鋼結(jié)構(gòu)卸載施工技術(shù)

劉飛宇

摘要：本文通過對(duì)該體育館28組支撐架根據(jù)力學(xué)計(jì)算合理布置、待主體施工完畢后，采用千斤頂卸載，卸載過程中使用方法、關(guān)鍵點(diǎn)的監(jiān)測，達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：卸載重難點(diǎn);支撐點(diǎn)布置;卸載順序;監(jiān)控要點(diǎn)

引言

該項(xiàng)目體育場設(shè)計(jì)采用平面管桁架懸臂結(jié)構(gòu)，南北向281.29m，東西向257.55m。罩棚結(jié)構(gòu)中心線最高點(diǎn)標(biāo)高50m，最大懸挑長度38m，懸挑桁架根部高度為6m，端部為3m。徑向主桁架通過68組倒三角錐斜桿組成的內(nèi)支座支撐于下部混凝土框架柱頂，并向墻面延伸在15.4m標(biāo)高支撐于框架柱側(cè)牛腿之上。

本文將結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，就探討關(guān)于體育場館鋼結(jié)構(gòu)支撐架卸載施工技術(shù)要點(diǎn)分析這一問題展開具體的闡述。

1、該項(xiàng)目卸載要點(diǎn)及重難點(diǎn)

1.1 卸載總重量大：本工程卸載鋼結(jié)構(gòu)總重量約 6300 噸。

1.2卸載分析技術(shù)要求高：卸載分析要考慮不同步卸載影響因素;

1.3 卸載工藝復(fù)雜：臨時(shí)支撐多，支撐處的沉降位移大小不同，每個(gè)支撐點(diǎn)需要根據(jù)計(jì)算的理論沉降值合理分配卸載次數(shù)及相應(yīng)卸載量，并控制同步性。

1.4 高空作業(yè)難度大：全部操作均為高空作業(yè)，高度約 50m。

1.5 卸載位移精度要求高：對(duì)鋼結(jié)構(gòu)同步分級(jí)卸載，同步精度必須控制在±10mm 以內(nèi)。

2、臨時(shí)支撐布置點(diǎn)位及支撐架

（1）外環(huán)支撐架體根據(jù)每榀徑向桁架分段處布置12組臨時(shí)支撐架，可循環(huán)使用（1～68軸）;

（2）內(nèi)環(huán)支撐架布置在1軸、4軸、7軸、10軸、11軸、14軸、17軸、18軸、21軸、24軸、25軸、28軸、31軸、34軸、35軸、38軸、41軸、44軸、45軸、48軸、51軸、52軸、55軸、58軸、59軸、62軸、65軸、68軸，共計(jì)28組臨時(shí)支撐架體，設(shè)置在徑向桁架與環(huán)向四邊形桁架交匯處，固定使用。

（3）外環(huán)支撐架體與內(nèi)環(huán)支撐架體間距為21米;

（4）經(jīng)過設(shè)計(jì)驗(yàn)算，滿足結(jié)構(gòu)安全要求;

（5）內(nèi)環(huán)固定支撐架體布置在混凝土梁上或混凝土柱上;

支撐架示意圖（見上圖）

固定支撐架對(duì)角主受力鋼管采用□160×8，另外兩根鋼管立柱采用□a120×5;頂部平臺(tái)梁采用型鋼H400×200×12×12;外環(huán)循環(huán)使用支撐架立桿□120×80×6，上部平臺(tái)梁HM 294×200×8×12，材質(zhì)均為Q345B;具體尺寸詳見附圖一

支撐架爬梯：每個(gè)支撐架設(shè)置垂直爬梯，與支撐架連接方式為螺栓卡箍式連接，方便安裝、拆卸

支撐架休息平臺(tái)：每隔10米設(shè)置休息平臺(tái)一道，與支撐架連接方式為螺栓卡箍式連接，方便安裝、拆卸。

連接螺栓：M20普通螺栓連接

b.結(jié)構(gòu)架體安裝和結(jié)構(gòu)未形成穩(wěn)定單元前，支撐胎架需攬風(fēng)固定，防止傾覆;

3、卸載順序

臨時(shí)支撐架的內(nèi)環(huán)28組支撐架待整體鋼結(jié)構(gòu)施工合攏、焊接、屋面二次結(jié)構(gòu)施工完成后即可進(jìn)行卸載拆除。根據(jù)計(jì)算得知支撐架最大支撐力為348.5KN，卸載采用50噸千斤頂即可滿足。首先直接卸載拆除內(nèi)環(huán)支撐架外側(cè)的支撐點(diǎn)。將支撐力全部轉(zhuǎn)換至內(nèi)環(huán)支撐架的內(nèi)側(cè)支撐點(diǎn)上。然后進(jìn)行內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)支撐點(diǎn)的卸載，用4臺(tái)50噸千斤頂由東西兩側(cè)的受力最大點(diǎn)開始分別向兩側(cè)卸載，將結(jié)構(gòu)頂至剛脫離支撐點(diǎn)后，抽取支撐點(diǎn)的一塊10mm厚鋼板，然后卸載千斤頂頂力，將結(jié)構(gòu)下落10mm。按順序進(jìn)行卸載，直至整體卸載結(jié)構(gòu)下?lián)?0mm。重復(fù)以上????步驟（即下劃線部分步驟），直至將結(jié)構(gòu)完全卸載，需重復(fù)五次方可完成卸載。第一階段：第一步：卸載4軸、65軸、31軸、38軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第二步：卸載7軸、62軸、28軸、41軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第三步：卸載14軸、55軸、21軸、48軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第四步：卸載1軸、68軸、34軸、35軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第五步：卸載10軸、59軸、25軸、44軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第六步：卸載11軸、58軸、24軸、45軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm;

第七步：卸載17軸、52軸、18軸、51軸四個(gè)支撐點(diǎn)10mm，完成第一階段整體卸載

第二階段～第五階段：重復(fù)第一階段工作，直至結(jié)構(gòu)整體卸載完成。

應(yīng)力分析

完全卸載?構(gòu)件截面組合應(yīng)力分布圖（MPa）

主結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應(yīng)力為47.4MPa，（正號(hào)為拉應(yīng)力，負(fù)號(hào)為壓應(yīng)力）。由分析結(jié)果可見此階段構(gòu)件應(yīng)力較小。

4、卸載施工過程檢測

4.1 監(jiān)測內(nèi)容及方法

本工程施工過程中要對(duì)各控制點(diǎn)的位移進(jìn)行監(jiān)測。本工程的監(jiān)測包括三部分。見表：

4.2 卸載階段結(jié)構(gòu)應(yīng)變和位移監(jiān)測

卸載階段結(jié)構(gòu)應(yīng)變和位移監(jiān)測是由業(yè)主委托專業(yè)單位進(jìn)行監(jiān)測，目的是保證主體結(jié)構(gòu)的安全。

其內(nèi)容包括：

（1）應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：選擇包括局部應(yīng)力較大的構(gòu)件，樹形支撐桿件等。

（2）位移監(jiān)測：體育場懸挑內(nèi)環(huán)、L型徑向桁架拐角處環(huán)形桿件。

5、卸載過程各種不利情況的預(yù)防措施

5.1 保證胎架支撐安全措施

鋼結(jié)構(gòu)卸載前，計(jì)算最不利荷載組合（實(shí)際不可能發(fā)生）情況下的最大頂升力，根據(jù)該頂升力進(jìn)行胎架驗(yàn)算和加固。

鋼結(jié)構(gòu)卸載過程中每卸載步的最大頂升位移采取上限控制的方法。設(shè)置每卸載步的最大頂升位移上限為3mm，當(dāng)頂升達(dá)到該上限時(shí)，千斤頂?shù)捻斏Σ辉谠黾樱ＷC胎架的安全。

5.2 防止卸載位移過大

卸載過程中，對(duì)結(jié)構(gòu)觀測點(diǎn)的應(yīng)力和變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)力或變形過大，馬上停止卸載。

5.3 防止卸載位移不同步

卸載過程中，對(duì)每個(gè)卸載點(diǎn)進(jìn)行人工測量，監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)的位移。

每步卸載時(shí)，對(duì)各卸載點(diǎn)主體結(jié)構(gòu)的下降量進(jìn)行分次控制，每次下降量設(shè)置為10mm，保證各卸載點(diǎn)主體結(jié)構(gòu)的卸載位移同步精度在±10mm 以內(nèi)。

6、結(jié)束語

該工程鋼結(jié)構(gòu)罩棚形式為管桁架組成的 殼體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空間跨度大，主要受力單元體為屋面環(huán)向四邊形桁架和典型徑向桁架為保證該體育館支撐架卸載安全、可靠，通過大量的前期策劃如支撐架位置的確定、卸載順序、過程監(jiān)控在前期進(jìn)行了大量的計(jì)算、論證，實(shí)施中專門制作了配套的千斤頂、支撐點(diǎn)，保證了本次卸載的受力合理、均勻，達(dá)到了預(yù)期的效果。

（作者單位：陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司）