大型公共建筑及工業(yè)廠房都有大跨度鋼結(jié)構(gòu)的影子,大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作,為減輕結(jié)構(gòu)自重,往往適宜采用鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)。根據(jù)以往施工中遇到的問題,我們主要歸納為3類。
設(shè)計與優(yōu)化方面
施工前應(yīng)對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計方案進行優(yōu)化,尤其在計算分析方面。很多項目部不會算,不計算,導(dǎo)致工程項目施工質(zhì)量欠佳,或成本變高。那么在計算分析方面要看哪幾部分?
圖紙設(shè)計
首先要重視上部、下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作,應(yīng)計入多向地震作用的效應(yīng)。考慮上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的最合理方法是按整體結(jié)構(gòu)模型進行地震作用計算。下部結(jié)構(gòu)簡化必須依據(jù)可靠且符合動力學原理,即應(yīng)綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性。
利用軟件對設(shè)計模型進行建模,并進行計算分析。具體操作時,應(yīng)合理確定計算模型,確保屋蓋等結(jié)構(gòu)與主要支承部位的連接與構(gòu)造相符。此外,還應(yīng)考慮受力分析。計算分析時除模擬結(jié)構(gòu)整體成型后的受力情況外,還要兼顧其施工過程的特殊受力情況,避免在結(jié)構(gòu)成型前因為局部受力超過設(shè)計值而破壞。對于施工過程的計算模擬需要考慮構(gòu)件吊裝、不同施工階段工況、結(jié)構(gòu)預(yù)變形技術(shù)、構(gòu)件的預(yù)拼裝、卸載等。
結(jié)構(gòu)布置
結(jié)構(gòu)布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的內(nèi)力、變形集中。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。因此在進行結(jié)構(gòu)布置時,應(yīng)確保質(zhì)量與剛度分布均衡和結(jié)構(gòu)的整體性和傳力明確。
屋蓋的地震作用應(yīng)能有效地通過支座向下傳遞;避免屋蓋內(nèi)力集中或較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng),為此屋蓋、支承及下部結(jié)構(gòu)的布置宜均勻?qū)ΨQ;保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性,因此應(yīng)優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位;宜采用輕型屋面系統(tǒng),因此應(yīng)嚴格控制屋面系統(tǒng)的單位自重。
施工安裝方面
大跨結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工方法的多樣性,決定其設(shè)計的過程中就必須結(jié)合考慮施工的問題。這也是設(shè)計過程中經(jīng)常忽視或者考慮不全的地方。施工中主要涉及到以下安裝技術(shù)。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件和異型節(jié)點的制作技術(shù)
各種大跨度、復(fù)雜空間形狀的鋼結(jié)構(gòu)建筑由于需要局部受力復(fù)雜,制作難度大的鋼構(gòu)件,因此在復(fù)雜工程項目施工時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件和異型節(jié)點的制作應(yīng)滿足受力條件,確保工程質(zhì)量安全。
整體滑移施工技術(shù)
大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中較為關(guān)鍵的問題是結(jié)構(gòu)在形成空間整體前的穩(wěn)定性。通過滑移施工技術(shù)利用能夠控制同步的牽引設(shè)備,將分成若干個穩(wěn)定體的結(jié)構(gòu)沿著一定的軌道,由拼裝位置水平移動到設(shè)計位置,可較好地解決了該問題。但在使用時要注意其要求結(jié)構(gòu)平面外剛度大,需要鋪設(shè)軌道,多點牽拉時同步控制難度大的特點。
整體提升施工技術(shù)
該技術(shù)通過以液壓千斤頂作為動力設(shè)備,根據(jù)各作業(yè)點提升力的要求,將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合成液壓千斤頂集群,并在計算機控制下同步運動,保證提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)、負荷均衡。
高空無支托拼裝施工技術(shù)
高空塊體擴大單元無支托組裝技術(shù),施工原理是:將結(jié)構(gòu)體系合理的分段,選擇吊裝順序,使施工過程無需搭設(shè)支撐平臺,利用結(jié)構(gòu)自身剛度形成穩(wěn)定單元,通過不斷擴大單元接裝,最后形成整體結(jié)構(gòu)。
質(zhì)量措施控制方面，施工過程中,需要注意以下問題。
安裝精度控制
復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)在安裝時應(yīng)進行測控,由于鋼結(jié)構(gòu)施工測量控制作為施工技術(shù)的一部分,其工程施工方案的合理性、先進性,從大量的測控數(shù)據(jù)信息中分析結(jié)果并得到反應(yīng)和證實。對于大跨度鋼結(jié)構(gòu),由于在施工過程中,結(jié)構(gòu)的變形和受力狀態(tài)與成型后有很大的差異,所以需要利用各式各樣支撐胎架來保證結(jié)構(gòu)的精度。
拆卸控制
由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)具有卸載總噸位大,卸載點分布廣,單點卸載受力大,卸載計算分析工作量大等特點,若支撐力釋放不合理,會破壞結(jié)構(gòu)或使腳手架逐步失穩(wěn)。因此在鋼結(jié)構(gòu)卸載時必須以體系轉(zhuǎn)換方案為原則,以結(jié)構(gòu)計算分析為依據(jù),以結(jié)構(gòu)安全為宗旨,以變形協(xié)調(diào)為核心,以實時監(jiān)控為保障,嚴格按照等比法和等距法兩種卸載方法的要求進行操作。
吊裝方案
大跨度鋼梁吊裝時,若未進行合理的吊點計算,仍然選擇傳統(tǒng)的兩點吊裝,由于鋼梁結(jié)構(gòu)較長,吊點間距較大,以及自重和可變荷載作用等因素,鋼梁和鋼索都受到很大的軸向力作用,易出現(xiàn)鋼梁側(cè)向彎曲,甚至發(fā)生更加嚴重的變形。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場應(yīng)加強管理,增加工人業(yè)務(wù)知識培訓(xùn),使其對構(gòu)件的受力特性及吊裝知識有更加具象的理解。同時強化施工組織設(shè)計對吊裝方案進行合理的論證,以選擇較為合理的吊裝方案。
安裝順序
由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)對安裝順序要求較高,若未合理考慮安裝順序,鋼構(gòu)件也不符合吊裝的需要,則可能影響到結(jié)構(gòu)的安全。施工組織設(shè)計時,應(yīng)合理安排安裝順序,工廠加工、構(gòu)件運輸、現(xiàn)場安裝應(yīng)統(tǒng)一配合,施工過程中,嚴格執(zhí)行。除認真制訂適合工程的安裝順序外,還應(yīng)選擇有經(jīng)驗的施工隊伍進行安裝,避免產(chǎn)生質(zhì)量隱患。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)在特定工程項目中應(yīng)用較多,針對施工過程中的種種問題,應(yīng)加強施工組織設(shè)計優(yōu)化,強化安全與質(zhì)量紅線,不斷完善施工技術(shù)。
