946.

［6］ 崔金利.亦城財(cái)富中心共享大廳中央環(huán)形鋼梁臨時(shí)支撐體系設(shè)計(jì)與施工［J］.施工技術(shù)， 2016，45（11）：111-116.CUI Jinli.Design and construction of temporary support system for central ring steel beam of sharing hall of Yicheng Fortune Center［J］. Construction Technology，2016，45（11）：111-116.

［7］ 侯照保，安關(guān)峰.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐體系的設(shè)計(jì)［J］.市政技術(shù)，2018，36（4）：216-221.HOU Zhaobao，AN Guanfeng.Design of temporary support system for grid structures［J］.Municipal Engineering Technology，2018，36（4）：216-221.

［8］ 邱斌，雷宏剛，白少華.懸掛吊車作用下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測與模擬分析［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，46（5）：1119-1129.QIU Bin，LEI Honggang，BAI Shaohua. Stress monitoring and simulation analysis of the grid structure under the actions of suspension cranes［J］.Journal of Guangxi University （Natural Science Edition），2021，46（5）：1119-1129.

［9］ 羅蘭平.基于質(zhì)量鏈的高空散裝法網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)質(zhì)量提升方法與關(guān)鍵技術(shù)［D］.大連：大連理工大學(xué)，2019.LUO Lanping.Quality Improvement Method and Key Technology of Shell Construction by High-altitude Bulk Method Based on Mass Chain［D］.Dalian：Dalian University of Technology，2019.

［10］柳松，周道傳，陳小春，等.圓形煤場球殼鋼網(wǎng)架高空散裝法施工技術(shù)［J］.鋼結(jié)構(gòu)，2014，29（9）：62-66.LIU Song，ZHOU Daochuan，CHEN Xiaochun，et al.Bulk-way assembly technology with air cantilever for a spherical grid of a circular coal yard［J］.Steel Construction，2014，29（9）：62-66.

［11］丁藝杰.某大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程模擬與監(jiān)測研究［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2018.DING Yijie.Simulation Analysis and Monitoring Research of Large-span Steel Structure in Construction Process［D］.Xi′an：Xi′an University of Architecture and Technology，2018.

［12］饒曉文，李鴻晶，伍小平.大跨空間結(jié)構(gòu)施工臨時(shí)支撐卸載次序研究［J］.施工技術(shù)，2014，43（11）：122-126.RAO Xiaowen，LI Hongjing，WU Xiaoping.Study on unloading sequence of the temporary support in construction of long-span spatial structures［J］.Construction Technology， 2014， 43（11）：122-126.

［13］劉德斌.大跨度曲面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)卸載施工過程監(jiān)測研究［J］.施工技術(shù)（中英文），2022，51（11）：97-99.LIU Debin.Research on monitoring of unloading construction process of large span curved grid structure［J］.Construction Technology，2022，51（11）：97-99.

［14］董偉東.北京大興國際機(jī)場核心區(qū)鋼結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的創(chuàng)新方法［J］.北京測繪，2022，36（4）：400-405.DONG Weidong.Innovative method for deformation monitoring of steel structure in the core area of Beijing Daxing International Airport［J］.Beijing Surveying and Mapping，2022，36（4）：400-405.

［15］GB 50205—2020，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［16］JGJ 7—2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.