大跨度鋼結(jié)構(gòu)常用的幾種施工方法 

一、高空原位單元安裝法

  高空原位安裝法包括高空原位散裝法和高空原位單元安裝法。

  所謂“散裝法”一般是指將構(gòu)件采用懸挑法或滿堂支架法直接在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行拼裝的一種方法。

  此法需搭設(shè)滿堂支撐，以提供高空擱置及工人的操作平臺(tái)。

優(yōu)點(diǎn)：由于單件的重量較輕，可有效降低起重設(shè)備的起重要求。

缺點(diǎn)：支撐搭設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，高空作業(yè)多，工期跨度大，且需用大量支撐材料，占用大量建筑物內(nèi)場(chǎng)地。

適用范圍：多應(yīng)用在跨度不大、工期要求不緊的網(wǎng)架、網(wǎng)殼等大跨結(jié)構(gòu)中。

  我國(guó)南京國(guó)際展覽中心屋蓋主拱架的制作安裝便充分運(yùn)用了這一方法。

  “單元安裝法”則是把結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分塊，然后將這些分塊單元吊裝至設(shè)計(jì)位置安裝。

  為保證現(xiàn)場(chǎng)單元的順利拼接，宜先將若干單元在工廠預(yù)拼裝。

此法的重點(diǎn)是吊裝單元的合理劃分，一般應(yīng)把握以下要點(diǎn)：

1.單元的大小視選用的起重機(jī)能力和結(jié)構(gòu)形式而定，比如對(duì)于大跨鋼桁架結(jié)構(gòu)，分塊位置不宜在桁架跨中；

2.對(duì)于梁柱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一般建議將分段位置設(shè)在反彎點(diǎn)位置；

3.對(duì)于網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，一般可采用分塊或分條的方案；

4.單元必須自成體系，有足夠的穩(wěn)定性、剛度及強(qiáng)度。

廣州歌劇院、深圳大運(yùn)會(huì)主體育館及深圳灣體育中心均采用了“單元安裝法”。 

二、整體提升安裝法

  滑移安裝法一般又可分兩種：結(jié)構(gòu)滑移法、支承滑移法。以下分別介紹兩種方法的施工特點(diǎn)。

結(jié)構(gòu)滑移法

  其基本思路是將結(jié)構(gòu)整體(或局部)先在具備拼裝條件的場(chǎng)地組裝成型，再利用滑移系統(tǒng)整體移位至設(shè)計(jì)位置的一種安裝方法。

  采用這種安裝技術(shù)，拼裝場(chǎng)地和組裝用機(jī)械設(shè)備可集中于一塊相對(duì)固定的場(chǎng)地，與原位安裝法相比，可減少臨時(shí)支承與操作平臺(tái)的措施用量，節(jié)約場(chǎng)地處理和管理成本。

  先用結(jié)構(gòu)滑移法，其關(guān)鍵的考慮是結(jié)構(gòu)直接在設(shè)計(jì)位置施工有難度，例如場(chǎng)外周邊施工場(chǎng)地有限，跨內(nèi)不能滿足吊裝設(shè)備的正常行走。這一工法的基本構(gòu)成要素只是將“整體提升工法”中的地面組裝、反力支承、整體提升置換為“橫向移動(dòng)”，所以本質(zhì)上與提升工法相同。

采用此法至少應(yīng)注意幾個(gè)要點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)支承處有利于鋪設(shè)滑移軌道，滑移路線長(zhǎng)，效率越高;

2.滑移單元應(yīng)為幾何不變體系，滑移過(guò)程中有足夠的剛度和穩(wěn)定性，盡可能減少滑移時(shí)的抵抗力。

3.當(dāng)采用多點(diǎn)牽引來(lái)實(shí)現(xiàn)滑移時(shí)，為避免結(jié)構(gòu)在滑移過(guò)程中發(fā)生扭轉(zhuǎn)，牽引的同步性須得到控制，若難以保證，則應(yīng)充分計(jì)算評(píng)估因牽引不同步給滑移單元造成的影響，必要時(shí)可為滑移單元進(jìn)行臨時(shí)加固。

4.滑移單元在最后固定之前，結(jié)構(gòu)在移動(dòng)方向與其正交方向存在著“容易滑移”的趨勢(shì)，因?yàn)榕c設(shè)計(jì)支承條件不同，要防止設(shè)計(jì)外(即滑移平面外)的變形，有必要采取防止“滑落”的對(duì)策，比如在兩側(cè)支承附近設(shè)置自平衡的剛性拉桿或柔性拉索。

  此外，結(jié)構(gòu)滑移法還包括兩種不同的工藝：逐榀滑移、累積滑移。

逐榀滑移：將一榀或由若干榀組成的滑移單元從一端至設(shè)計(jì)位置，各滑移單元之間分別在高空進(jìn)行連接，直接形成整體結(jié)構(gòu)。

累積滑移：即將滑移單元在滑軌上只滑移一段(暫不移至設(shè)計(jì)位置)，待連接好下一單元后再滑移一段距離，如此反復(fù)，逐榀積累，直至將各榀單元推至設(shè)計(jì)位置。

  總的來(lái)說(shuō)，在大跨度及空間鋼結(jié)構(gòu)的安裝方法中，當(dāng)無(wú)法設(shè)置臨時(shí)支承或使用安裝吊車的條件不好，即直接在建筑物位置施工有問(wèn)題時(shí)，結(jié)構(gòu)滑移工法可作為解決方案之一。

支承滑移法

  支承滑移法是在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)集團(tuán)搭設(shè)支承架，以給結(jié)構(gòu)在原位安裝提供支承和操作平臺(tái)，待該部分結(jié)構(gòu)安裝完成后，支承滑移即與已裝畢的結(jié)構(gòu)脫離。

  這樣即為相鄰結(jié)構(gòu)的原位安裝創(chuàng)造了條件，如此循環(huán)，直至結(jié)構(gòu)完成整體安裝。

  由此，與結(jié)構(gòu)滑移法不同，支承滑移法可總結(jié)為“結(jié)構(gòu)不滑而支承機(jī)構(gòu)滑”，而結(jié)構(gòu)滑移法則是“結(jié)構(gòu)滑而支承機(jī)構(gòu)不滑”

  采用支承滑移法時(shí)，支承構(gòu)架的設(shè)計(jì)除滿足常規(guī)的整體及局部穩(wěn)定外，還要考慮水平動(dòng)荷載(啟動(dòng)及剎車作用引起的水平慣性力)，必要時(shí)可增設(shè)大斜撐以提高其抗側(cè)剛度。

  總結(jié)起來(lái)，由于此法需占用結(jié)構(gòu)跨內(nèi)場(chǎng)地，故當(dāng)周邊環(huán)境難以提供結(jié)構(gòu)拼接場(chǎng)地時(shí)，支承滑移法可作為解決方案之一。

  值得注意的是，無(wú)論結(jié)構(gòu)滑移還是支承滑移法，其滑移軌跡除了常規(guī)的直線平移外，曲線滑移也屢見不鮮，頻頻應(yīng)用在工程實(shí)踐中。

三、整體提升安裝法

  整體提升安裝法是將待安裝的結(jié)構(gòu)在地面或適宜的樓層投影位置組裝成型，再利用“提升系統(tǒng)”將成型結(jié)構(gòu)整體向上提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高的一種安裝方法。當(dāng)大跨度鋼結(jié)構(gòu)高度較高，不利于搭設(shè)支承胎架，提升鋼結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則時(shí)，整體提升的施工方法可作為選擇方案之一。

四、大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)無(wú)支承安裝法

  所謂大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)無(wú)支承安裝法，即是在不搭設(shè)支承機(jī)構(gòu)的條件下，以懸挑鋼結(jié)構(gòu)本體的剛度為依托，利用吊裝機(jī)械進(jìn)行高空散件安裝，采用逐步延伸、階段安裝的方式進(jìn)行施工。

  相對(duì)高空原位安裝法而言，雖然該工法也是在高空原位附近實(shí)施安裝，但因?yàn)橥耆辉O(shè)臨時(shí)支承機(jī)構(gòu)，施工措施少，施工工藝簡(jiǎn)單(無(wú)卸載)。

  適用于結(jié)構(gòu)本體剛度大、穩(wěn)定性好，高度較高的懸挑鋼結(jié)構(gòu)。

  采用該工法，受自重影響，懸挑段一定會(huì)下?lián)?，由此帶?lái)的困擾是構(gòu)件的安裝坐標(biāo)未知，當(dāng)遇到對(duì)安裝位形有要求或存在合龍情形時(shí)，施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的位形控制是最大的技術(shù)難題之一，這直接關(guān)系到竣工時(shí)的結(jié)構(gòu)位形能否滿足要求，以及懸挑段能否順利合攏。

  對(duì)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑，高空原位單元安裝法、滑移安裝法、整體提升法及大跨度懸挑無(wú)支承安裝法是目前幾種典型且常見的施工方法，但必須把握其適用條件和關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，在工程實(shí)踐中合理選用。

  特別是近幾年來(lái)，多數(shù)工程具有獨(dú)特的建筑造型，給施工特別是安裝工作帶來(lái)許多難點(diǎn)。

  深刻理解這些工程的結(jié)構(gòu)組成，明了其荷載傳遞路徑，熟悉工程所在地域的周圍環(huán)境條件和工程的特定要求，以及可利用的施工資源和企業(yè)自身掌握的專有技術(shù)，因地制宜地設(shè)計(jì)出最適宜的、推陳出新的安裝方案，正是施工技術(shù)追求的最高境界。