鋼結構自支撐法安裝實踐探討

黃　峰　薛志剛

摘要：月光環為廈門園藝博覽會上的景點之一，四面環水，取海上升明月意境。月光環主體結構為環行高聳鋼管網架結構，由鋼管和鋼管鼓節點組成，各桿件和節點的空間關系復雜，定位困難；施工現場四面環水，安裝作業難度大。介紹了月光環工程鋼結構制作和結構自支撐安裝施工方案。

關鍵詞：環行高聳鋼管網架結構；結構自支撐安裝；施工控制

中圖分類號：TU3

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)08-0267-02

1內場施工

月光環結構安裝現場四面環水，只能筑島提供施工平臺，施工場地十分緊張，結合月光環結構特點，綜合考慮運輸情況和現場的施工環境，制作安裝的總體方案為：內場完成鋼管桿件和鋼管鼓節點施工，公路運輸到現場組裝成安裝單元完成安裝。

內場施工主要工作包括759根鋼管相貫線放樣加工、148個鋼管鼓制作和4根主弦鋼管的彎制和預拼裝，其中主弦鋼管的預拼是內場施工關鍵工序。

1.1鋼管相貫線加工

月光環復雜的鋼管網狀結構包括各種管相貫形式：管面相貫、管與鋼管鼓節點相貫、兩管相貫及多管相貫，面內相貫和面外相貫。有多種為公司產品中首次出現的。

鋼管相貫線放樣加工采用數控相貫線切割機配套的PIPE2002數控管相貫切割機輔助編程系統，三維建模，輸入管體信息，自動生成加工代碼施工。根據實際施工情況，結構下部的12根支撐鋼管加放施工預留量。

1.2主弦管預拼施工

月光環的4根主弦桿是結構的主要受力構件和外輪廓控制構件，內環弦桿保證內輪廓。外環弦桿保證外輪廓，2根中環弦桿是前后的輪廓，4根主弦管共同形成月光環的空間輪廓。除外環與基礎連接外，l根內環和2根中環都是連續構件，腹桿、連桿、撐桿和節點鼓分布在4根主弦桿間與主弦桿一起形成空間網狀結構。根據4根主弦桿在結構受力和維持主體輪廓方面的重要性，綜合考慮安裝現場條件限制，4跟主弦桿在內場整環預拼裝，在弦桿相應位置做好對應節點標記，便于現場安裝單元的匹配裝焊。

2現場制作安裝施工

2.1結構安裝施工總體部署

根據安裝現場的筑島情況，現場安裝施工綜合考慮結構特點和施工機械布置安排3個工作面：承臺區、匹配區一和匹配區二。承臺區結構直接在承臺上滿堂支架散裝，匹配區一和匹配區二結構在筑島平臺上分別匹配拼裝成安裝單元采取結構自支撐法安裝。

現場3個工作面施工采用1臺JL150型塔式起重機和1臺12噸的汽車吊配合施工。塔吊最大起重能力10噸，最遠端吊重約3噸，作業區半徑40米，可覆蓋整個施工場地。12噸的汽車吊用于匹配拼裝區一的配合施工。現場施工布置簡圖見圖5。塔吊布置在承臺上，與承臺共基礎。

2.2安裝施工方案優化

原定結構主吊裝設備為JL150型塔式起重機，作業半徑16.9米內最大起重能力10噸。作業半徑20米內最大起重能力8.3噸。塔吊設在月光環承臺上，結構安裝范圍在16.9米作業半徑內，安裝單元重量控制在8.5噸以內。具體安裝單元見圖6，細實線部分為嵌補管件。

結構安裝分四階段：

第一階段：安裝1～7安裝單元，

第二階段：安裝8A～10A、8B～10B安裝單元；

第三階段：安裝14～16安裝單元；

第四階段；安裝11、12、17、18、13、19、20安裝單元。

針對以上安裝單元的劃分，為實現安裝單元的定位和保障人員安全。必須搭設相應的施工支架，見圖7(斜撐未示)。支架的布置綜合考慮了結構特點，各安裝單元的位置和重量，安裝機械的布置等因素。安裝支架采用格構柱，柱肢主材為18a槽鋼，綴條采用10號槽鋼，節間距約2.5米。支架材料用量，柱肢18a槽鋼槽鋼約1454米(29.4噸)，柱支點處18a槽鋼槽鋼約827米(16.7噸)，10號槽鋼約1346米(13.5噸)，共約60噸。支架方案及核算2007年4月23日通過了廈門市質監站、業主、監理、設計等單位專家審查。

2.3結構安裝優化施工方案

結構安裝方案的優化考慮了以下方面：

(1)降低構件安裝定位難度，提高施工安全度。

小安裝單元1根主弦管加相應的節點鼓和腹桿組成，安裝時單弦管定位，輔助支撐要求高，構件定位調整難度大，散裝桿件多，高空工作量大，危險因素相對較多，大安裝單元包含4根主弦管和相應的連接結構，安裝時在工作面上有4個支點，輔助支撐要求不高，安裝定位通過4個支點調整，散裝構件少。高空工作相對較少。

(2)節省輔助材料，輔助構件的施工時間和費用減少。

經施工監控單位核算，主結構在自重作用下最大位移為5mm。同時對各安裝單元重心進行分析后確定各安裝單元在4根主弦管焊接后(吊車松鉤狀態)可以保持穩定，并可進行后續安裝單元的安裝。因此，安裝施工采用無支架自支撐安裝法，輔助支架取消。

(3)總的施工工期縮短。

12個小安裝單元的安裝加上施工支架搭設，每個小安裝單元安裝施工平均需要3個工作日，共36個工作日14個大安裝單元安裝各約需2個工作日，共8個工作日。工期縮短28個工作日。

2.4結構安裝實際過程

2007年5月，承臺區結構安裝到位，開始安裝兩個匹配區的結構。

8號安裝單元，5m×8m×13m，重約22噸，用100汽車吊QY－100H吊裝，5月3日定位松鉤，共2個工作日完成裝焊；9號安裝單元，8m×9m×13m，重約30噸，用160汽車吊LTM1160吊裝，5月16日定位松鉤，共2個工作日完成裝焊；10號安裝單元，7m×9m×l3m，重約18噸，用160汽車吊LTM1160吊裝，5月17日下午定位松鉤，5月18日停電，2個工作日完成裝焊；11號安裝單元，6m×8m×21m，重約25噸，用160汽車吊LTM1160吊裝。5月23日定位松

鉤，共2個工作日完成裝焊；5月25日主結構內環、中環3根弦管合龍，次日外環合龍。

2.5安裝施工的測量監控

本工程結構復雜，施工測量控制因素多，一般的測量工具和測量手段很難滿足工程需要，因此工程施工測量采用全站儀。主要測量控制點為：(1)節段匹配施工節點控制；(2)兩個匹配區與承臺施工段的接口控制；(3)安裝單元安裝的測量控制；(4)合龍段的安裝測量控制。其中(2)、(4)條為安裝測量控制的重點，涉及多次坐標轉換和對比。

①測量設備：經緯儀、全站儀及其他相關輔助設備，

②測量基準點設置。

為便于測量控制，承臺頂面設置7個測量控制點；同時在觀月臺上設置多個測量控制點并做好標記。

③結構安裝控制點。

各安裝單元安裝時以主弦管上的節點位置為安裝定位點。