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 姚  葦1，余運(yùn)波1，張守貴1，馮  鋒1，唐鵬舉1，金曉飛2，張?zhí)煲?

 （1．中建鋼構(gòu)有限公司，廣東  深圳  518040；2．中建一局集團(tuán)公司總承包公司，北京  100161；3．西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川  成都  610031）

[摘要]在使用大型支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，對(duì)標(biāo)高不同的構(gòu)件進(jìn)行安裝時(shí)需要對(duì)這些大型支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降，這樣不僅耗時(shí)費(fèi)力，在起重設(shè)備吊裝半徑覆蓋不到的地方進(jìn)行這類大型支撐結(jié)構(gòu)的升降更是困難重重。施工用大型支撐結(jié)構(gòu)自提升技術(shù)有效避免了以上弊端，通過(guò)在國(guó)內(nèi)西南某國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建T3A航站樓建設(shè)過(guò)程中的實(shí)踐應(yīng)用，證明施工用大型支撐結(jié)構(gòu)自提升技術(shù)可靠實(shí)用，保證了安裝進(jìn)度，節(jié)約了施工成本。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；支撐結(jié)構(gòu)；鋼平臺(tái)；自提升；施工技術(shù)

[中圖分類號(hào)]TU974  [文章編號(hào)]1002-8498(2016)11-0008-04

1工程概況

 某國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建T3A航站樓位于西南某市，南北方向長(zhǎng)約1060m，東西方向長(zhǎng)約750m，總建筑面積50萬(wàn)m2，建筑高度48m。主樓鋼結(jié)構(gòu)屋蓋使用空間雙曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，天窗帶采用立體桁架、鑄鋼節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共使用桿件約3.6萬(wàn)件，球節(jié)點(diǎn)約1萬(wàn)件，鑄鋼件780余件；鋼結(jié)構(gòu)總用量約1.8萬(wàn)t，工程面積大、體量大。

 本工程中心區(qū)域網(wǎng)架采用高空滑移法安裝，滑移單元焊接涂裝后通過(guò)滑移支撐結(jié)構(gòu)沿軌道滑移至安裝位置與鋼柱連接固定，整個(gè)滑移區(qū)域的網(wǎng)架分為10個(gè)滑移塊依次進(jìn)行。由于網(wǎng)架為空間曲面造型，滑移支撐結(jié)構(gòu)鋼平臺(tái)每次滑移完成后都需進(jìn)行高度調(diào)整，調(diào)整后最大高差為10m。

 本工程使用的支撐結(jié)構(gòu)圓管柱截面為ф609×14，鋼平臺(tái)主梁采用HM588×300×12×20規(guī)格H型鋼，次梁采用H450×300×8×14和H350×250 x8×14規(guī)格H型鋼，水平支撐管采用ф377×12和ф203×8圓鋼管，斜撐管采用ф377×12和ф219×8圓鋼管（見(jiàn)圖1）。單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)重約250t，頂部鋼平臺(tái)整體重約100t。

2  自提升支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1  現(xiàn)有支撐結(jié)構(gòu)升降方法缺點(diǎn)

 現(xiàn)有支撐結(jié)構(gòu)的升降、調(diào)整主要依靠機(jī)械和大量人工，方法過(guò)于原始，費(fèi)時(shí)費(fèi)力�，F(xiàn)有支撐結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)如下。

 1)大型支撐結(jié)構(gòu)高度的調(diào)整需要機(jī)械配合，單靠人工無(wú)法完成，增加了機(jī)械臺(tái)班用量，措施量大，效率低，成本高。

 2)在特殊施工環(huán)境下，施工機(jī)械難以到達(dá)指定位置，即便使用大型設(shè)備，經(jīng)常也是困難重重。

 3)大型支撐結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)件經(jīng)多次焊接割除后易對(duì)鋼材強(qiáng)度造成損壞，施工安全不能保證，同時(shí)增加了施工耗材的用量。

2.2設(shè)計(jì)思路

 目前，鋼結(jié)構(gòu)安裝工程普遍采用一次性焊接支撐結(jié)構(gòu)作為鋼結(jié)構(gòu)安裝的支撐體系，由于現(xiàn)在的鋼結(jié)構(gòu)工程高度越來(lái)越大、跨度越來(lái)越大，致使安裝過(guò)程中用到的支撐結(jié)構(gòu)也越來(lái)越大、越來(lái)越高。特別是在安裝過(guò)程中運(yùn)用到滑移和提升等比較先進(jìn)的安裝技術(shù)時(shí)，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的要求更高。所以，這些大型支撐結(jié)構(gòu)的安拆工作量無(wú)異于一項(xiàng)小型鋼結(jié)構(gòu)工程。傳統(tǒng)上一般采用焊接和切割的方法進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)高度的調(diào)整以及結(jié)構(gòu)的安拆工作。該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，且效果不佳。使用本結(jié)構(gòu)體系，可以快速便捷地進(jìn)行這類大型支撐結(jié)構(gòu)的高度調(diào)整以及安拆工作，提高工作效率。

 為解決上述問(wèn)題，針對(duì)大型支撐結(jié)構(gòu)升降過(guò)程中措施量大，機(jī)械、人力消耗較多，制作完成了自提升支撐結(jié)構(gòu)。在支撐結(jié)構(gòu)頂部加裝提升架，以可靠人力安拆的手拉葫蘆作為動(dòng)力，支撐結(jié)構(gòu)頂部鋼平臺(tái)即可依靠此提升裝置實(shí)現(xiàn)自身高度的調(diào)節(jié)。為減少整個(gè)提升過(guò)程的安拆量，滑移胎架立柱采用法蘭螺栓連接的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，鋼平臺(tái)與立柱之間采用螺栓連接。滑移胎架斜桿采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的銷軸與立桿連接，依靠插銷的方式改變斜撐管長(zhǎng)度，采用由帶螺紋的圓鋼和兩端的螺帽組成的插銷。

2.3提升動(dòng)力系統(tǒng)選擇

為方便人工安拆，考慮采用可靠人工安拆的手拉葫蘆作為提升動(dòng)力。本工程支撐結(jié)構(gòu)鋼平臺(tái)重100t。為方便施工，將鋼平臺(tái)分為3個(gè)可獨(dú)立升降的單元。每個(gè)單元重100/3= 33. 4t。每個(gè)獨(dú)立小單元設(shè)置6個(gè)提升點(diǎn)，即每個(gè)提升點(diǎn)需要的提升動(dòng)力為334/6=55. 7kN�？紤]乘以1.5的不均勻系數(shù)，以此來(lái)抵消鋼平臺(tái)升降過(guò)程中由于各提升點(diǎn)速度不一致而產(chǎn)生的附加荷載。因此，每個(gè)提升點(diǎn)實(shí)際提升動(dòng)力為55.7×1.5=83. 5kN。因此，選用型號(hào)為10t的手拉葫蘆。

2.4各節(jié)點(diǎn)改裝（見(jiàn)圖2）

 節(jié)點(diǎn)改裝流程為：頂部提升裝置→可伸縮斜撐管→斜撐管與立柱連接節(jié)點(diǎn)→斜撐管與平臺(tái)梁連接節(jié)點(diǎn)。

3  滑移胎架鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1計(jì)算模型

 滑移胎架采用專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型如圖3所示。

 柱底約束條件：所有柱底采用x向間隙約束，間隙為5mm，即節(jié)點(diǎn)有5mm允許位移，若位移>5mm，則開(kāi)始提供約束反力；z向剛性約束；與助動(dòng)器相連的柱底增加y向剛性約束。

 節(jié)點(diǎn)約束為：除柱頂面鉸接，操作平面上檁條與主梁連接處為鉸接約束外，其余各處均為剛接約束。操作平面的約束布置如圖4所示。

3.2材料計(jì)算參數(shù)

 胎架鋼材為Q235b，計(jì)算模型中材料具體參數(shù)為：彈性模量E=2.06×1011N／m2，泊松比μ=0.3，密度p=7 850kg/m3。

3.3荷載取值

 網(wǎng)架荷載取值：本工程滑移單元組裝和滑移全過(guò)程中，滑移胎架所承受網(wǎng)架荷載作用，選取最不利的單元滑移時(shí)1個(gè)胎架所承受的網(wǎng)架荷載（網(wǎng)架自重約400t，有3個(gè)滑移胎架支承）進(jìn)行計(jì)算，荷載數(shù)值如圖5所示。

 滑移過(guò)程中，距離胎架縱邊最近的網(wǎng)架支撐點(diǎn)壓力較大，施工時(shí)應(yīng)通過(guò)在檁條上設(shè)置分配梁的方式傳遞到相鄰的3根檁條上。支撐壓力由3根檁條共同承擔(dān)。分配梁布置如圖6所示。分配梁架設(shè)于距離荷載最近的檁條及其兩側(cè)2根檁條上。

 荷載經(jīng)過(guò)分配梁分配后，此網(wǎng)架區(qū)域的荷載施加位置如圖7所示。

 施工活荷載取值：操作平面上施加0.5 k N/m2的均布施工荷載。

3.4計(jì)算結(jié)果

 由胎架驗(yàn)算應(yīng)力比分布圖可知，最大應(yīng)力比為0. 855；胎架位移如圖8所示。胎架驗(yàn)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

4技術(shù)實(shí)施

4.1  滑移胎架支撐結(jié)構(gòu)組裝及自提升施工

 滑移胎架按先底部后頂部的順序進(jìn)行安裝。

4.2  滑移胎架試滑移試驗(yàn)

 通過(guò)理論計(jì)算分析，確認(rèn)網(wǎng)架在滑移胎架頂部組拼時(shí)，滑移胎架滿足承載力要求。在滑移胎架安裝完成后，采用試滑移方法對(duì)滑移胎架進(jìn)行動(dòng)荷載試驗(yàn)。

 試驗(yàn)步驟為：①對(duì)滑移胎架進(jìn)行全面檢查，確�；�移胎架安裝質(zhì)量達(dá)到允許施工條件；②對(duì)滑移胎架進(jìn)行試滑移，試滑移行程控制為250mm。

 試滑移啟動(dòng)時(shí)，對(duì)單個(gè)滑移胎架3個(gè)滑靴同時(shí)施加平穩(wěn)均勻動(dòng)力，滑移速度控制在8 m/h，試滑移過(guò)程中滑移胎架運(yùn)行安靜平穩(wěn)，作業(yè)人員位于滑移胎架旁邊無(wú)震顫感覺(jué)，試滑移成功。

4.3鋼平臺(tái)自提升操作要點(diǎn)

 本工程支撐鋼平臺(tái)分為3個(gè)可獨(dú)立升降的單元。自東向西依次編號(hào)為A，B，C。鋼平臺(tái)提升總的順序也依次按照A，B，C進(jìn)行（見(jiàn)圖9）。

 1)操作要點(diǎn)1  在每根支撐立柱上部安裝提升架。在提升架安裝完成后將起重量為10t的手拉葫蘆掛鉤穿過(guò)提升吊耳固定，葫蘆吊鉤穿過(guò)正下方位于主梁上的吊耳固定，調(diào)節(jié)倒鏈，繃直拉緊。

 2)操作要點(diǎn)2拆除A號(hào)塊中所有主梁與鋼支撐立柱的連接以及斜撐桿的插銷螺帽。4～5～6立柱之間的主梁與其垂直方向主梁間的螺栓連接保留。用葫蘆將A號(hào)塊提升至要求標(biāo)高，就位后，進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的安裝和支撐立板的焊接，斜撐桿插銷螺帽擰緊固定，A號(hào)塊提升完成。B，C號(hào)塊的提升同上。

 3)操作要點(diǎn)3  提升完成后，采用高精度全站儀進(jìn)行鋼平臺(tái)標(biāo)高復(fù)測(cè)。校核是否滿足施工要求。

 4)操作要點(diǎn)4  校核完成且滿足要求后，拆除手拉葫蘆及提升裝置，提升完成。

 支撐結(jié)構(gòu)頂部鋼平臺(tái)高度降低的操作要點(diǎn)與提升一致。

4.4  鋼平臺(tái)提升注意事項(xiàng)

 1)手拉葫蘆的型號(hào)需根據(jù)鋼平臺(tái)實(shí)際質(zhì)量選取適宜型號(hào)，建議所選手拉葫蘆質(zhì)量能由人力搬運(yùn)安裝為宜；且每個(gè)支撐結(jié)構(gòu)所選用的手拉葫蘆應(yīng)保證型號(hào)和規(guī)格一致。

 2)鋼平臺(tái)提升過(guò)程中須保證每個(gè)提升點(diǎn)的作業(yè)人員配置對(duì)講機(jī)，由專人統(tǒng)一指揮，保證提升速度一致。

 3)支撐結(jié)構(gòu)每次調(diào)整完成后需檢查各螺栓節(jié)點(diǎn)是否固定擰緊，滿足要求。

4.5解決的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題

 1)升降方便，減少措施投入，提高了鋼材的循環(huán)使用周期，降低施工成本。

 2)解決了樓板承載力不足、不能使用起重設(shè)備進(jìn)行輔助升降的問(wèn)題，能夠完全依靠人力進(jìn)行大型支撐結(jié)構(gòu)的升降作業(yè)。

5  結(jié)語(yǔ)

 通過(guò)在某國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建T3A航站樓工程中的實(shí)踐，3個(gè)分別重約250t的大型滑移支撐結(jié)構(gòu)均能夠完全由人力進(jìn)行鋼平臺(tái)標(biāo)高調(diào)整的升降作業(yè)，提高了這類大型支撐結(jié)構(gòu)的高度調(diào)整和安拆效率，相比于傳統(tǒng)的方法，更安全、快速、便捷，減少了機(jī)械成本、措施成本、勞動(dòng)力成本，有效提高施工的經(jīng)濟(jì)效益。其他工程同樣可以參考這種思路，按照實(shí)際需求對(duì)此類大型支撐結(jié)構(gòu)加以改造利用。