钢结构自支撑法安装实践探讨

摘要：月光环为厦门园艺博览会上的景点之一，四面环水，取海上升明月意境。月光环主体结构为环行高耸钢管网架结构，由钢管和钢管鼓节点组成，各杆件和节点的空间关系复杂，定位困难；施工现场四面环水，安装作业难度大。介绍了月光环工程钢结构制作和结构自支撑安装施工方案。

关键词：环行高耸钢管网架结构；结构自支撑安装；施工控制

中图分类号：TU3

文献标识码：A

文章编号：1672-3198(2009)08-0267-02

1　内场施工

月光环结构安装现场四面环水，只能筑岛提供施工平台，施工场地十分紧张，结合月光环结构特点，综合考虑运输情况和现场的施工环境，制作安装的总体方案为：内场完成钢管杆件和钢管鼓节点施工，公路运输到现场组装成安装单元完成安装。

内场施工主要工作包括759根钢管相贯线放样加工、148个钢管鼓制作和4根主弦钢管的弯制和预拼装，其中主弦钢管的预拼是内场施工关键工序。

1.1　钢管相贯线加工

月光环复杂的钢管网状结构包括各种管相贯形式：管面相贯、管与钢管鼓节点相贯、两管相贯及多管相贯，面内相贯和面外相贯。有多种为公司产品中首次出现的。

钢管相贯线放样加工采用数控相贯线切割机配套的PIPE2002数控管相贯切割机辅助编程系统，三维建模，输入管体信息，自动生成加工代码施工。根据实际施工情况，结构下部的12根支撑钢管加放施工预留量。

1.2　主弦管预拼施工

月光环的4根主弦杆是结构的主要受力构件和外轮廓控制构件，内环弦杆保证内轮廓。外环弦杆保证外轮廓，2根中环弦杆是前后的轮廓，4根主弦管共同形成月光环的空间轮廓。除外环与基础连接外，l根内环和2根中环都是连续构件，腹杆、连杆、撑杆和节点鼓分布在4根主弦杆间与主弦杆一起形成空间网状结构。根据4根主弦杆在结构受力和维持主体轮廓方面的重要性，综合考虑安装现场条件限制，4跟主弦杆在内场整环预拼装，在弦杆相应位置做好对应节点标记，便于现场安装单元的匹配装焊。

2　现场制作安装施工

2.1　结构安装施工总体部署

根据安装现场的筑岛情况，现场安装施工综合考虑结构特点和施工机械布置安排3个工作面：承台区、匹配区一和匹配区二。承台区结构直接在承台上满堂支架散装，匹配区一和匹配区二结构在筑岛平台上分别匹配拼装成安装单元采取结构自支撑法安装。

现场3个工作面施工采用1台JL150型塔式起重机和1台12吨的汽车吊配合施工。塔吊最大起重能力10吨，最远端吊重约3吨，作业区半径40米，可覆盖整个施工场地。12吨的汽车吊用于匹配拼装区一的配合施工。现场施工布置简图见图5。塔吊布置在承台上，与承台共基础。

2.2　安装施工方案优化

原定结构主吊装设备为JL150型塔式起重机，作业半径16.9米内最大起重能力10吨。作业半径20米内最大起重能力8.3吨。塔吊设在月光环承台上，结构安装范围在16.9米作业半径内，安装单元重量控制在8.5吨以内。具体安装单元见图6，细实线部分为嵌补管件。

结构安装分四阶段：

第一阶段：安装1～7安装单元，

第二阶段：安装8A～10A、8B～10B安装单元；

第三阶段：安装14～16安装单元；

第四阶段；安装11、12、17、18、13、19、20安装单元。

针对以上安装单元的划分，为实现安装单元的定位和保障人员安全。必须搭设相应的施工支架，见图7(斜撑未示)。支架的布置综合考虑了结构特点，各安装单元的位置和重量，安装机械的布置等因素。安装支架采用格构柱，柱肢主材为18a槽钢，缀条采用10号槽钢，节间距约2.5米。支架材料用量，柱肢18a槽钢槽钢约1454米(29.4吨)，柱支点处18a槽钢槽钢约827米(16.7吨)，10号槽钢约1346米(13.5吨)，共约60吨。支架方案及核算2007年4月23日通过了厦门市质监站、业主、监理、设计等单位专家审查。

2.3　结构安装优化施工方案

结构安装方案的优化考虑了以下方面：

(1)降低构件安装定位难度，提高施工安全度。

小安装单元1根主弦管加相应的节点鼓和腹杆组成，安装时单弦管定位，辅助支撑要求高，构件定位调整难度大，散装杆件多，高空工作量大，危险因素相对较多，大安装单元包含4根主弦管和相应的连接结构，安装时在工作面上有4个支点，辅助支撑要求不高，安装定位通过4个支点调整，散装构件少。高空工作相对较少。

(2)节省辅助材料，辅助构件的施工时间和费用减少。

经施工监控单位核算，主结构在自重作用下最大位移为5mm。同时对各安装单元重心进行分析后确定各安装单元在4根主弦管焊接后(吊车松钩状态)可以保持稳定，并可进行后续安装单元的安装。因此，安装施工采用无支架自支撑安装法，辅助支架取消。

(3)总的施工工期缩短。

12个小安装单元的安装加上施工支架搭设，每个小安装单元安装施工平均需要3个工作日，共36个工作日14个大安装单元安装各约需2个工作日，共8个工作日。工期缩短28个工作日。

2.4　结构安装实际过程

2007年5月，承台区结构安装到位，开始安装两个匹配区的结构。

8号安装单元，5m×8m×13m，重约22吨，用100汽车吊QY－100H吊装，5月3日定位松钩，共2个工作日完成装焊；9号安装单元，8m×9m×13m，重约30吨，用160汽车吊LTM1160吊装，5月16日定位松钩，共2个工作日完成装焊；10号安装单元，7m×9m×l3m，重约18吨，用160汽车吊LTM1160吊装，5月17日下午定位松钩，5月18日停电，2个工作日完成装焊；11号安装单元，6m×8m×21m，重约25吨，用160汽车吊LTM1160吊装。5月23日定位松

钩，共2个工作日完成装焊；5月25日主结构内环、中环3根弦管合龙，次日外环合龙。

2.5　安装施工的测量监控

本工程结构复杂，施工测量控制因素多，一般的测量工具和测量手段很难满足工程需要，因此工程施工测量采用全站仪。主要测量控制点为：(1)节段匹配施工节点控制；(2)两个匹配区与承台施工段的接口控制；(3)安装单元安装的测量控制；(4)合龙段的安装测量控制。其中(2)、(4)条为安装测量控制的重点，涉及多次坐标转换和对比。

①测量设备：经纬仪、全站仪及其他相关辅助设备，

②测量基准点设置。

为便于测量控制，承台顶面设置7个测量控制点；同时在观月台上设置多个测量控制点并做好标记。

③结构安装控制点。

各安装单元安装时以主弦管上的节点位置为安装定位点。