1、緣起

　　目前，隨著(zhù)國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內大跨度空間桁架類(lèi)型的建筑日益增多。此種建筑，結構不拘一格，本身的自重超過(guò)一定范圍，對主桁架的吊裝方法多樣。在我們近期承接的幾個(gè)大跨度空間結構工程施工中，主桁架部分采用設立臨時(shí)支撐加調節機構，分段吊裝的方法，取得了一定的效果，但該方法比較復雜的是整個(gè)鋼屋蓋吊裝就位成整體后支撐的拆除�，F以廣州體育館為例，將我們在施工中的做法和體會(huì )發(fā)表出來(lái)，供業(yè)內同行參考。

　　2、主桁架吊裝就位

　　廣州體育館是中華人民共和國第九屆全國運動(dòng)會(huì )比賽與閉幕式用館，由法國著(zhù)名設計師保羅·安德魯設計。該館由主場(chǎng)館、訓練館和大眾活動(dòng)中心組成。三個(gè)場(chǎng)館結構形式一樣，下面我們將以主場(chǎng)館為例說(shuō)明問(wèn)題。

　　體育館鋼屋蓋由縱向主桁架、輻射桁架、周邊箱形水平鋼環(huán)梁、鋼檁條及拉索組成�？v向主桁架斷面呈倒梯形，采用鋼管焊接而成，沿跨長(cháng)斷面和寬度發(fā)生變化，端部?jì)H保留上弦斷面。主場(chǎng)館的主桁架跨度160m，既不是二次曲線(xiàn)，也不是三次曲線(xiàn)，而是一條由建筑師手繪的靈感曲線(xiàn)，空中定位難度非常大。為了保證主桁架高空精確定位和整個(gè)屋蓋所有桿件在安裝階段的強度、穩定剛度的要求，我們在主桁架下方設立了12個(gè)鋼支撐，主桁架支撐1－12號采用四根φ609×11的鋼管，沿高度方向每2米用連接桿將鋼管連接在一起，以增加其平面外剛度。為了調節主桁架的Z向標高，我們在鋼支撐的頂部安裝了專(zhuān)用調節機構。12個(gè)鋼支撐將主桁架分為13段，最重段14噸。吊裝順序由中間向兩端對稱(chēng)進(jìn)行，吊裝就位時(shí)標高相對于設計標高有一定的預起拱，待主桁架吊裝完畢，開(kāi)始吊裝屋蓋其它部分。

　　3、主桁架支撐拆除前的演算

　　當屋蓋各主要組成構件全部組裝完畢后，就要拆除鋼支撐，屋蓋的主要組成部分將發(fā)生較大的內力重分布，逐漸過(guò)渡到設計受力狀態(tài)，形成空間共同受力以交付使用。但是，在鋼支撐拆除以后，整個(gè)屋蓋在自重作用下的變形情況和內力分布是否與設計最終狀態(tài)吻合，拉桿強度、壓桿強度及整體穩定計算應力是否小于鋼材設計強度值。在拆頂過(guò)程中，鋼支撐的拆除順序怎樣，鋼支撐拆除過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，屋蓋內力是否均在彈性范圍，按上述拆除順序屋蓋各桿件內力值是否均小于桿件彈性極限承載力。

　　以上問(wèn)題，我們委托清華大學(xué)結構研究所使用Windows superSap99軟件進(jìn)行運算�熐迦A大學(xué)結構研究所采用整個(gè)空間模型進(jìn)行演算分析得出以下：主桁架撓度最大為67.2mm，位于主桁架跨度中點(diǎn)處、沿跨度垂直撓度逐漸減小，內力分布與設計最終狀態(tài)吻合，拉桿強度、壓桿強度及整體穩定計算應力小于鋼材設計強度值。對于鋼支撐拆除過(guò)程，使用計算機結構仿真技術(shù)，進(jìn)行78次屋蓋全模型計算，得出結論如下：

　　分布與設計最終狀態(tài)吻合，拉桿強度、壓桿強度及整體穩定計算應力小于鋼材設計強度值。對于鋼支撐拆除過(guò)程，使用計算機結構仿真技術(shù)，進(jìn)行78次屋蓋全模型計算，得出結論如下：拆除順序為1＃、2＃、3＃、4＃、5＃、6＃、7＃、8＃、9＃、10＃、11＃、12＃，重復多輪，屋蓋內力均在彈性范圍，按上述拆除順序屋蓋各桿件內力值均小于桿件彈性極限承載力。

　　4、主桁架支撐拆除根據清華大學(xué)結構研究所的計算結果

　　我們確定屋蓋中點(diǎn)施工控制下沉值為70mm，同時(shí)確定鋼支撐拆除根據變形協(xié)調、卸載均衡的原則。通過(guò)設置在臨時(shí)鋼支撐上的調節機構，多次循環(huán)微量下降（每步不超過(guò)10mm）來(lái)實(shí)現載荷平穩轉移。隨著(zhù)鋼支撐的拆除，結構將發(fā)生較大的內力重分布，并逐漸過(guò)渡到設計受力狀態(tài)。

　　在確定了拆除原則后，我們進(jìn)行了各項準備工作：首先，在地面模擬作業(yè)，在存在載荷的情況下，轉動(dòng)千斤頂45°，測量出千斤頂下降的位移，熟悉千斤頂性能，同時(shí)做到拆除時(shí)同步、準確。其次，在每個(gè)鋼支撐調節機構的中心活動(dòng)鋼管上按間距5mm作好下降位移標記，共標70mm.再次，在屋蓋上選定固定檢測點(diǎn)。最后，編制拆除網(wǎng)絡(luò )圖。

　　完成以上準備工作后，我們于2000年8月10日、11日兩天通過(guò)7輪有條不紊地下降，主場(chǎng)館主桁架順利與調節機構脫離。

　　主場(chǎng)館拆頂后的變形經(jīng)華南理工大學(xué)測量教研室測量，與設計完全相符。

　　主場(chǎng)館拆頂后的應力應變經(jīng)華南建設學(xué)院西院工程抗震研究中心測試，與設計完全相符。

　　5、我們的體會(huì )

　　目前，國內大跨度空間桁架的安裝方法很多，設立支撐，分段吊裝，空中就位的方法相對而言具有安全性好，施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但這種方法也存在空間精確定位困難，支撐拆除對屋蓋影響不易控制等缺點(diǎn)。我們在此類(lèi)工程的施工中，采用在支撐上加一個(gè)鋼制調節機構的方法，簡(jiǎn)單易行。由于調節機構可以精確調節Z向標高，因此，無(wú)論是吊裝就位、還是屋蓋下降，均可將復雜的標高控制轉化為對調節機構中心活動(dòng)鋼管的控制。而通過(guò)多次循環(huán)微量下降調節機構中心活動(dòng)鋼管來(lái)平穩實(shí)現載荷轉移，鋼屋蓋不會(huì )出現大的變形和應力集中。

　　我們與清華大學(xué)等幾所大學(xué)的合作，也開(kāi)辟了校企聯(lián)合的一條新路。

　　經(jīng)過(guò)近期幾個(gè)工程的施工，我們對鋼支撐加調節機構在大跨度空間桁架結構安裝中的應用，取得了一定的效果，為以后類(lèi)似工程的施工，提供了借鑒和經(jīng)驗。