倒锥形钢结构核心筒桁架分级卸载施工方法

倒锥形钢结构核心筒桁架分级卸载施工方法

任杰、段仕伟、吕佳伟、吕堃、张志立

（中建八局第四建设有限公司，山东青岛266000;）

摘要：钢结构是一种以钢材为主要构件的建筑结构形式，具有优秀的力学性能、耐久性和可靠性，广泛应用于高层建筑、机场、体育馆等各类工程中。钢结构在工程应用中的优势：强度高：钢结构材料的强度和刚度高于其他材料，可以承受更大的荷载和振动。抗震性好：钢结构的抗震性能优于其他材料，可以有效地减少地震对建筑物的破坏。施工速度快：钢结构可以在工厂中预制，然后进行现场拼装，施工速度较快，可以节省时间和人力成本。本项目结构为五个倒锥形花篮式核心筒结构通过斜桁架、超长悬挑水平桁架、联系桁架、封边桁架等构件进行连接成多曲面异形的结构。

关键词：斜桁架；超长悬挑水平桁架；多曲面异形

中图分类号：TU393．3        文献标识码：A      文章编号：

Intaflower basket core tube truss connection construction unloading

Lv Jiawei, Duan Shiwei, Ren Jie, Lu Kun, Zhang Zhili

（The Fourth Construction Co., Ltd. Of China Construction Eighth Engineering pision, Qingdao 266000, China）

Abstract:Steel structure is a kind of building structure form with steel as the main component, with excellent mechanical properties, durability and reliability, and is widely used in high-rise buildings, airports, gymnasiums and other projects. Advantages of steel structure in engineering applications: high strength: the strength and stiffness of steel structure materials is higher than other materials, which can withstand greater load and vibration. Good seismic resistance: the seismic performance of steel structure is better than other materials, which can effectively reduce the damage of earthquake to buildings. Fast construction speed: the steel structure can be prefabricated in the factory, and then assembled on site, the construction speed is fast, which can save time and labor costs. The structure of this project is five inverted conical flower basket core drum structures connected into multi-curved and special-shaped structures by inclined truss, ultra-long cantilever horizontal truss, connection truss, sealing edge truss and other components.Keywords:Steel structure; large cantihang; welding of super thick steel plate.

1、工程概况

碗 2-碗 4 斜桁架区域主桁架、环桁架、联系梁安装并焊接完成后开始进行斜桁架卸载。斜桁架根据斜桁架下部临时支撑架，斜桁架卸载时使用火焰切割多级多次卸载，斜桁架刚度较大，一级卸载 10mm 即可保证各临时支撑支座反力为零。碗 1 及碗 5 由于其核心筒结构为钢骨混凝土结构，受到施工工序影响无法在斜桁架安装完成时保证核心筒钢骨混凝土浇筑完成并强度达标。因此碗 1 及碗 5 不卸载斜桁架临时支撑，直接进行水平桁架安装。已以碗 3 为例，斜卸载点分布示意图如下图所示。碗 2 及碗 4 卸载方式同碗 3 相同。

2、桁架临时支撑设置

临时支撑采用塔吊标准节作为支撑，塔吊标准节高度为2.8米。标准节与标准节之间通过塔吊专用M30大六角螺栓连接。塔吊标准节底部设置500mm*500mm*20mm钢垫板。碗2-碗4垫板使用M16化学锚栓锚固在地下室顶板之上，碗1及碗5需浇筑混凝土基础固定临时支撑，基础尺寸2.5m*2.5m*0.15m。在标准节组成的井字支撑顶部根据支撑点标高加设转换工装。支撑架和工装之间通过螺栓连接。每段斜桁架的吊装需支设4个塔吊标准节及1个转换工装合计需要420个塔吊标准节及105个转换工装。转换工装具有灵活调节支设点标高的作用。

图2.1-1临时支撑节点

3、临时支撑卸载步骤

3.1水平桁架临时支撑卸载条件

1、碗 1 及碗 5 核心筒 17.25m 标高及以下浇筑完成并强度达标。

2、所有碗体的所有斜桁架、水平桁架、环桁架、联系桁架、封边桁架以及主联系

梁安装并焊接完成。

卸载时首先按照斜桁架卸载步骤完成碗 1 及碗 5 斜桁架临时支撑的卸载。

水平桁架临时支撑的卸载根据第 9.3 章有限元分析，卸载需分 3 级卸载。每级卸载

量为 10mm。

3、卸载需在主钢梁空中对接焊缝焊接完成 100%后进行，卸载时使用火焰割刀将支撑

顶部转换工装圆管割断，使支撑脱离。

分级卸载步骤示意图

3.1斜桁架三级卸载

首先进行碗1及碗5内圈斜桁架临时支撑的卸载，碗1及碗5卸载级为一级，即为一次切割到位，卸载行程为10mm。碗1及碗5内圈临时支撑的卸载可同步进行。每个碗卸载操作人员为3人。等间距沿相同旋转顺序同步切割，设置指挥人员1人，3人切割完各自点位后，报告指挥并进入下一个卸载点位准备，3个人同步到位后由指挥统一下令开始下一个点位的切割卸载。

碗5东侧山体3榀桁架未设置水平桁架临时支持，这3处的斜桁架支撑暂不卸载，在水平桁架阶段进行卸载。

图3.1-1碗1卸载点位示意图图3.1-2碗5卸载点位示意图

3.2水平桁架卸载

卸载点位布置：

每个水平桁架临时支撑为一个卸载点位，共计47处卸载点位，分为两个大区域，自碗3 W3-4轴开始顺时针依次编号为东1-东29。自碗4 W4-2轴开始逆时针依次编号为西1-西17。将每个临时支撑的编号使用记号笔标注在临时支撑下部以方便工人寻找。

水平桁架需提前在以下6轴线位置设置千斤顶卸载装置:

W2-2 W3-13 W3-3a W3-4 W4-2 W4-2a

千金顶使用40t以上螺旋式千斤顶，提前在临时支撑立柱设置千斤顶工装。

水平桁架临时支撑编号示意图见附件图1

水平桁架卸载分级：

卸载使用火焰切割多级多次卸载，总计进行5级卸载。第一级14处、第二级2处、第三级47处、第四级6处、第五级27 处。各点位卸载步骤及卸载量见下图所示。图中空白表时该处在本级卸载时维持原装不卸载。

4、卸载施工分析

1.施工工况荷载分析：

恒荷载：取有限元结构模型本身重量，考虑各楼层楼板自重、建筑荷载、幕墙荷载，未考虑屋顶覆土荷载。

2.起拱值：根据以上荷载工况，通过计算水平段外圈支撑点起拱值详见下图所示，外圈支撑点至径桁架斜段根部线性起拱。

5、结语

通过分级卸载的实施，相比较于分阶段卸载。缩短了建设工期，加快了倒运时间，为接下来工序的紧密穿插提供了大量工作面。并且通过模拟计算分阶段卸载，整体卸载的下挠相比较于之前的方法减小了5mm。通过此次的卸载实施方案的落实及卸载后的结果，获得监理及业主单位的一致认可，产生了良好的经济效益和社会效益，为接下来的相关钢结构专业卸载积累了宝贵经验。

6、参考文献

[1]李寒姣.基于MIDAS研究方法对大型体育场馆的钢结构施工及卸载过程仿真分析与监测验证[J].福建建设科技,2023(05):12-16+33.

[2]刘戈,杨凯丞.大跨度空间钢结构施工卸载过程模拟分析与监测[J].天津城建大学学报,2023,29(04):241-247

[3]杨龙,焦立人,杨博文等.大跨度钢管桁架结构卸载过程模拟分析与监测研究[J].工程与建设,2023,37(01):185-188.

[4]邹海涛,冯萍,蔺军等.某体育场大悬挑钢屋盖支撑卸载过程分析[J/OL].建筑钢结构进展:1-8[2023-11-22].