一、鋼結(jié)構(gòu)的施工方法
大跨度大噸位平面和空間結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)架、衍架目前仍為工程中應用較廣泛的幾種主要形式。結(jié)構(gòu)高空吊裝、提升等安裝技術(shù)是這類大噸位大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工工藝的關(guān)鍵。以下主要論述目前實際工程中常見的幾種施工方案,這些方法對于一般大噸位大跨度鋼結(jié)構(gòu)形式的建筑施工是普遍適用的。
目前對于大跨度大噸位空間鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝方法基本上分為兩大類:即高空拼裝和地面拼裝后整體提升或者起吊,目前此類鋼結(jié)構(gòu)的液壓提升施工方法主要有以下幾種:
1高空散裝法
高空散裝法又稱為單件安裝法,是指結(jié)構(gòu)散件單元(單根桿件及單個節(jié)點)直接在設(shè)計標高位置進行拼裝成型的施工方法。高空散裝法拼裝單構(gòu)件質(zhì)量輕,垂直運輸無需大型起重設(shè)備,但需要搭設(shè)拼裝胎架材料占用量大。
1)高空散裝法的適應范圍:(1)螺栓球節(jié)點網(wǎng)架的施工;
(2)混凝土薄殼的施工。
2)高空散裝法主要技術(shù)特點:
(1)此方法施工的思路相對比較簡單,一般拼裝可從脊線開始由中間向兩端施工,這樣利于減小積累誤差。
(2)在確定好標高和定位軸線后,在拼裝過程中,應隨時調(diào)整拼裝偏差結(jié)構(gòu)在拼裝后各項偏差指標符合規(guī)范要求。
(3)懸臂施工時己施工拼裝完成部分的剛度和穩(wěn)定性。拼裝胎架應具備足夠的強度、剛度避免因支架變形而影響拼裝精度。目前在建造加油站、展覽館大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等工程中多采用此方法。
2分單元或分條安裝法
分條或分單元安裝法,是指將整個待安裝的結(jié)構(gòu)分成條狀或塊狀單元,分成的單元在地面上拼裝好然后由起重設(shè)備吊裝至設(shè)計標高位置,然后再連成整體的安裝方法。這種方法相對于高空散裝法來講,在提高工程質(zhì)量的同時節(jié)約了大量拼裝腳手架。此方法曾經(jīng)成功應用于大劇院的建造。
分單元或分塊安裝法主要技術(shù)特點:
(1)結(jié)構(gòu)分條分塊的劃分,主要依照起重機的額定承載力、作業(yè)半徑等特點來確定。
(2)施工過程中分條分塊構(gòu)件的撓度值一般會出現(xiàn)超限,因此在結(jié)構(gòu)合攏時應及時調(diào)整結(jié)構(gòu)標高。
3高空滑移法
高空滑移法與分條分塊安裝法有異曲同工之妙,只是高空滑移法是把己經(jīng)分條分塊的結(jié)構(gòu)單元,在己經(jīng)建造好的滑軌上逐條滑移到設(shè)計位置,并拼接成整體的一種高空鋼結(jié)構(gòu)安裝方法。這種方法免除了支架的搭設(shè),相比高空散裝法又要方便很多。高空滑移法的施工形式大致可以劃分成如下幾種:
(1)按滑行方式分:單條滑移法、逐條滑移法
(2)按滑移過程中摩擦方式分:滑動式滑移、滾動式滑移
(3)按滑移過程中移動對象分:結(jié)構(gòu)主體滑移、胎架滑移
(4)按滑移軌道布置方式分:直線滑移、曲線滑移
(5)按滑移牽引力作用方式分:牽引法滑移、頂推法滑移
結(jié)構(gòu)的施工一般是架空作業(yè)可以與下部其他施工平行立體進行。并且對建筑物內(nèi)部施工影響較小,因此可以縮短施工周期。另外采用該方法施工無需大型起重設(shè)備和牽引設(shè)備口。此方法曾應用于重慶江北機場航站主樓建設(shè)。
二、大型構(gòu)件液壓同步提升特點
(1)提升點多,大型構(gòu)件具有重量超重、面積大等特點。液壓頂升裝置采用地面組裝、整體提升時,由于單臺提升液壓缸提升力有限,因此通常需要數(shù)十臺提升液壓缸共同進行提升,即需要多個提升點同時工作。例如,鋼結(jié)構(gòu)整體提升重量約為10388t,面積12300m2,共使用了67個提升液壓缸;
(2)同步要求高,在提升過程中要嚴格控制吊點之間的位移偏差,以避免結(jié)構(gòu)變形過大、附加載荷過大等。同時,各吊點的載荷要控制在與理論計算基本一致的范圍內(nèi),避免構(gòu)件局部受力過大甚至破壞;
(3)吊點提升力差異較大,大型構(gòu)件同步提升時,需要設(shè)置多個吊點,吊點之間提升力大小差異很大,提高了同步控制的難度。
20世紀初液壓千斤頂出現(xiàn)之后,液壓技術(shù)已經(jīng)在理論上可以直接應用到吊裝工程中,但開始的時候因為千斤頂起重高度低,應用受到了較大限制。直到1970年代高壓技術(shù)逐漸成熟,材料、電子、計算機、控制論等學科充分發(fā)展,液壓同步提升技術(shù)出現(xiàn)后,液壓技術(shù)自身在吊裝工程中的潛力才開始發(fā)揮出來。
國內(nèi)的液壓同步提升技術(shù)發(fā)源于同濟大學。1990年代初,同濟大學承擔了上海石洞口二電廠600MW超臨界汽輪發(fā)電機組的鋼內(nèi)筒煙囪的頂升工程,該煙囪總重600t,高240m,在國內(nèi)開創(chuàng)了大型構(gòu)件液壓同步頂升的先河,為后繼液壓同步提升技術(shù)作好了理論和實踐準備。1995年同濟大學用柔性鋼絞線承重,用自行研制的液壓提升,將上海東方明珠的鋼天線桅桿從地面沿鋼絞線爬升到350m高度后整體安裝,該天線重450t,長135m,這是液壓同步提升技術(shù)在國內(nèi)大型構(gòu)件吊裝的次應用,取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會影響力,此后采用液壓提升施工的工程如雨后春筍般地出現(xiàn)。