大跨钢结构合拢和卸载施工研究.doc

大跨钢结构合拢和卸载施工研究 　　[摘 要]针对大跨度钢结构合拢和卸载施工，结合工程实例，在分析目前大跨钢结构合拢和卸载施工种存在问题的基础上，从大跨度钢结构合拢施工和卸载施工两个方面研究了大跨度钢结构的施工要点，最后通过深入分析，得出科学合理的合拢和卸载是确保大跨度钢结构稳定性和质量关键环节的结论。 　　[关键词]大跨度钢结构；合拢施工；卸载施工；研究分析 　　中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0103-01 　　引言：合拢和卸载施工是大跨度钢结构施工的主要环节，其施工质量直接决定了大跨度钢结构的稳定性和牢固性。但是我国对大跨度钢结构合拢和卸载施工研究还有待进一步深入，因此本文基于工程实例，大跨度钢结构合拢和卸载施工做了如下研究。 　　一、工程案例分析 　　某体育场顶面呈现鞍形，其中长轴为345.1米，短轴长297.4米，其最高点的高度为72.4米，最低点高度为40.2米，总建筑面积为25.8万平方米，为提高施工效率，此体育场采用钢结构施工技术进行施工，基本施工顺序为：第一，安装桁架柱柱脚、立面次结构柱脚，共搭设82个临时支撑塔架；第二，分段吊装桁架柱，立面楼梯等；第三，主桁架分段吊装；第四，主桁架各分区之间的整体合拢；第五，临时支撑塔架卸；第六，顶面次结构上班部分安装；第七，屋面PTFE膜结构，灯光、音响、大屏幕等设备安装。 　　二、大跨钢结构合拢和卸载中存在的问题 　　大量工程实例表面，钢结构的合拢和卸载是大跨钢结构施工的重中之重，就此工程而言，具有规划大、难度高等特性，在不同区域安装时，具有较强的时间跨度，而且每个分区的初始安装温度和合拢时的温度有很大差异，而温度作用对主结构的安装合拢等环节有非常大的影响，因此，大跨钢结构施工时，必须确定合拢口的具体位置，考虑到各种因素引起的温度变化，才能确定合拢口的预期间隙和搭接工艺。 　　就该体育场大跨钢结构工程而言，在主桁架和里面结构中设置了四条合拢线，在主桁架上设置了95个合拢口，立面结构上设置了32个合拢口，从这两组数据中可以看出，合拢口的数量比较多，虽然在立面结构和主桁架上可以采用分次合拢的方案，但是在具体施工中，仍然有52个对接口需要一次合拢。为确保合拢线上的对接口能顺利合拢，就需要大量人力、物力、财力的支持，而且各个合拢口温度的差异性比较大，大大增加了施工的难度[1]。 　　实践表明，大跨钢结构卸载的过程也非常繁琐，而且控制难度比较大，在卸载前必须先对卸载的具体工况进行科学合理的分析，计算出每一步卸载的数量，同时要充分掌握每卸载一步会对整个结构造成的影响。就从体育场而言，当主体结构安装完成以后，并且所有焊接工作都完成以后，需要对已经形成的主体结构，次面结构进行科学合理的卸载，在卸载过程中往往都会遇到以下几点问题：第一，卸载吨位比较大。该体育场用钢量非常大，仅仅高空散装的桁架结构就12400吨，总卸载量更是达到惊人的16450吨，因此，在卸载过程中为确保主体结构的安全性，需要遵循各点同步下降的原则；第二，卸载点分布比较广，点数多。临时支撑的82个点需要整体同步卸载，而且这82点几乎全部分布在屋盖下方，大大增加了卸载的难度，任何一方面出现错误，都会造成严重的损失；第三，单点卸载吨位比较大，82个卸载点，最小支撑力大约为100吨，最大支撑力为400吨，其中85%卸载点的吨位普遍在200吨以上。 　　三、大跨钢结构合拢施工研究 　　（一）合拢和合拢温度 　　大跨钢结构由于其跨度比较大，工艺复杂，结构安装需要经历较长的时间跨度，而且在合拢焊接过程中存在较大在温差，研究表明，钢结构温度变形和温度应力大小、结构形成时和使用时的温度差有很大关系[2]。因此，为切实控制钢结构的变形，在桁架安装过程中，要采用分块安装的方法，先把各个钢结构在高空依次拼接，然后再把各个独立的板块连接成为一个整体，也就是合拢的过程，此时钢构件的平均温度被称之为合拢温度，也是钢结构在使用过程中温度控制的基准点。 　　（二）大跨钢结构合拢线设定 　　1.合拢线的选择 　　由于此体育场工程结构相对比较复杂，而且跨度较大，主桁架交错复杂，选择合拢线的难度比较大。因此，在选择合拢线时，不但要充分考虑主体结构本身的受力情况和变形情况，而且还要综合考虑钢结构整体安装的顺序和主桁架的具体安装情况，尽量减少合拢点的数量，才能提高施工效率，减少成本的投入[3]。 　　2.大跨钢结构合拢口设定 　　根据该体育场的设计要求和选择合拢线的要求，合拢口的数量非常多，合拢段安装的时间跨度也比较大，这就增大了合拢段安装时的温度差，从而影响焊接质量。根据施工方提供的合拢段的具体位置，以及温度变化的实际情况，计算出合拢段的温度变形值，为确定合拢断面之间的预留