大跨钢桁架支持胎架卸载施工工法

大跨度钢桁架支撑胎架卸载施工工法河北建设集团有限公司内蒙古分公司王小春、王煦、程晓利、李宾、张波1.前言在现行建筑行业的施工中，钢结构以其跨度大、强度高、自重轻、刚性好、变形能力强等优点，越来越多的被应用于大跨度和超高、超重型的建筑工程当中。鄂尔多斯市体育中心游泳馆为2015年第十届全国少数民族运动会主场馆。屋盖采用大跨钢桁架结构。钢桁架跨度大，最大跨度达128m。荷载重、体量大，用钢量约为3358T。造型复杂，施工难度高。施工时，采用临时支撑胎架作为空中支撑平台进行钢结构组装，在组装完成后经验收合格再拆除临时支撑。在卸载过程中，支撑胎架和钢桁架的受力状态发生了根本性的变化，支撑胎架所受的荷载逐渐减小至零，钢桁架由临时胎架支撑转换为完全依靠自身受力。若胎架的支承力卸载释放不合理，会造成屋盖钢桁架结构破坏或胎架失稳，后果十分严重。因此保证卸载过程的安全过渡至关重要，大跨钢桁架支撑胎架的卸载是钢结构施工中最为核心的一个环节。在以往的钢结构卸载过程中，由于施工难度大、不确定因素多，施工单位不重视等，尚无总结形成比较成熟的卸载经验。本工程采用“分步骤多次循环微量下降”卸载方法。在整个卸载过程中实时监测，检测结果：结构的实际变形值、实际应力变化值与理论数据相对比,符合结构设计和相关规范标准要求,卸载取得了圆满成功。本工法是与天津大学联合开展大跨度空间结构相关课题研究的关键技术之一。采用该工法实施卸载所取得的数据与研究结果，为同类工程积累了第一手现场资料作为理论依据，提供了安全、可借鉴的实践经验。本工程质量预控目标为中国建筑工程最高奖——鲁班奖，已于2013年4月荣获中国建筑钢结构金奖。2.工法特点2.1通过计算机仿真计算，确定采用“分步骤多次循环微量下降”的卸载方法，支撑胎架整体同步卸载，避免出现过大变形、位移，保证受力转换安全且稳定。2.2卸载过程中，实时监测各项数据，做到同步卸载、变形协调、分阶循环。使应变与应力变化平稳过渡，保证相邻支撑点受力不会产生突变，确保支撑胎架及钢桁架的结构安全。2.3钢桁架杆件的应力应变没有超过相关规范规定的允许范围，避免出现影响工程的使用功能及安全性能的变形和位移情况。3.适用范围本工法适用于跨度大、单榀桁架重量大、多榀桁架构造相同的空间桁架结构施工，尤其适用于大跨度钢桁架放射状空间结构体系的中心支撑的卸载施工。对其它大跨度钢桁架结构工程，例如体育场馆、展览馆、影剧院、航空候机大厅及其他大型公共建筑和工业生产厂房等工程的施工有着重要借鉴意义。4.工艺原理4.1通过应用计算机模拟仿真计算分析技术进行受力分析，制定出大跨钢桁架支撑胎架卸载施工专项方案。通过理论分析指导整个卸载过程,以保证杆件应力应变在卸载过程中始终保持在控制的允许范围之内。4.2本工程钢桁架空间结构体系的中心加强环下设计布置4个支撑胎架，平均分布在距离中心半径为4m的中心加强环的圆周上，支撑胎架高度大约为24m。每个支撑胎架荷载约为115T，上面有3个支撑点。在10m处设计连接平台，24m处的设计头部支撑平台。支撑胎架模拟仿真图见图4.2-1，现场实际支撑胎架见图4.2-2。滔图佳4.驳2芳-1纲支撑播胎架咸三维排图巧图呈4.书2令-2晓中心柔加强乏环硬下钢敬结构积支撑勺胎架肺4花.漏3销在卸怀载过盖程中汽，以鞋理论栽计算旨为倾根意据，商以放结构斧安全只为紧宗旨边，刊以开实时寺监控挎为核误心，压以平饼稳过无渡为破目标掏，桑遵循骡“狮变形甚协调陕、卸厌载均络衡李”添的原庙则苗。痒4肆.盲4脸分步佩骤多松次循尊环微剃量下店降华，每肆阶段悔下降景量按折理论工计算投值下蜜降。涂根据六理论降计算浊计划替分五汤个阶僚段修直割支踏撑点蒙来进蒸行卸喉载庄。疼4会.居5横采用剂同嫁步伟缓慢躺修割蛙支撑于点的籍方法晓，使毫桁架杨自然腊平缓屯的下杯降到炼第一峰阶段晋。检阁查车桁架狂安全植及志整体侨下降序情况千。若左正常商则正采用千同蔽样扛的方论法，罗下降薄到第坏二阶南段惊。重站复进针行，观直至均桁架熊完全为脱离抽支撑论点累。骑4印.极6爱严格方控制愤卸载堤时每确一抵阶段老高程季精度坑，孙卸载签过程扛实时努跟踪忽监测汉，通忠过计角算机膨对卸版载过肆程实议时分漆析并巧指导个卸载武施工胀。以踪确保恼卸载赛安全跳顺利稳进行虫。实以现大猫跨度杂钢结播构体伤系由尊临时缩支撑嘉受力辅平稳宴地过边渡到英自身偶受力咸的过折程。团5普.域工艺颂流程咱及操平作要削点缎5.险1冰施工返工艺患流程摧卸载诞前准剪备泉工作迁→毯卸载疏实施抚第一内步抚→番卸载棚过程删监集测反→鲜分析色各项醒情况趴是否患正常胃→路若正阴常则盆进行乘下一敢步照卸驳载么→杂逐级祖完成党→桨直至房桁架赶完全流脱离猪支撑伸胎架寨→刷数据辜分析裕→喂卸载柔圆满摩成功津。晃5.杠2分操作坛要点柱5.箩2.斥1绢卸载碑前准针备工津作灰1枝．散本工缎程屋光盖钢寄结构造，在跑卸载央前必颜须完播成以术下方图面的赚工作咐：病1例）园斜筒宰柱彻混凝膛土葡浇筑堪强度记达晌到打10厚0%喘。嫩2诚）兴钢桁禁架欺构件谦全部出安装瑞完成罗，蓝节点产全部毕焊接庆完成难。敌3炊）茶构件郑、彻节点胡质量收通过扒验收伏合格短。怕4燥）篇根据租计算终机模老拟仿挤真计顾算分雀析泊数据包编制嘱卸载获专项菠施工牌方案牲。牧5渐）网排查肝高空谅作业化及基高空总坠物握的声安全丽隐患让。在雄卸载耐区域阴下拉锄安全慰警戒禽带萄，治并设买明显据的踩安全艺警示哪牌。牺6输）地对卸且载人泊员进笼行复安全依技术棒交底片，让麦每个头人员祖熟练佩掌握街自己薯的操顾作步伐骤。巴7猪）蓄复拉测钢惭结构兵工程令的伯高程轿及寸平面售控制傍网，爪并以抽此做拒基准睡，来址监渠测卸聪载过卵程中央钢悔桁架煌及违胎架钟的应截力应翠变等滚情况肉。跑2榜．特模拟寺卸载寄在正治式卸慧载前兄进行盖模拟冈演练记，旁主要豪调试贸应力非应变逮检测宰设备挖系统国、检蛋验卸荒载指霸挥小身组的跌通畅遣运行电、检嘱测崇卸载喇操作韵人员和的技鉴术水姻平、慧检验比专项请方案躺的可晓行性兆。总软结不份足之仰处，教最终锈确认腹是否已具备碎卸载炎条件作，确凯保卸夜载过冶程零待风险盏。诉在各估项模粪拟工歪作完符成且裳确认绳具备让卸载邮条件承后可裕实施于卸载悦。些5.劫2.行2修卸载矛实施碍1茶．狱卸载马过程揉采用江“邻分步悄多次缺循环誓微量挣下降悲”依方法枯来实源现整棒体卸摇载，态遵循壶同步督卸载市、变述形协晚调、摸分快步次循环屯的原询则。室通过侦设计为理论选计算卫，叙屋盖同钢扒桁架喘结构兴附加华上屋洽面船檩条渔及马主道搁的犯荷载迟，续整体抬钢结祖构在塔独立圈承竹重林后将绳出现嘉不同广程度疯的下奉沉，形最大熔竖向偏位移镰设计炕理论唯值掠为窃-他69成mm棚，指发生诵在匪中心信加强誓环逢上广。捉2墨．喊为疫让言钢桁争架闷均匀选、渐探进地蝴自主芦受力定，之防止隙个别疏支撑妈点集棒中受最力，伏根据搂计算贺所得迹位移园值廊，扬采用梳所有眨支点我每阶卧段同肠时修沫割最谦大值回不大锯于替1贞5m从m报的下机降法萌直至杀拆除乡支撑英架傅。踪本工填法计旅划分绳五个巧阶段园修割久支撑恶点来词进行耳卸载报，构具体主卸载裤方法混如下浅：圆第一询步：诊按预燕定卸缎载方桐案挤进行笔精确廊的控雷制榨各次补卸载谦量，拴在桁茎架下浇的享临时砌支撑筛胎架捎上壳画上脸标记撞线怀，标程出每誉次下盖降量冲的茫控制赠线雨。润第二朗步：醋采用卡同时嫩缓慢旁修割微支撑犬点的鄙方法肿，使小桁架职自然扑平缓柔的下冈降到诊第一化阶段倒，悬下降景量扯为撕9m弟m熔。叮第三循步崖：队检查铅桁架从焊接喘节点忠及与伸斜筒误柱连卷接处笨的情馋况柴，监听测桁零架整沙体下汪降情托况逆。覆若无富非正斗常情乔况出猎现则慌进行旱下一显步。花第四牌步：究采用董同时下缓慢饥修割售支撑蚕点的恰方法班，使迅桁架时自然简平缓像的下碌降到盈第二粗阶段忧，倍下降戴量炸15贵mm涂。芳第五尽步剧:社重复炎第三法步陪。雁第六仍步晚:嘱像采用思同时位缓慢赏修割击支撑阻点的将方法蛮，使蝴桁架仁自然脉平缓恭的下读降到改第三逐阶段丹，构下降隐量李15指mm剥。警第七折步耽:携重复吹第三愤步。崇第八或步笛:泡侵采用述同时主缓慢伍修割育支撑鹊点的岗方法含，使承桁架春自然话平缓餐的下钥降到苍第四春阶段川，城下降抓量疲15呢mm去。族第九蛛步信:额重复军第三望步。害第十怎步蛾:虹桶采用骗同时雕缓慢洋修割搅支撑弃点的阀方法临，使叙桁架揉自然珠平缓胸的下社降到轧第五缺阶段担，验下降城量格15按mm衔。围3.拢在驾第五经阶段木完成姥后，兆观察陵屋盖称钢桁办架持中心箱加强撒环挡是否洽完全搂脱离岔支撑叨点支慌点，伙若脱虹离，版则卸半载情叉况正瓦常。葵钢丛桁架振静园置片1蕉天，帝然后驻对主房桁架柄的焊宇缝逐督个认抚真检桨查，熔同时累用全铸站仪田对主暂桁架恨进行都检测童，慨变形穗满足梳设计豆要求掘后再脸进行牵支撑集胎雀架支剑点的层拆除瓶。草5.尽2.望3纪卸载互过程闸监测救1.台为了顶在卸平载过顷程中逢的西对结业构亚安全棕状况辱进行紧评定谜，与举设计闹方共捏同确降定愈，由选择尝中心尝加强义环海、支匆撑胎赛架说及鸟实际袄应力幸最大唱的杆探件疤进行室应力乏应变混监测视。报2施．亮采用自光纤丹传感捉器实表时跟浓踪检揉测现碑场实妇际数轻据，怜及时串准确框地获滚取鲜各项熊参数宏的变约化实女况置。传提感器登安装老见绘图膜5.杜2.请3英-秋1贵、胡图躬5.垄2.塞3使-酷2详。满刑3步.涂把获吨取的苹实时蝴监测狭数据国与模暮拟仿耳真计勇算爹值进状行对螺比分远析册，用顶来指竖导下繁一步界施工钱。实秒现全处过程挡的信妖息侮化勉管理起，以吸确保粮整个考卸载兵过程头在安况全掌叫控之葬内。侄4勤．确给队每位杀卸载陡施工允人员紫配备辩一瓣把雪钢尺贵，干严格外按照捞支撑朽胎架妇上分先色前画捆好的熟标记脾线持，英精确骄的辅量取踩并控裙制饥每控个落阶段屑的卸愉载量门。躲5驱．星在卸泥载实承施前功，用观全站协仪测泰量胎昌架墓各支辣撑点使的坐巷标。获每次窃卸载皇后，测测量法卸载森点的纯标高啦，以棍确定薪下一岸次卸么载井量屑的调送整值凶。判若标森高与熄理论鱼设计白相符探，则报下一正次卸换载量车不需图要做躁出调衰整，萌仍按表原计疼划进烈行。便6槽．哥在卸震载的临过程享中，骂对胎僚架基蝇座标土高女、凉胎架写垂直掩度珠、仍胎架徐节点桂焊缝掘在貌每个殿卸载奇阶段状都获要虎进行汗监测住，发广现问辞题及提时处圾理卷。斧5.挺2.倡3-挺1席传感带器安饺装图烫（一悲）外5.享2.序3钥-2烛脊传感悦器安障装图集（二趴）踢5.属2.扣4贪卸载男数据妈比较掌与分屡析赤1为．丢施工完过程拐中的药结构清受力义与设姑计状谢态不瓦完全蹈一样扛，整盛个结尽构体肺系但受力宣是个舌逐步虫建立投的过厦程，像特别碑是在蔑卸载培过程蚂中，珍存在欺着伍结构睁转换拜，受饱力状超态发辫生根枯本变检化，宴桁架美结构井受力袖从临茂时支践撑胎聋架转验换到性工作踏状态萍受力紫，部津分杆施件受载力特迎性可堂能发它生改纪变，狭因此编对施橡工过屡程中趴的若沿干关奋键工劫况需穿要进崇行计闸算，占对可饲能发蹈生的蜘不利棒因素民进行驾提前嫂预警拌，以翻保证盲结构笛施工碗的安洒全。抗2拜．缓确保钟卸载慨安全徐的关意键是通全过刮程监游测各键项数起据的温变化圈情况舱，并图与设扎计营理论绳计算猫值进蓄行对柄比分法析，烘及时没反馈伶数据纲指挥券现场避卸载碎施工姿。民确保凡构件稍在最税终进顺入使肚用状找态后昆的骑应力凯应变感在预棚计范纳围内枪。睡3谨．兴大跨宾度露钢饿桁架万屋盖抬按慎预定著步骤貌载完赏成后谣，杆躲件应板力比速如下坊图滩、表房所示瓦：束图模5.跌2.喝4肃-掠1逃驱修施工授状态苍杆件垮最大篮应力包比图访5.剖2.片4碌-盗2尤设计珍状态盼杆件蓝最大奉应力就比娱图邀5.计2.吉4值-3缩灵施工庆状态徐与设佣计状谊态应仁力比膏差值拐表庆5.瓜2.蹈4腰-1芝侍伏应力爸监测历结果仙汇总浓表园表病5.查2.惯4中-2景歉杜中心灰环挠跨度监惯测汇守总至表湿序号源观测草点位弓置执卸载夜累计武下挠净值缩（伸m适m妥）炭1永2窗4饼轴移65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