228 m大跨度鋼桁架弦支穹頂組合網殼結構的安裝技術

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概況

由我公司承建的紹興某工程屋蓋結構體系采用“鋼桁架弦支穹頂組合網殼結構”借鑒了巨型結構體系的概念，采用“主骨架+次結構”的結構形式，主骨架由16 榀徑向桁架和1 道中央環(huán)桁架構成，徑向主桁架采用倒三角形截面形式，截面寬6 m，高4 m；次結構由聯(lián)方形網格和馬道組成。中央環(huán)桁架內圈為采光玻璃頂，采用環(huán)肋形弦支穹頂結構。

鋼結構由以下幾部分組成：上部弦支穹頂、中央環(huán)桁架、徑向桁架、下部屋面網殼（圖1）。

圖1 屋蓋結構體系分解

2 安裝思路

2.1 環(huán)桁架安裝思路

環(huán)形桁架分為8 個吊裝單元，最長吊裝單元長約28 m，質量約89.55 t。環(huán)桁架施工時，采用1 臺3 500 kN的履帶吊在環(huán)桁架外部進行吊裝。環(huán)桁架吊裝時，穹頂、徑向桁架地面拼裝（圖2）。

圖2 吊車行走路線

2.2 弦支穹頂組合網殼安裝思路[1,2]

上部單層穹頂共分為8 個吊裝單元，吊裝單元最大質量為33.66 t，最大長度為31.5 m，補檔數量為144 根。弦支穹頂組合網殼安裝采用地面拼裝，分段吊裝，高空對口焊接，拉索在高空安裝并張拉的施工方法。施工時，原則上對稱吊裝，采用1 臺3 500 kN的履帶吊（吊車1，塔況36 m+30 m）在環(huán)桁架外部進行吊裝（圖3）。

圖3 吊車行走路線

2.3 徑向桁架及下部聯(lián)方屋面安裝思路[1,2]

徑向桁架安裝時，擬采用1 榀桁架分為2 段同時進行安裝（JHJ1a、JHJ2a除外），共分為30 個吊裝單元。吊裝單元最大質量為61.34 t，最大直線長度約為54 m。聯(lián)方網格最下方2 個吊裝單元使用700 kN汽車吊在跨內吊裝，其余吊裝單元使用3 500 kN履帶吊在跨外吊裝（圖4）。

圖4 吊車行走路線

3 胎架設計

本工程拼裝時，拼裝場地要壓實平整，拼裝胎架立柱下方鋪設路基箱，立柱上焊接牛腿；拼裝胎架相鄰立柱間焊接柱間角鋼支撐，以保障拼裝胎架的整體穩(wěn)定[3]；拼裝時，搭設操作平臺及垂直通道，且拉好生命線。

3.1 支撐胎架布置

鋼結構在吊裝施工過程中，必須要設置支撐胎架來輔助安裝，支撐胎架包括支撐環(huán)形桁架和弦支穹頂中心部位的支撐胎架，以及徑向主桁架分段位置的支撐胎架。

中央穹頂中心部位的支撐胎架1 榀，截面形式為2 m×2 m×2 m（長×寬×節(jié)高，下同）四肢格構H型鋼胎架；環(huán)形桁架支撐胎架8 榀，截面形式為1.5 m×1.5 m格構式胎架并聯(lián)；徑向主桁架分段位置的支撐胎架14 榀，截面形式為2 m×2 m×2 m四肢格構H型鋼胎架。由于胎架高度較高，為保證安裝過程中穩(wěn)定，在胎架吊裝過程中頂部設置1組纜風繩，纜風繩下端與地錨連接，支撐胎架支撐在三角桁架的2 個上弦桿上。

鋼結構安裝時，先安裝環(huán)桁架且閉合后再安裝穹頂及徑向桁架，為保障安裝時胎架的穩(wěn)定和吊裝的安全，對相鄰胎架進行連接。在2 榀胎架的中部用2 榀由角鋼制成的水平桁架相連，2 榀桁架焊接在2 榀桁架的內側和外側主肢上，平行立放，2 榀拉接桁架間做相應連接。

3.2 支撐胎架安裝

支撐胎架為標準拼裝式胎架，分為3 種規(guī)格為3.48 m、6.07 m、12.06 m，每種標準節(jié)質量分別為1.3 t、2.4 t、28.3 t。C館環(huán)桁架高度約30 m，由4 個標準節(jié)組成，從下向上依次為12.06 m標準節(jié)1 節(jié)、6.07 m標準節(jié)2 節(jié)、3.48 m標準節(jié)1 節(jié)。胎架安裝、拆除時，使用500 kN履帶吊。

4 鋼結構卸載工藝

4.1 卸載原則

（a）確保結構的自身安全和變形協(xié)調；

（b）確保支撐胎架的安全；

（c）以理論計算為依據、以變形控制為核心、以測量監(jiān)測為手段、以安全平穩(wěn)為目標。

4.2 卸載總體思路[4]

根據施工實際情況，進行結構卸載模擬計算，確定結構整體變形、傳力情況、不同分區(qū)變形量大小，結構桿件內力變化情況以及支撐胎架內力變化情況，根據計算分析結果確定卸載分區(qū)、分區(qū)卸載先后順序、分級卸載以及分級大小，從而保證卸載過程的安全和整體結構的安全。

4.3 卸載順序

支撐胎架主要分布在徑向桁架、環(huán)桁架和中央弦支穹頂組合網殼下方，其中徑向桁架下方有14 個，環(huán)桁架下方有8 個，中央疊加穹頂組合網殼下方有1 個，23 個支撐胎架形成支撐體系。卸載時，分步分級卸載。

5 結語

最大跨度達228 m的鋼桁架弦支穹頂組合網殼結構施工從工藝、胎架設計、布置等方面進行驗證，有效降低了施工工期，節(jié)約了成本。在設計時應充分考慮結構安全性，在安裝過程中應注意控制提升速度與整體平衡性。通過本項目鋼結構超大跨度安裝技術實施，鋼結構吊裝已經圓滿完成，該技術可作為類似項目參考借鑒。