浅谈钢结构悬挑平台卸载施工

浅谈钢结构悬挑平台卸载施工大体量钢结构悬挑型钢桁架平台卸载，通过安装过程中支点安装、卸载、监测多环节的控制，拆除的过程是一个卸载支撑的过程，如果卸载突然，桁架杆件的内力会发生相应的突变，严重的甚至会导致质量安全事故。因此，如何保证合理、安全、有效的卸载的实现，是大跨度空间桁架结构施工控制的关键。事先通过计算机模拟分析，卸载时控制各部位同时进行，做到同步卸载要求。1前言随着社会发展，大型公共场所的建筑越来越依赖异性钢结构来体现独特性，势必带来非常多的悬挑桁架平台的安装、卸载作业。因此在对钢结构悬挑桁架的施工中，好的卸载举措既能保证施工安全，同时保证施工质量能够依照设计人员的意图完成。卸载方案的选择与施工是目前大型钢结构场馆施工的重点和难点，有工程因为没有安排好卸载而造成钢结构焊缝拉裂，造成返工，导致较大经济损失并且严重延误工期。故在经济合理的前提下，确保钢结构悬挑桁架卸载施工的安全可靠，已成为当前大型钢结构施工中的一项重要课题。钢结构卸载的准确定义为：通过控制临时支撑结构顶部千斤顶的下沉，使结构主体逐渐脱离临时支撑，最终进入设计受力状态的一个过程。简言之，卸载就是使结构由被外力（临时结构提供）支撑的状态变为依靠自身承力的状态。实质上对临时支撑结构是卸载，而对主体结构是一个加载的过程。工程中常采用的临时支撑的结构形式可以大致分为独立式支撑结构和联合式支撑结构。2工程实例1、工程概况某工程钢结构桁架施工主要是标高10.2m、15.3m时使用的临时支撑搭设，及结构施工完毕后，对临时支撑的卸载。10.2m、15.3m平台桁架单层面积为2.7万平方米。用钢量为8000吨，桁架杆件主要为H型钢;桁架矢高3.0米，悬挑长度20~40米。卸载重点、难点悬：①挑部位较多，周边桁架悬挑尺寸不均匀，临时支撑数量多达171个，如何实现整体分级同步卸载难度较大；②平台结构荷载总重约21000T，临时支撑单点承受最大荷载100T，确保支撑安全牢固，结构变形不超差，应力不超限，难度较大；③支撑点部分搭设在地下室顶板上，部分设置在地下室回填土上。如何对地下室顶板进行加固，确保结构的安全为施工重点；④临时支撑拆除时，过程中要使结构有秩序平缓的过渡到设计状态，操作过程的控制、检查，应作为施工重点。3悬挑卸载设计方案由于本工程悬挑尺寸很大，且结构悬挑的部位有分有合。由于施工需要，各部分钢平台安装结束后，需要浇注一层混凝土楼板，以便成为上层悬挑部位的施工支撑作业面，结构施工荷载不断累加。这些悬挑部位的长度不一，变形非常不规则。悬挑端部连有外围护幕墙柱系统，这些幕墙柱系统倾斜度很大，设计要求在15.3米安装期间的荷载不能传递到幕墙柱系统，当15.3米悬挑桁架卸载后才能将钢平台与幕墙柱铰接。此上施工阶段仅仅完成钢平台，相当于建筑工程刚刚完成基础。考虑到施工单位卸载能力和结构桁架的承载力，需要在15.3米钢平台建造结束进行第一次卸载。15.3米钢平台成为新的安装工作平台，第二阶段用以安装各会议厅、歌剧院、宴会厅和屋盖，然后进行第二次卸载。根据支撑点负荷，每个支撑点布置2个起重能力为50T或80T的千斤顶，卸载时通过两个千斤顶交替进行下降，并抽掉垫层铁块，已达到临时支撑作用。4卸载施工工艺流程如下：测量每个支撑点位置的桁架，统一编号记录→支撑架千斤顶安装→千斤顶顶升→按排统一下降→测量检测。1.顶升：将千斤顶匀速顶起，直至将桁架从支撑点位置向上移开，顶升高度以能拿下垫片为宜。2.下降：（1）.将千斤顶缓慢下降，当桁架下弦与支撑点下一层垫片接触上，停止下降。此时支撑点全部由千斤顶承载。第一排、第一步骤操作完毕。（2).转移到第二排作准备工作，同时各点管理人员对所在区域的构件进行焊接。桁架自挠进行检查，作好记录。检查完毕后立即向指挥人员汇报，以便作出决策，进入下道工序的卸载。3．取用a1区拆除举例：拆除步骤如下第一步：从第一排（1）-（4）支撑点开始，千斤顶顶升，拆除支撑架顶部垫片一块（厚度5mm），千斤顶释放，结构竖向位移5mm，暂停止操作。第二步：第二排（5）支撑点千斤顶顶升，拆除支撑架顶部垫片一块（厚度5mm），千斤顶释放，结构竖向位移5mm，暂停止操作。第三步：第三排（6）-（8）支撑点千斤顶顶升，拆除支撑架顶部垫片一块（厚度5mm），千斤顶释放，结构竖向位移5mm，暂停止操作。第四步：第四排（9）支撑点千斤顶顶升，拆除支撑架顶部垫片一块（厚度5mm），千斤顶释放，结构竖向位移5mm，暂停止操作。4）第四排完成位移后，返回到第一排，作第二次竖向位移至第四排，然后再返回第一排，如此往返五次后，支撑架将从第一排至第四排逐步拆除完毕。5）a1区操作要点：a1区设有四排支撑点，拆除时每排作为一大步骤，每排五次位移作为五小步骤，即a1区支撑拆除称为“四大步，二十小步”。5施工监测1、每个支撑点配备一名施工员负责监督控制整个操作过程，并在卸载过程中检查每个支撑点千斤顶支撑位置是否正确。2、为确保施工过程中能够得到相应数据及承重结构的变化情况，以第一次拆除a1、a2区作为实际试验，从顶升到下降完成全过程后对结构的焊接质量，桁架自挠的变化情况进行一次全面检查，将试拆除的变化参数进行统计、分析以便作为后续转荷的参数。3、安装时对结构挠度敏感区域安置电子检测仪，对相应的杆件变形和杆件内力进行监测，数据由设计院根据计算模型校核，并有利于预防控制出现安全事故。监测变形部位应设在施工过程不易损害和便于长期监测部位，内力监测点设于桁架受拉与受压杆件处。4、平台桁架根据设计起拱值要求结合结构受力特点，通过计算机模拟试验分析，结构自挠分别如下：如表（结构自挠值明细表）设计起拱值结构自挠值80㎜约40㎜70㎜约35㎜60㎜约25㎜50㎜约20㎜40㎜约10㎜30㎜约10㎜20㎜约5㎜6结论本工程在具体方案设计指引下，安全可靠的完成了卸载施工，钢结构自身挠度、支撑架变形和内力都满足《钢结构设计规范》。7卸载过程中可能出现的问题及应对措施1、卸载时可能出现有些千斤顶受力、有些千斤顶不受力的情况，为此采取如下措施：千斤顶假设后，必须对每个千斤顶事先反向施加部分反力，确保每一个千斤顶能够顶紧桁架，承受一定荷载。2、卸载时可能出现雨天，由于雨天检测及卸载困难，且存在安全隐患，故雨天停止卸载，同时，卸载时选择在白天进行。3、卸载时为防止组织指挥混乱，必须掌握操作人员的分布情况和操作细节，并加强通讯联络，具体措施如下：操作时，操作人员听从指挥人员的指令，如果指挥人员命令下降2mm，操作人员根据千斤顶的性能，缓慢下降。动作完成后，操作人员停止操作，等待监控人员的检测，监控人员对螺杆高度进行测量，测量完毕后将数据记录。并将实测数据与理论数据进行对照处理。卸载的允许误差控制在2mm以内，如果出现较大的误差，还需进行修正处理，然后才可以进行第二轮卸载。8结束语通过实例证明：悬挑钢结构卸载施工是一项需要投入大量人力和技术的操作项目，在施工准备阶段应该做好一切方案准备、模拟计算等措施，确保卸载顺利完成。本工程完全遵从上述内容，卸载顺利完成。参考文献国标《建筑结构荷载规范》GB5009-2001.2006国标《钢结构设计规范》GB5017-2003.2003国标《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001地规《建筑工程测量规范》DBJ01-21-2000赵军2011年6月20日