鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
[摘要] 本文簡要介紹了廈門太古四期、五期大跨度鋼結構安裝方法。從結構特點、現場條件、安裝效率等角度綜合分析，總結了移動式承重架技術在鋼結構網架施工中的應用效果。
[關鍵詞] 鋼結構 安裝 機庫 承重架 移動 施工技術
1、工程概況
廈門太古飛機維修中心四期機庫鋼結構工程，大廳網架采用正交正放抽空四角錐焊接球節點網架，采用三邊支承，長170.4m，寬 75.5m。由跨內兩個大柱將大廳網架分為92.6m和77.8m連續兩跨，其基本網格分別為5.0m×4.63m、5.0m×4.863m，網架剖面形式呈臺階狀，結構起坡，網架矢高為4m~6.3m，下弦標高分別為25m和31m，鋼結構總重約2230t,見圖1~2。
五期機庫鋼結構工程，機庫屋蓋結構為三層棋盤形四角錐網架與橫跨大門的鋼拱架形成的混合空間網架結構。大廳網架覆蓋面積152m×75.5m，其基本網格為4.75m×5.0m，結構起坡，網架矢高為4.0m～7.78m；鋼拱架標高為20.75m，網架下弦標高27.227m。鋼結構總重約2100t。
圖1、廈門太古機庫四期機庫外景
圖2、廈門太古機庫五期機庫外景
2、安裝方法
在大跨度機庫屋蓋鋼結構工程中，通常采用結構整體提升、結構累積滑移等方法。若采用結構整體提升，考慮到大門門梁與大廳網架底標高相差13.20m，則需要將門梁放置于深基坑中拼裝或搭設大量的滿堂腳手架(如圖3)，并且提升后的結構補空相對困難，使施工質量安全控制難，措施費用大；若采用結構累積滑移，則必須改變網架原設計的支承方式，必然會導致結構內力的變化和部分構件的調整，經過了累積滑移過程，不斷增大的結構體積和重量，因牽引而產生一些不可逆的變形。
圖3、廈門太古機庫結構整體提升方案示意
2.1、由于現場場地狹窄，可利用面積少，綜合考慮各種施工技術優缺點和工程工期安排等因素，決定網架結構采用地面小塊體組裝，扣件式腳手架與移動式承重架共同組成作業平臺，高空單元拼裝的方法施工，如圖4。
圖4、廈門太古機庫承重架支承示意
2.2、移動式承重架和扣件式腳手架是網架安裝的承重架和整體結構的臨時支承基礎，經過精確驗算。每次承重架滑移前，安裝完成的單元必須固定，且對網架進行各種施工工況下的驗算。經過施工單位驗算及設計單位復核，網架在安裝過程各種工況下均是穩定的。
2.3、整個網架分若干個單元完成高空安裝（四期分七個單元、五期分八個單元），依次進行，積累完成，每次滑移一個單元，要求已完成網架必須有一排支點在架子上，保證安裝單元與上一單元在同一標高安裝。
2.4、在四期工程中，移動式承重架在安裝過程中分別要升降各一次，即由23.8m(低跨)→29.8m(高跨)→16.6m(門梁)；五期工程中，移動式承重架在安裝過程中分別要降架兩次，即由27.1m→23.6m→15.6m（如圖5~6）。
2.5、鋼結構安裝過程如圖7~10所示。
圖5、廈門太古機庫結構安裝示意圖(一)
3、技術優點
移動式承重架施工技術在太古四期、五期工程中的成功應用，顯示如下優點：
3.1、經過專業設計，針對性強
承重架在設計時，建造模型的依據即是主結構的設計模型，故承重網架的支承節點與主結構的支承節點是一一對應的垂直關系，之間的距離也是根據實際需用的支承高度確定，所以支承方式合理、支承簡便；受力上承重網架通過節點傳遞加載的各種荷載，受力線路明確，利于各種工況的受力分析和驗算，可為配套技術措施提供直接的依據。
圖6、廈門太古機庫結構安裝示意圖(二)
圖7、廈門太古機庫施工現場整體布置
圖8、廈門太古機庫結構高空單元安裝
圖9、廈門太古機庫屋面與結構安裝的施工流水
圖10、廈門太古機庫大門門梁結構的安裝
網架采用行業上通用的空間結構設計軟件進行設計，可結合工程的實際特點，設計相應的結構形式、結構尺寸和支承形式，并以國家有關規范和標準為依據，進行各種荷載組合設計、校驗，故設計科學、可靠，保證了結構應用的使用性和安全性。在太古四期、五期工程應用中，由于設計的優化，結構與受力的配合較好，經過數次滑移、拆裝升降，未出現過桿件彎曲、網架變形等情況。
3.2、減少了對主體結構受力的影響
實際上，結構積累滑移法施工是比較成熟的鋼結構施工工藝，在方案論證時，總結廈門太古二、三期網架施工，由于改變網架原設計的支承方式，加之經過了滑移的過程以及動荷載影響，網架結構內力會發生變化，變形也增加。采用移動式承重架施工，只是承重架滑移，主體網架始終原位安裝而直接進入設計狀態，施工過程對主體結構的影響可降低到最小。
3.3、安裝、拆除施工周期短，施工方便，受現場條件影響少
承重架桿件及配件均采用工廠化制作，運抵現場后，由專業施工隊伍進行網架安裝，其作為一個小型的網架工程，一切以單項工程的要求控制其質量及進度，大大方便了施工和管理。
在廈門太古四期、五期工程中，因采用移動式承重架施工技術，承重架占地面積小(僅支腿部分)，下部還可通行，隨著承重架的移動和主結構的逐漸增強，為水電安裝、消防等單位提供了交叉作業條件，為地坪、土建工程提供了場地條件。
3.4、采用合理的移動牽引方案
由于承重架自身較輕，根據結構滑移方面的成熟經驗，采用滾動磨擦，手拉葫蘆牽引，即可實現勻速、平穩滑移。在廈門太古四期、五期工程中，軌道分段考慮到每單元滑移距離，按照滑移距離的模數設計軌道長度，使得軌道利用率達到最優。且利用軌道本身作為反力裝置進行了滾動滑移，僅用兩個5t手拉葫蘆牽引，操作簡潔方便。
3.5、具有可回收和重復使用的特點，經濟性好
四期使用的承重架在少量更換桿件、鋼球后，五期工程又使用一次；五期工程完畢后，挑選保留好的構件用做其它結構用，完全不能用的構件可按廢舊鋼材處理，具有很好的重復利用價值。
4、推廣意義
目前，我國的大跨度空間鋼結構發展勢頭良好，結構類型眾多，施工方法多樣，移動式承重架施工技術因其顯著的經濟效益、安全可靠性、重復使用性、便于綜合作業等多種優勢，應用前景廣泛。
4.1、計算理論成熟，采用專業軟件設計，技術上更趨先進、可靠，是一種新穎獨特的結構施工工法，有利于施工技術進步和行業發展。
4.2、采用原位安裝，周邊支座的可一次性就位準確，使結構邊界約束完全符合設計，最大程度地遵循了設計意圖，不改變設計的原始受力模型，便于工程質量控制。
4.3、移動承重架為高空安裝作業提供了良好的作業平臺，為高空安裝作業提供了較以往更安全更可靠的生產條件，施工安全上更有保障，降低了施工安全風險。
4.4、周轉使用，可移動、多功能、多用途，便于開展綜合作業。設計中考慮了周轉使用，從外形的可變性到增減支腿數量等條件滿足不同類型結構安裝，使其應用范圍越來越廣，尤其是在大跨度平板網架安裝中效果最明顯。
4.5、與扣件式承重架比較，直接經濟效益顯著，由于縮短工期使四期、五期工程工期較一、二、三期縮短數月，為顧客方提前使用投產提供了條件。使業主方間接受益。
4.6、有利于標準化施工。移動網架式承重架從設計、制作到安裝與網架結構相同，在理論與實踐方面均已成熟，對于具有資質的專業公司(廠)來說易于推廣和應用。
4.7、企業在這個工程施工中，積極地投入技術力量，大力進行技術開發，施工方法上新穎獨特，已引起同行業的研究和借鑒，顯示了企業的技術實力，得到了同行的肯定和好評，為企業贏得聲譽，取得較好的社會效益。
5、結語
廈門太古機庫一期網架采用條狀腳手架分條分塊安裝，二、三期采用網架滑移法施工，四、五、六期采用移動式承重架安裝。對三種安裝方法進行綜合比較分析，移動式承重架安裝方法技術經濟效果最好，其先進性在于其可拆卸和組裝，重復使用，成本低，安全可靠，多用途，適用性強。
作者簡介：劉金榮，高級工程師，任陜西建工集團機械施工有限公司副總工程師，中國建筑金屬結構協會鋼結構委員會專家。
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