大跨度钢结构临时支撑塔架沙漏卸载施工工法Word下载.docx
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1、确定卸载原则
卸载过程，即为结构体系逐步转换形成过程，卸载时结构本身的杆件内力和临时支撑的受力均会产生变化，必须保证这个转换过程的安全可靠、平稳有序，在实施过程中遵循以下原则：
（1）确保结构自身安全和变形协调；
（2）确保支撑塔架的安全；
（3）以理论计算为依据、以变形控制为核心、以测量监测为手段、以安全平稳为目标。
2、进行卸载仿真模拟分析，确定卸载总体方案
（1）根据设计意图和卸载前结构所处的状态，结合支撑塔架的布置情况，建立整体计算分析模型，进行施工工况分析。
通过分析，得出卸载前各支撑塔架的初始支撑反力（顶部反力与底部反力）及卸载后各支撑点的最大卸载值，为卸载总体思路（卸载分区、卸载分级、卸载步骤等）的确定提供理论计算依据。
为确保工况分析的准确性，整体计算模型的荷载取值及边界约束条件的选取必须符合规范要求与现场实际情况，同时应将临时支撑系统建入结构模型以形成整体计算分析模型。
卸载时，塔架顶部采用只压单元。
卸载过程初始状态为支撑塔架完全支撑状态，卸载过程最终状态则为支撑塔架全部脱空、结构体系自承力状态。
（2）确定卸载总体方案。
支撑塔架卸载过程中，相邻支撑塔架会相互影响，不宜采用逐个拆除方式进行卸载，理论上对支撑塔架受力和结构体系转换与传力最有利是采用整体分级同步卸载的方式，但考虑到大跨度钢结构工程中使用的临时支撑塔架数量一般较大，分布范围较广，整体同步控制难度较大，且受资源条件限制和出于经济性考虑，一般宜采用分区、分级同步卸载方案。
根据前面的支撑塔架反力与卸载值计算分析结果，结合结构特点及现场实际情况，确定初步的分区方案、分级大小及卸载顺序，然后进行卸载仿真模拟分析，通过多次试算分析确定最终拟采用的分区方案、分级大小及卸载步骤，即以变形量控制分级大小、以支撑塔架的内力变化控制卸载先后顺序，以保证卸载时相邻支撑塔架的受力不会产生过大的变化，同时保证结构体系的杆件内力不超出规定的容许应力，避免支撑塔架内力或结构体系的杆件内力过大而出现破坏现象。
经仿真模拟计算拟定的卸载方案，100%卸载后结构最大位移值应满足设计单位相关要求。
3、确定卸载工艺，即根据结构特点和现场实际情况确定卸载实施的仪器设备与操作方法，并编制详细的作业指导书。
卸载工艺既要安全可靠，又要便于实施。
4、明确卸载监测点、监测内容、监测手段及监测时机。
卸载监测以变形监测为主，应力监测为辅，确保卸载过程安全受控。
5、制订卸载安全技术措施及应急预案。
安全技术措施主要考虑：
同步控制措施；
卸载操作人员的垂直通道、水平通道及操作平台；
安全警戒线与专职巡视人员；
临时支撑塔架的防倾倒措施；
卸载操作人员与设备的高空坠落措施等。
5.2.2卸载准备
1、建立卸载工作组织机构
为确保卸载工作顺利进行，保证卸载过程的安全、可控，应对突发事故，成立卸载工程指挥部，明确组织成员及职责分工。
表5.2.2-1卸载指挥部人员职责分工表
序号
卸载指挥部成员
职责分工
职务
姓名
1
总指挥
全权负责卸载工作
2
副总指挥
负责与业主、设计、监理、土建等相关单位协调现场工作，确保无关人员撤离现场；
3
技术负责人
负责技术交底，组织检查各项技术措施到位情况,具体卸载操作指令的下达；
4
质量负责人
负责质量检查，卸载前的预验收等工作；
5
现场负责人
负责组织人员、机具、材料，技术安全措施的配备；
6
监测负责人
负责观测卸载过程中的结构变形，并适时汇总数据，分析变形情况，向总指挥及技术负责人汇报；
7
安全负责人
负责现场安全措施的检查验收及安全技术交底，设置警示标志，确保无关人员的撤离现场；
2、卸载所需的各种材料与设备的检查与验收。
3、在自检验收的基础上，组织业主、设计、监理、施工单位等对钢结构进行联合检查并预验收，以确保支撑塔架卸载前钢结构已按设计和规范要求安装焊接完毕并探伤合格，防止漏装、漏焊现象。
同时组织人员对各种安全防护措施进行检查，对钢结构上的杂物进行清理、固定，防止卸载过程中出现高空坠物现象，检查完毕后，进行签字确认。
表5.2.2-2支撑塔架卸载准备工作检查确认单
单位名称
检查内容
签字
4、对支撑塔架进行编号，编制各卸载点的工艺卡，并明确相关的责任人员，以便卸载过程中的统一指挥与联络。
同时，按各支撑塔架的分级卸载量在沙漏上活塞下端划好标记刻度线，以便于卸载过程中的同步性控制。
表5.2.2-3支撑塔架卸载工艺卡
卸载分区
卸载点编号
总卸载量（mm）
各分步卸载量（mm）
操作人员
监视人员
备注
理论值
实测值
5、技术交底。
组织所有的操作人员、监视人员及卸载指挥部成员进行技术交底，交底内容包括：
卸载前需做的各项准备工作；
卸载方案，含卸载分区、分级、步骤及操作工艺；
过程中需监测和记录的数据；
安全注意事项及应急预案等。
5.2.3卸载工艺
1、卸载点形式
对于每个卸载支撑点，在卸载过程中仍然保留原支撑点，即沙漏套筒，卸载时各卸载点随结构逐步下移，确保主体结构的安全。
由于沙漏在结构安装前已设置于支撑塔架顶部，为确保钢结构安装精度，安装前针对卸载沙漏中黄沙压缩量进行现场试压，根据试压数据对塔架定点标高进行预留（50吨千斤顶试压，最大压缩量为Max15mm）。
在构件上胎后根据需要二次微调黄沙的填充量以达到调整构件竖向标高的目的。
图5.2.3-1沙漏承压试验
2、卸载操作步骤
（1）通过对讲机统一指挥，做好卸载前的各项准备工作，如：
操作平台清理，人员准备就位等，准备完毕后逐点确认；
（2）由指挥部发出第一级卸载指令，各相关卸载点位接到指令后依据卸载工艺卡和标定刻度线对支撑点沙漏进行分级放沙卸载，直到预定位置，做好实测记录并向指挥部汇报确认。
（3）通过对讲机报点，当全部确认第一级卸载到位后，继续进行第二级卸载，依次循环，直至卸载全部完成。
图5.2.3-2现场沙漏卸载
5.2.4卸载技术措施
支撑塔架卸载过程即是释放塔架内力和拆除塔架的过程，也是结构产生变形和结构体系稳步成型的过程。
在此过程中，支撑塔架和结构体系中的受力十分复杂。
为防止发生意外，确保卸载的顺利进行，卸载过程中应采取特殊的技术措施：
（1）卸载过程中，除需进行主要控制点的跟踪测量和监测外，每个卸载点都要安排人员实测同步下沉数据并做好记录。
（2）卸载时要统一指挥，保证同步，且严格按分级大小进行。
（3）卸载前要仔细检查各支撑点的连接情况，让结构处于自由状态，不要有附加约束，特别要避免支撑塔架与结构本体之间的固接。
（4）卸载过程中，结构上下不得进行其它作业。
（5）风、雨天气致使检测和操作困难时停止卸载，且卸载宜选择在白天进行。
5.2.5测量监测
1、监测内容
卸载监测以变形监测为主，包括对主体结构的监测及对支撑塔架的监测。
卸载前、中、后杆件应力应变监测数据应与理论计算值基本相符。
2、监测手段
可根据结构平面布置和现场实际情况设置若干个测量控制站点，每个站点架设1台仪器，保证仪器能覆盖全部测量观测点，进行动态实时监测。
同时采用刻度对比的方法观测每个塔架的卸载量。
卸载完毕后再采用全站仪进行全面测量。
3、监测时机与数据处理
（1）监测时机和步骤
沙漏卸载过程中，每一个卸载步骤前后测试一次。
（2）监测数据处理
采用计算机技术对数据进行处理，将测试结果绘制在图纸上，以便直观反映结构的变形过程。
4、卸载前后监控频率
卸载前后的测量时间节点要求为：
卸载前监测一次、卸载后监测3天，每天早、中、晚各监测一次，以反映温度对结构的变形影响，当马道及其他屋面附属荷载安装完成后再监测一次。
图5.2.5-1塔架应力监测仪器安装图5.2.5-2卸载过程塔架应力监测
6.材料与设备
表6-1机具设备表
名称
数量
单位
用途
卸载沙漏
割枪
灭火器
全站仪
防坠器
卷尺
安全带
8
对讲机
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《钢结构工程施工规范》GB50755-2012
《钢结构焊接规范》GB50611-2011
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《钢管结构技术规程》CECS280：
2010
7.2质量保证措施
1、建立具体负责人为首的质量保证体系，质量管理要严格执行班组自检和项目组专检相结合的原则；
坚持管理层和作业层相结合，部门与基层相结合，技术人员与操作人员相结合，防治结合，以防为主的方针。
2、结构安装过程中，结构杆件及节点位置，其安装定位尺寸须严格按照技术部门提供的三维坐标进行控制。
并严格按照匹配的焊接工艺评定要求进行焊接，保证装配后的焊接质量。
3、结构安装焊接完毕后卸载前要进行严格全面的质量检查，包括实体质量和软件资料，并重点检查相贯焊缝及对接焊缝。
4、卸载过程中统一指挥，严格按照拟定的卸载方案按步骤分区分级同步卸载。
每一步卸载完成后稍作停顿，并进行严格的质量检查及变形与应力监测，以便结构稳步成型，变形符合设计和规范要求。
8.安全措施
8.1本工法执行的安全规程
《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
《焊接与切割安全》GB9448
《起重机械安全规程》GB6067
《劳动防护用品选用规则》GB/T11651
8.2安全技术交底
施工前必须逐级进行安全技术交底，其交底内容针对性要强，并做好记录，明确安全责任。
严格按规定做好开工前、班前安全交底。
8.3信息反馈制度
加强施工过程中的安全信息反馈，及时消除生产过程中的事故隐患。
8.4上岗作业人员要求
特种工种作业人员，必须持有效证件方能上岗作业，并严格按照安全操作规程执行。
8.5数据监测
进行卸载前、卸载中、卸载后全程监控。
在卸载时每完成一个卸载分级后进行暂停，收集监控数据，确认符合模拟工况计算和设计条件后进行下一级卸载操作，保证卸载过程的安全。
8.6施工用电
现场应有专职的电工负责施工用电。
施工用电设施应专人维护，定期保养，严格遵循用电规程，保证安全用电、节约用电。
电焊工操作时带好防护用品，防止触电、灼伤。
8.7安全投入及要求
卸载前应搭设牢固的操作平台，拉设安全警戒线，卸载区域内严禁站人，闲杂人员不得围观，并派专人看护。
高空作业时防止高空坠落。
9.环保措施
9.1本工法执行的环保文件及法规
《污水综合排放标准》GB8978
《建筑施工场界环境噪声排放标准》GB12523-2011
《建设工程项目管理规范》GB/T50326
《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146
9.2环保目标责任制
实行环保目标责任制，把环保指标以责任书的形式层层分解到有关单位和个人，列入承包合同和岗位责任制，建立一支懂行善管的环保自我监控队伍。
9.3检查监控双进行
加强检查和监控工作。
加强对施工现场粉尘、噪声、废气的监控工作，及时采取措施消除粉尘、噪声、废气和污水的污染。
9.4施工环境控制
保护和改善施工现场的环境，进行综合治理，施工单位采取有效措施控制人为噪声、粉尘的污染和采取技术措施控制烟尘、污水和噪声污染，并同当地环保部门加强联系，建立各种污染源控制管理措施。
10.效益分析
10.1经济效益
通过发挥企业管理人员主观能动性，进行技术革新和创新形成的大跨度钢结构临时支撑塔架沙漏卸载施工方法，与传统的气割法或千斤顶卸载法相比，节省了大量的千斤顶的投入，操作安全简便，降低了大跨度钢结构分级同步卸载的难度，保证了大跨度钢结构临时支撑塔架的卸载和结构的稳步成型，提高了工作效率，节省了大量人工。
有效的减少了施工投入，降低了施工成本，经济效益可观。
10.2社会效益
该工法丰富了大跨度钢结构卸载的施工思路和施工工艺，简化了钢结构卸载相关操作过程，促进钢结构卸载工艺多元化，在保证安全的前提下使相关的钢结构卸载施工更加简便、经济，培养了一批精于现场操作的工程技术人才，有利于大跨度钢结构的施工发展，拓宽钢结构建筑实现功能和造型的渠道，满足社会对建筑审美和功能方面越来越高的要求，并为钢结构行业的技术进步做出应有的贡献。
11.应用实例
鄂尔多斯市体育中心建设项目体育馆钢结构工程项目
11.1应用工程概况
鄂尔多斯市体育中心建设项目体育馆屋盖为空间管桁架结构，体育馆主体结构呈椭圆形，长轴168m，短轴140m，最大跨度157m，桁架截面高度8m。
屋盖周边设置36个斜向外倾（倾角75°
）钢骨斜筒柱，最高点标高41.5m。
结构示意图如下所示：
图11.1-1屋盖钢结构模型图11.1-2整体结构模型
现场采用支撑塔架辅助安装，待全部结构在空中对接、焊接成型并验收合格后，再采用分区分级同步卸载方案实施支撑塔架的卸载。
经仿真模拟计算分析确定采用的卸载方案为：
一次性卸载外围36组塔架（15mm），然后分级卸载内部16组塔架（最大卸载量为85mm），即按照25%、50%、100%三级进行卸载，实际操作时将第一级、第二级卸载量均匀分解为2个次级；
第三级均匀分解为4个次级进行卸载。
具体卸载步骤如下：
第1步：
对称卸载36副外圈支撑塔架（不分级），即采用8个点对称自6轴线、7轴线；
15轴线、16轴线；
24轴线、25轴线；
33轴线、34轴线发散卸载（图11.1-5）；
第2步：
在拆除过程中，同步观测各拆除点标高变化，将变形严格控制在计算允许范围内；
第3步：
分3级同步卸除16副内圈支撑塔架；
同步观测各拆除点标高变化，将变形严格控制在计算允许范围内。
图11.1-3支撑塔架平面布置图
图11.1-4支撑塔架立面布置图
表11.1-1各卸载点位移值
卸载点
位移值（mm）
卸载位置
外圈
WQTJ-1~3
13
外圈单支塔架顶端卸载点
WQTJ-4~9
11
WQTJ-10~12
WQTJ-13~18
15
WQTJ-19~21
WQTJ-22~27
WQTJ-28~30
WQTJ-31~36
内圈
NQTJ-2
80
内圈单支塔架顶端卸载点
NQTJ-2a
85
NQTJ-6
NQTJ-6a
NQTJ-11
NQTJ-11a
NQTJ-15
NQTJ-15a
NQTJ-20
NQTJ-20a
NQTJ-24
NQTJ-24a
NQTJ-29
NQTJ-29a
NQTJ-33
NQTJ-33a
表11.1-2内圈卸载点分级卸载量
第一步
第二步
第三步
20（10/10）
40（10/10/10/10）
卸载完成
21（10/11）
43（10/11/11/11）
9
10
12
14
16
图11.1-5塔架卸载顺序
图11.1-6位移观测控制点布置图
11.2应用地点、工作量、起止时间
本工法由上海宝冶集团钢构分公司应用于鄂尔多斯市体育中心建设项目体育馆钢结构工程项目,屋盖管桁架安装及卸载重量约3000t，自2013年6月起开始实施，至2013年9月完成。
11.3应用的实际效果
本工法为大跨度钢结构的安装及卸载提供了一种经济实用、安全可靠的施工方法，降低了工程施工难度，提高了项目效益。
工法的实施为大跨度钢结构分块安装及同步分级卸载提供了技术保证，施工质量完全满足设计和规范的要求。
本工法整体实施应用的鄂尔多斯市体育中心建设项目体育馆工程，为内蒙古自治区重点工程之一，建成后用于2015年全国少数民族运动会主会场，可承接NBA标准的篮球赛事。
本工法的应用，对于鄂尔多斯市的城市建设和文化生活的发展都做出了不可或缺的贡献。
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