隨著社會的不斷發展,人們增加了在公共建筑,特別是類似體育館之類的場所里進行交流的意愿。自從1964年上海師范大學球類館屋蓋作為第一個網架結構在我國出現開始,越來越多大跨度的公共建筑開始使用網架結構作為屋面。普通體育館的縱橫跨度大部分在40至60米之間,面積在兩千平米以上。對設計、施工提出了越來越高的要求。
東莞市東城區某小學的體育館采用的就是一大跨度的網架結構。該工程的質量要求高,工期要求緊,網架結構的提升方法和過程既是該分部工程的重點,又是影響工期的關鍵因素。
1.工程概況:東莞某師范附屬小學體育館總高度超過了33米。縱橫跨度分別為40米和60米。體育館屋面設計采用了鋼網架結構形式,以滿足大跨度、大空間的功能要求。其支座節點設計方式最初為平面壓力支座節點,在交底后改為弧形拉力支座節點。更加切合地區環境實際,更加安全。
2.網架結構安裝方法的選擇
兩千多平米、兩百噸的網架,相比較而言,只能算是個中小型的網架了。在安裝方法的選擇上面,原投標文件當中的專項施工方案是按最初設計——平面壓力支座節點的網架進行考慮的,當時考慮到網架不大,采取的是整體提升法。
在接到施工圖紙后,項目部立即進行了網架施工前的技術交底時,發現原設計采用的平面壓力支座節點欠妥,雖然該種方式結構簡單、施工方便,也省材料,造價比較經濟,但考慮到東莞年平均溫差在30度以上,該種結構的節點方式尚不能完全抵消因溫差而產生的應力,隨著時間的增長,由應力導致的裂紋會越來越多,并最終破裂,導致結構的破壞;另外,東莞地處沿海,每年都有一定的機會接受熱帶風暴的洗禮,強風對網架結構所產生的拉力是巨大的,這種必然的、隨機的由風力而產生的撓性破壞力,或者說是疲勞破壞力,恰恰是平面壓力支座節點的短板,該種破壞力同樣會導致平面壓力支座節點的裂紋以至最終的結構破壞。由施工方提出修改意見,將支座節點設計方式由最初的平面壓力支座節點,變更為弧形拉力支座節點,這樣,就更加切合環境實際,也更為安全。
正是這樣一個改變,導致在接下來項目部對網架提升方法的改變。項目部分析了投標文件中的方案,發現若網架采用原平面壓力支座節點,確實更加適用于整體提升,但改為弧形拉力支座節點后,不但要有專業的提升設備和人員,同時還需要提升費40萬,這還不包括15噸的優質鋼材以及損壞的桿件和焊接球。接下來,我們又考慮了散裝法,發現租賃的腳手架費用相當不菲,而且安全方面還得不到保證。最后,詳細研究了頂升法,并明確了我們所需要的設備是:6個液壓千斤頂、4個液壓泵、4付支撐架,4萬元就可以搞定,而且,頂升法超過80%的工作量都在地面或接近地面完成,便于施工質量的跟蹤、檢查和整改,特別是在網架拼裝方面,能更有效地避免因施工不便或疏忽而導致的質量隱患。雖然比起其他方法可能會慢一些,但質量容易得到控制,安全方面也比其他方案更有保證,遂決定使用頂升法。
3.頂升過程
頂升系統主要由三個部分組成:千斤頂、支撐架以及穩定支撐。同時多個頂升系統作業時又增加了液壓油缸同步控制系統來實現多個頂升點的同步性。千斤頂單次最大頂升高度為560毫米,支撐架的高度為500毫米;千斤頂每完成一個頂升作業就需要安裝一片支撐架,由千斤頂和支撐架交替承擔網架的重量來完成千斤頂的伸縮及支撐架的堆積;實際是共同實現網架的垂直運動。
4.施工過程及相關重點
4.1頂升區的劃分。兩千多平米的網架不可能一次性頂升,根據需要,我們將網架分成4個區域分別頂升。這個工序里的關鍵點在于,頂升區的面積、重量、單點最大受力分析,只有將這幾點弄清,才能選擇合適的千斤頂、支撐架。
4.2節點投影。就是在現場地面將網架下弦球的位置準確地垂直投影到地面并標示出來,并在該處做好支撐架,并且要使支撐架的頂面在同一個水平面上。投影的準確程序決定了網架安裝的準確程度,其頂點的最初布設誤差應控制在50MM以內。
4.3網架拼裝。依據支撐架的頂點位置為起點,開始進行網架拼裝,先中間,后兩側,先下弦,后上弦。當一個頂升單元網架組合完畢后,要及時調整網架的軸線位置,使之與節點投影位置相切合。
4.4頂升點的確定。關鍵在于考慮網架的受力情況,平均分布頂升點,并應將頂升點安排在直徑較大的螺栓球下,頂升點成對稱排列。
4.5試頂升。試頂升是為了在正式頂升前,獲取以下一系列的技術參數:地基承載力、液壓泵工作性能、頂升支架性能、頂升點的頂部構造是否能滿足頂升要求等。據此分析缺陷、制定預案。試頂升前的必要工作有以下幾項:1.地基夯實并墊上枕木和鋼板,在鋼板上墊十字固定方鋼梁;2.確保千斤頂處于同一水平位置;3.控制頂升精度的水準儀安裝就位。這些工作做好后,可以開始試頂升,試頂升的高度一般為1米,精度為正負5毫米。試頂升后要調整液壓泵油缸的高度,每個油缸的受力應大體一致。穩定8小時,如網架和地面都無異常,可以進行下一步工作。
4.6頂升。本工程,依據實際需頂升高度和每次頂升高度,分為24次頂升,每次頂升500毫米。這個過程中的重點是要保證網架同步、整體提升,在頂升高度達到3米時,給頂升設備架上了斜支撐,這是為了保證網架的整體穩定。
4.7組對補桿。當4個區域的網架都提升到略高于設計高度時,停止頂升。組對網架,補裝連接桿件。在組對前有一個關鍵工序不能忽略,那就是對網架的水平精度進行測量。如發現精度不符合要求,采用手壓千斤頂置換,墊薄鋼板進行調整。
5.0結語
頂升法施工的關鍵所在,即是頂升架的水平度及支撐架的穩定性的過程監測,這個監測的過程是反復多次的,貫穿于頂升的各個工序,在用水準儀進行監測時,監測點的設置是相當關鍵的。平均、對稱地將監測點設置于受力較大的頂點部位是必須的。還有,在考慮成本的前提下,盡可能多地設置頂升點對網架在頂升過程中的受力狀況是有好處的。頂升點較多地設置可以讓網架在頂升過程中的受力狀況甚至比網架頂升完成卸載后更加好,因此,即便是頂升過程中出現個別頂升架基礎下沉,也不會影響網架整體穩定性和安全性。