大跨结构局部抽空提升施工关键技术

大跨结构局部抽空提升施工关键技术

王世敏

龙煤集团双鸭山分公司发展规划部

摘要：某建筑工程属于大跨钢结构工程，其屋盖属于双向正交桁架结构，设计人员利用的是分区拼装的方法，此外，利用分区液压的方式来进行同步提升。提升架只需要在钢骨混凝土柱顶来进行设计即可，屋盖桁架在提升期间其某一部分需要被抽空。此项施工需要解决的问题很多，尤其是局部抽空时，所产生的受力影响。本文以某一工程为案例，首先对钢结构安装方案以及特点进行了介绍，其次对施工过程计算进行分析，希望为有关施工人员提供参考。

关键词：大跨结构；局部抽空；提升；关键技术

现代建筑工程中有很多都是大跨度结构，此种结构如果应用传统施工技术，即高空原位散装，不仅会对安装效率产生影响，同时安装工人也会产生生命危险。因此需要应用一种新型的施工工艺，既能够快速完成安装施工，也能够确保每个施工人员的安装，大跨结构局部抽空提升施工技术完全能够满足上述要求。此外，该技术所应用的设备非常简单，能够进行地面拼接。但是应用此项技术时，施工人员需要考虑到边界条件变化等问题，因此确保结构受力正常。

一、工程概括

某工程总建筑面积9.92万m²。其结构类型为下部钢筋混凝土框架结构+上部双向受力钢析架屋盖结构。钢屋盖采用双向正交正放析架结构，析架结构平面投影为矩形，最高点高度37.2m最低点32.2m，主析架厚度Sm（玻璃屋顶处厚度为5m和2.5m，悬挑部位析架厚度在0一Sm变化。屋盖析架南北长389.3m，东西长201m；东西向悬挑27.5m，南北向悬挑24.5m。基本柱网横向为3跨，跨度为40m+66m+40m；纵向最大柱距为53.lm。析架结构杆件为无缝钢管，材质Q345B；节点为焊接空心球节点与相贯节点（部分关键位置为铸钢球节点），支座为球铰支座。整个屋盖由44根十字形钢骨混凝土柱通过球铰支座支撑。

二、钢结构的安装与特点

1、该施工项目主要是南北走向，其长度达到了389.3m，为了能够在合同规定的时间内完成施工任务，同时对屋盖质量也能够进行有效控制，再考虑到施工场地情况，施工人员决定应用9.85m的砼楼面，采取分区拼装的方式，在此基础上再进行分区提升。施工人员按照南北方向将屋盖基本平均分为5个区。

2、按照提升的要求，再考虑到施工进程，施工人员决定将提升架直接布置在钢骨砼柱上，这样能够节省非常多的时间，同时要将已经处于提升状态的钢屋盖桁架上弦。另外，施工人员将每个柱顶都安排了2个吊点。该工程屋盖结构属于双向受力，横纵桁架进行相交时，直接设置支座，将其设计在柱顶上。提升期间，钢屋盖需要想标准标高向设计人员确定的标高进行移动，利用计算机来进模拟，将钢结构屋盖与砼柱互相干涉的杆件进行全部找出，同时将桁架支座全部都断开，桁架提升期间，局部开始被抽空。

3、因为桁架支座是非常重要的受力位置，当其被抽空之后，结构提升期间内力会出现十分明显的变化，这会影响结构提升，为了能够保证内力与原来基本一致，施工人员将支座抽空之后，还需要进行杆件补强。同时，施工人员在下弦位置设计了2个矩形，作为加强框来使用，上、下弦连接的位置也需要安装加强杆。本工程具体的钢结构安装流程如图1。

图1钢结构安装流程

三、施工过程计算

施工过程计算十分重要，因为此种结构在施工过程中会涉及到非常多的参数数据，但是最为重要的就是受力状态的计算。因为施工人员通过对图纸的会审发现，建筑结构现实的受力情况，与设计的受力情况有比较大差异，所以明确施工方案之后，施工人员需要进行计算，以此确明确施工期间所受到了受力状态。其具体的计算内容如下：

首先，施工期间建筑结构必须要达到安全可靠，施工期间，施工人员必须要确保结构杆件不会因为受力过大，也出现弯曲；其次，要对施工期间有可能会出现的变形情况进行计算，以此保证分阶段施工效果良好，同时当施工期间发生危急情况时，施工人员能够根据据计算采取预防措施。

四、结构提升计算分析及相关结果

1、施工过程计算分析

提升结构的计算分析通常是采用在相应的提升点设置竖向约束的形式来进行分析的。对于提升点较为分散的工程进行分析，此简化方法是较为合理的；而对于本工程，每个柱顶有!个提升点，此处1个提升点位置较近，若仍按此方法进行计算，其结果与实际状态有较大的不同。为了使计算机软件分析结果与实际情况接近，计算中采用提升架以及钢绞线带入计算模型的一体化建模方法进行分析；其中钢绞线使用只受拉的桁架单元进行模拟，提升架的底部设置为固接支座按此方式建立的计算模型在水平方向是自由的，为了保证模型的计算收敛以及分析假定与结构实际提升状态相符，在水平方向增加了刚度无限小的节点弹性支承，此弹性支承在较小的外力作用下会产生较大的变形，但节点的变形会因相邻结构杆件的刚度较大而抵消，故增加此弹性支承结构原有受力状态不会改变，此方法可较为合理地实现计算模型不收敛的情况。

2、全过程的分阶段施工计算分析

根据实际结构的施工顺序，使用软件对此过程进行计算模拟，得出结构在每一步施工完成阶段的内力及变形等结果。同时对比分析结构分阶段施工完成状态与一次成型状态（设计状态）的内力分布规律，从而判断施工过程的安全性及施工方案的合理性，更好地指导分阶段施工。施工过程中的变形分析：对于本工程的钢结构提升施工过程，需要重点关注的变形包括同一分区内的变形和不同分区之间的变形规律。由于篇幅有限，以其中#区提升施工过程进行分析。并结合现场实测数据，验证计算分析的合理性。

五、结语

综上所述，可知对大跨结构局部抽空提升施工关键性技术进行研究很有必要。提升施工期间，由于结构边界条件发生了变化，受力与设计方案并不相同，因此提升之前，施工人员需要对安全性进行验算，以此保证结构施工过程中所受到的受力状态。提升次结构时，施工人员对屋盖的变形进行研究，以此保证安装效果。另外，大跨结构在进行局部抽空之后，其结构钢度会大受影响，其传力渠道可能会因此而发生改变，施工人员有必要采取措施缓解这一改变带来的问题。

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