某漸變橫向跨徑曲線型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

胡杰，陳鋒，蔣永揚(yáng)，李中喬 （浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江 杭州 310000）

近年來，隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)及建筑行業(yè)的興起為大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)提供了廣闊的應(yīng)用空間。大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是以桿件為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律組成網(wǎng)格，按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間架構(gòu)，具有以下特點(diǎn)：受力合理、跨度大、穩(wěn)定性高、節(jié)省材料、應(yīng)用范圍廣、安裝簡(jiǎn)便快速，計(jì)算成熟。該類結(jié)構(gòu)主要被應(yīng)用到干煤棚、會(huì)展中心等大空間結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

1 工程概況

某漸變橫向跨徑曲線型干煤棚工程全長(zhǎng)400m，設(shè)兩條伸縮縫劃分為三個(gè)區(qū)域，最西側(cè)區(qū)域長(zhǎng)度方向兩端跨徑呈漸變趨勢(shì)，跨度變化范圍在88m至144m之間，全區(qū)域高度均為42.5m。鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體采用單層正放四角錐結(jié)構(gòu)形式，主要采用螺栓球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，網(wǎng)架頂端設(shè)置通風(fēng)氣樓，內(nèi)部設(shè)置消防炮平臺(tái)，網(wǎng)架下弦設(shè)置環(huán)形馬道，馬道高度約24m。整體結(jié)構(gòu)效果圖、分區(qū)示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 某漸變橫向跨徑曲線型干煤棚工程效果圖

圖2 結(jié)構(gòu)整體分區(qū)域示意圖

其中A區(qū)為跨徑漸變區(qū)，其結(jié)構(gòu)平面投影呈梯形狀且斜邊處網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與跨徑較小的西側(cè)面均為豎直設(shè)置，其余邊網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為弧形，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部剖面圖如圖3、圖4所示。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下部均設(shè)有4m高混凝土擋煤墻，通過擋煤墻上的預(yù)設(shè)支座埋件使混凝土結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。

圖3 A區(qū)山墻端剖面圖1-1

圖4 A區(qū)剖面圖2-2

2 施工關(guān)鍵點(diǎn)及所面臨的問題

①網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與底部混凝土擋煤墻之間采用單支座預(yù)埋連接，網(wǎng)殼單元底部?jī)?nèi)側(cè)球節(jié)點(diǎn)在施工過程中需設(shè)置臨時(shí)支撐。

②端面山墻及側(cè)邊豎直網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)隨著安裝高度增加，其面外穩(wěn)定性控制重要性不斷增加。常見方法采用拉設(shè)鋼絲繩的方式，將鋼絲繩纏繞于球節(jié)點(diǎn)及其連接桿件處緊固，另一端連接與地面錨固端。該方法在鋼絲繩張緊過程中存在繩索滑動(dòng)、桿件變形等隱患，不利于面外穩(wěn)定性及豎直度控制。

③由于A區(qū)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)橫向跨徑漸變特點(diǎn)，且周圍場(chǎng)地受限，其安裝方式亦與后續(xù)對(duì)稱拱形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不同。若采用網(wǎng)殼分段吊裝后中部合攏的方式進(jìn)行，易造成網(wǎng)殼分段外擴(kuò)變形，降低后續(xù)安裝精度。

圖5 網(wǎng)殼組成單元示意圖

3 實(shí)際施工方案

基于A區(qū)域網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)存在橫向跨徑漸變的特點(diǎn)及四周場(chǎng)地條件受限的實(shí)際情況，采用依靠窄端豎直山墻結(jié)構(gòu)起步支撐，從兩側(cè)向中間補(bǔ)桿，并后退安裝的方式進(jìn)行該區(qū)域網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝。

3.1 臨時(shí)支撐及鋼絲繩拉設(shè)

臨時(shí)支撐經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，在相應(yīng)點(diǎn)位球節(jié)點(diǎn)下方設(shè)置，主要結(jié)構(gòu)由四塊可同步移動(dòng)的頂緊板、滑槽及調(diào)節(jié)底板組成。調(diào)節(jié)地底板上設(shè)調(diào)節(jié)螺栓用以調(diào)整支撐板平整度。頂緊板同步移動(dòng)用以契合球節(jié)點(diǎn)形狀，為安裝單元提供有效支撐。

在面外鋼絲繩拉設(shè)方面，利用螺栓球在安裝過程中的工藝孔，將其內(nèi)部進(jìn)行攻絲，插入拉設(shè)桿。通過拉設(shè)桿連接穩(wěn)定鋼絲繩，避免鋼絲繩對(duì)球節(jié)點(diǎn)及相關(guān)桿件的破壞及變形的同時(shí)，保證垂直度的調(diào)節(jié)及面外穩(wěn)定性控制（見圖6）。

圖6 臨時(shí)支撐及鋼絲繩拉設(shè)示意圖

圖7 步驟一結(jié)構(gòu)安裝示意圖

圖8 步驟二結(jié)構(gòu)安裝示意圖

3.2 安裝步驟

①為提高首批吊裝單元面外及平面兩維度穩(wěn)定性，將首批吊裝單元設(shè)計(jì)為包含側(cè)邊豎直結(jié)構(gòu)及山墻豎直結(jié)構(gòu)的夾角狀安裝單元，并與網(wǎng)殼底部球節(jié)點(diǎn)下方設(shè)臨時(shí)支撐，在設(shè)計(jì)高度位置拉設(shè)面外穩(wěn)定鋼絲繩。

②吊裝后續(xù)山墻面底部第一階段高程分塊單元，繼續(xù)加設(shè)臨時(shí)支撐架及穩(wěn)定鋼絲繩。對(duì)接完成后，采用儀器對(duì)垂直度及各節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行觀測(cè)。

③將另一側(cè)曲線型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)底部第一單元與山墻第一階段完整結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。形成底部完整網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)后，逐步向上安裝吊裝單元至第四層外旋球節(jié)點(diǎn)時(shí)，在山墻結(jié)構(gòu)跨度三等分位置處球節(jié)點(diǎn)工藝孔安插鋼絲繩拉設(shè)裝置，在豎直山墻內(nèi)外側(cè)，與地面呈45°角，分別拉設(shè)兩道鋼絲繩，另一端與地面錨固端進(jìn)行連接，保證山墻面外穩(wěn)定性。如箭頭所示為補(bǔ)桿方向。

圖9 步驟三結(jié)構(gòu)安裝示意圖

④在逐段由下至上進(jìn)行吊裝的同時(shí)，在山墻兩側(cè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，以單個(gè)球節(jié)點(diǎn)帶弦桿為散裝單元，實(shí)行由兩側(cè)向中間進(jìn)行高空散裝合龍的方式吊裝，合攏時(shí)最終以一球六桿同時(shí)進(jìn)行合攏，如箭頭所示為后續(xù)安裝方向。

圖10 步驟四結(jié)構(gòu)安裝示意圖

4 結(jié)語

本文闡述的漸變橫向跨徑曲線型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)成功解決了某鋼結(jié)構(gòu)干煤棚在其施工過程中所遇見的問題，順利完成了該項(xiàng)目施工。同時(shí)，本文對(duì)該安裝技術(shù)中所涉及的橫向跨徑漸變曲線型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝所需面外鋼絲繩拉設(shè)裝置及臨時(shí)固定裝置、安裝步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹，該安裝技術(shù)及相關(guān)安裝施工流程可以為該類建筑結(jié)構(gòu)的安裝提供參考。