某钢结构办公楼巨型拱卸载分析

某钢结构办公楼巨型拱卸载分析

王永刚1,2，苏铠1,2，范福杰1,2，黄云2

(1.中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东深圳，518045;

2.中建二局阳光智造有限公司，广东河源，517373）

摘要：某项目钢结构为钢骨混凝土筒—巨型拱悬吊结构体系，巨型拱卸载时，为保证结构构件的受力与变形协调、均衡、变化过程缓和，采用多次循环微量下降并便于现场施工操作的“分区、分节、对称、等量、均衡、同步、缓慢”的原则来实现，先卸载直边分区，后卸载转角分区。根据本工程结构特点，平面按照转角区和直边区共八个分区，根据现场实际施工情况结合计算分析进行卸载；立面按照楼层分布分为七个卸载分区，卸载一区为钢梁格构支撑，二~七区为上方圆管支撑。支撑卸载采用千斤顶辅助卸载，每个区分3~5级进行卸载。

关键词：复杂巨型拱;卸载;微量下降;分区

1工程概况

某新建项目由一栋9层综合性高层办公楼（1#楼）和两栋24层办公楼（2#、3#楼）组成。1#楼建筑高度48 m，位于地块东侧，整体处于地下室范围内。平面布置呈回字形，结构外边尺寸139.2 m，内边尺寸84.0 m，标准楼层结构宽度27.6 m。1#楼主体采用钢骨混凝土筒-巨型拱悬挂结构体系，由核心筒、楼层钢梁、水平桁架、巨型拱和吊柱组成。在东西南北4条边每边上各对称设置2个钢骨混凝土核心筒，共8个。本文只介绍1#办公楼复杂巨型拱钢结构的整体卸载情况。

图1 钢结构三维示意图

核心筒之间设置巨型折线拱，拱上部及中部分别设置水平桁架和拉梁，拱下部设置拉索共同形成自平衡体系。钢梁楼面通过吊柱传递给巨型拱。1#楼主楼共9层，其中6层楼面采用H型钢梁结构，2层为巨型拱及水平桁架层，最大结构高度为45.25 m。其中H型钢梁楼层高度均为4.2 m，钢梁结构高度为1.08 m，巨型拱跨越3层结构。

图2 钢结构东西向立面图

2 复杂巨型拱卸载

2.1卸载分区

本工程在主结构部分施工吊装完成、达到验收标准后，即开始结构的卸载施工。结构卸载是将屋盖及楼层钢结构从支撑受力状态下，转换到自由受力状态的过程，即在保证现有钢结构临时支撑体系整体受力安全、主体结构由施工安装状态顺利过渡到设计状态。

根据本工程结构特点，卸载过程中遵循结构构件的受力与变形协调、均衡、变化过程缓和、结构多次循环微量下降并便于现场施工操作即“分区、分节、对称、等量，均衡、同步、缓慢”的原则来实现，先卸载直边分区，后卸载转角分区。平面按照转角区和直边区共八个分区，根据现场实际施工情况结合计算分析进行分区卸载；立面按照楼层分布分为七个卸载分区，卸载一区为首层吊柱及钢梁格构支撑，二~七区为上方圆管支撑。支撑卸载采用千斤顶卸载，每个区分3~5级进行卸载。

图3 钢结构卸载平面分区图

2.2 卸载控制点布置及卸载顺序

根据本工程结构形式及工程总体情况，本工程临时支撑的卸载和拆除按如下两个阶段进行部署：

第一阶段：先卸载直边分区，根据现场实际施工情况结合计算分析四个直边分区卸载，各分区内先卸载悬挑部位，后卸载核心筒连接部位。支撑编号为Z1～Z64，合计64个支撑；

第二阶段：后卸载转角分区，根据现场实际施工情况结合计算分析四个转角分区卸载，各分区内对称、同步卸载。支撑编号为Z65～Z104，合计40个支撑。

图4 卸载控制点布置图

2.3 卸载流程

根据整个巨型拱悬挂受力体系的特点，自下而上进行整体受力卸载，整个卸载过程始终遵循前述“分区、分节、对称、等量，均衡、同步、缓慢”的原则来施行，第一步卸载三层吊柱节点下方格构支撑，第二步卸载三层～四层吊柱节点间圆管支撑，第三步卸载四层～顶层桁架间圆管支撑。

2.4 卸载操作方法及注意事项

（1）卸载操作方法

卸载操作主要采取对支撑顶部的胎架定位板循环割除的办法进行，根据模拟计算所得的支撑位置的卸载位移量控制每次割除的高度△H（每次割除量控制在8～10mm）直至完成某一步的割除后结构不再产生向下的位移后拆除支撑；在支撑卸载过程中注意监测变形控制点的位移量，如出现较大偏差时应立即停止，会同各相关单位查出原因并排除后继续进行。

（2）卸载过程中的注意事项

在卸载过程中，支撑体系和已完成的结构体系中的共同受力，为保证卸载的顺利，在卸载过程中应特别注意如下事项：

1）卸载时要统一指挥，保证同步，且按照工况分析的步骤和区域进行卸载。

2）卸载前根据卸载工况分析，明确支撑位置卸载过程中的结构体系的变形量，以便在实施前作好充分准备。

3）卸载前要仔细检查各支撑点的连接情况，此时应保证结构处于自由状态，不要附加约束，特别要避免支撑体系与钢梁之间的固接；但要保证临时支撑本身的稳定性，特别是较高临时支撑的稳定性，支撑的揽风绳要保留。

4）卸载前要对监测点的变形进行测量，以取得初始数据，卸载过程中要进行跟踪测量和监控。

5）卸载前要清理结构和支撑上的杂物，卸载过程中，对应卸载区域的各层面不得进行其他与卸载不相关的作业，以避免交叉作业。

6）卸载前要作好安全措施，并检查所用设备及机具，确保其性能良好。

7）各分区卸载过程中由于无法做到绝对同步，支架支撑点卸载先后次序不同，其轴力必然造成增减，应根据设计要求或计算结果，在关键支架支撑点部位，应设置测量观测点，通过位移控制变形，检测支架的轴力变化，确保支架的拆除安全。

  8）支撑卸载时，在释放过程中应进行跟踪测量结构的变形情况，发现问题应马上停止，并随时对结构进行检查，重复以上操作，直至支架完全不受力。

9）卸载时，应对结构的变形设置变形观测点，并根据监测的结构与计算值进行对照，并应及时向有关部门报告。

3 结语

针对此类钢结构受力复杂的巨型拱悬挂受力体系卸载安装，卸载工艺是衡量结构安装是否成功的重要环节，分区分片卸载是目前典型且常用的施工方法，采用这种卸载方案时，卸载的安全性、同步性、卸载位移量需要预先估计和分析。施工单位应根据工程实际特点，精心组织，合理设计卸载方案，在保障施工安全的前提下，控制好关键施工步骤，确保卸载施工的顺利进行。本工程中，经采取合理卸载工艺施工，使得复杂巨型拱悬挂钢结构体系经历多次卸载、一次顺利安装到位，安装精度符合工程设计要求，取得了很好的实践成果，为以后同类型工程卸载施工提供了良好的借鉴经验。

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