法門寺合十舍利塔鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)
        
                                  
                    
        作者：雷文秀等    					
        
					時(shí)間：2009-12-22 20:26:03					[收藏]
        
               
        
                
        摘 要: 法門寺合十舍利塔工程屬異性鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，本文著重對其鋼結(jié)構(gòu)部分的特點(diǎn)、安裝方法及采取的技術(shù)措施進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞: 鋼骨混凝土結(jié)構(gòu) 懸挑結(jié)構(gòu) 安裝				
        				
        

               
        
               
          
				 
          

          
一、工程概況
          
法門寺合十舍利塔工程位于陜西省扶風(fēng)縣保存釋迦摩尼真身舍利之地法門寺，該塔在設(shè)計(jì)造型上結(jié)合佛教文化，選型雙手合十狀，立面呈多次折線型，屬標(biāo)志性特種結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)單位為上海建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司，安裝單位為陜西省機(jī)械施工公司。
          
該塔主體結(jié)構(gòu)為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，其中鋼骨結(jié)構(gòu)由豎向鋼骨柱和水平鋼骨梁組成，豎向鋼骨柱采用十字形柱以及矩形、方形、日字形、L形、折線形多種箱型柱，水平鋼骨梁有工字形鋼骨梁、箱型鋼骨梁、桁架、槽鋼格構(gòu)梁等。
          
鋼骨總用量約1.48萬噸；分塔樓、牟尼珠、塔剎、堂塔四部分構(gòu)成。塔樓總高127m，唐塔標(biāo)高約在84m，牟尼珠標(biāo)高133m，塔薩標(biāo)高147m，。
          
鋼骨柱、鋼骨梁構(gòu)件鋼材選用Q345GJ-C低合金鋼，要求熱軋或正火狀態(tài)交貨，其碳當(dāng)量ceg≤0.42，焊接裂紋敏感性系數(shù)Pcm≤0.29。
          
底腳螺栓、柱基底板、鋼骨柱底板、［32a、［40a及連接角鋼和鋼板均采用Q345B低合金鋼。
          

          

          

          

          
二、鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)
          
1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜
          
鋼骨結(jié)構(gòu)體系平面展示為雙對稱結(jié)構(gòu)，體系沿高度方向平面變化大，轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)折節(jié)點(diǎn)以及開口數(shù)量多，層間尺寸大，外形三次折線往復(fù)變化，鋼骨柱長度變化多，加之采用懸挑形式施工，使施工安裝難度加大。
          
2、結(jié)構(gòu)體系的不穩(wěn)定性
          
本工程為筒體鋼骨砼結(jié)構(gòu)，從計(jì)算模型來分析，鋼骨結(jié)構(gòu)體系不穩(wěn)定(變形大)，在工期相當(dāng)緊張的情況下，鋼骨結(jié)構(gòu)超前安裝定位必須采取預(yù)變形值來調(diào)整，或采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度與調(diào)整變形值相結(jié)合的方式。
          
3、工期緊，工程量大
          
本工程鋼結(jié)構(gòu)總重量超過1.48萬噸，鋼骨構(gòu)件數(shù)量多， 2007年4月下旬進(jìn)場，要求在年底完成吊裝任務(wù)，因此對制作、安裝的工期要求非常緊。
          
4、結(jié)構(gòu)變形測試復(fù)雜，難度大
          
結(jié)構(gòu)的整體變形主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的各個(gè)拐點(diǎn)的位移變化，該變化是累加的，需要連續(xù)觀測，直至整個(gè)工程竣工；局部的變形主要監(jiān)測單層結(jié)構(gòu)完成后的該層的位移變化，包括鋼骨架完成、混凝土澆筑前后的變化，這只是階段性的觀測，該施工段過后就不需再監(jiān)測。舍利塔各控制部位的變形隨著結(jié)構(gòu)的上升，不斷的累加。根據(jù)累加計(jì)算結(jié)果，附加一定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，確定各控制點(diǎn)處的初始預(yù)調(diào)值。使結(jié)構(gòu)完成后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
          
5、構(gòu)件就位精確測量控制影響因素多
          
在施工各階段包括主體鋼骨、樓層混凝土工程施工，隨著結(jié)構(gòu)自重、活荷載、溫度荷載、風(fēng)荷載以及相對沉降等不斷變化，將對塔樓產(chǎn)生不同的作用效應(yīng)，特別是在懸挑部分施工的各個(gè)階段對精確測量帶來影響。預(yù)設(shè)調(diào)整值和精確測控在整個(gè)施工中至關(guān)重要，也是保證結(jié)構(gòu)最終狀態(tài)的關(guān)鍵。
          
6、焊接作業(yè)量大，焊接要求高
          
本工程各層基本均有約160根鋼骨柱對接，對接焊縫等級為一級，檢驗(yàn)等級為B級，評定等級為Ⅰ級；有上千根槽鋼、型鋼墻肢、10-20根H型鋼骨梁和桁架梁需要焊接，每層一級全熔透對接焊縫達(dá)1000-1500m，加之于土建工序參差，焊接量大，作業(yè)時(shí)間短。本工程焊接質(zhì)量等級要求高，控制焊接變形、消除殘余應(yīng)力，消氫、防風(fēng)措施，是本工程鋼結(jié)構(gòu)焊接的重點(diǎn)內(nèi)容。
          
7、結(jié)構(gòu)施工中的傾斜懸挑大
          
塔樓高127m，54m-74m向外傾斜54°，74m-104m向內(nèi)傾斜54°，懸臂部分外伸22.5m。懸臂部分安裝是本工程最為關(guān)鍵的部分，施工難度增大。 
          
8、特殊節(jié)點(diǎn)復(fù)雜
          
該塔屬特殊結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)受力大且復(fù)雜，故選取了以下各種節(jié)點(diǎn)類型。
          

          

          
9、施工安全技術(shù)要求高
          
施工安全包括結(jié)構(gòu)安全和生產(chǎn)安全，其中首先要保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)安全是生產(chǎn)安全的前提。大量傾斜的單根構(gòu)件在形成框架前需采用大量的臨時(shí)加固措施以及預(yù)變形值來保證其穩(wěn)定和設(shè)計(jì)就位。操作平臺(tái)必須通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定，采用結(jié)構(gòu)型輕質(zhì)類裝配式體系，來保證作業(yè)安全。
          
三、吊裝方案的確定
          
1、外支撐體系安裝法：第一，外支撐體系用鋼量較大，不經(jīng)濟(jì)；第二，不能滿足74m以上內(nèi)傾斜部分不穩(wěn)定現(xiàn)象；第三，四周群房與舍利塔安裝同步施工，無條件搭設(shè)支撐架。
          
2、內(nèi)支撐體系安裝法：在79m標(biāo)高處，內(nèi)側(cè)設(shè)支撐桁架。第一，用鋼量??；第二，不占用施工場地；第三，起到撐拉作用，即解決54m—74m外傾穩(wěn)定，又解決了74m—109m內(nèi)傾穩(wěn)定，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果比較明顯。
          
3、考慮每層鋼筋，混凝土及土建施工荷載對鋼骨柱產(chǎn)生的局部變形，在預(yù)調(diào)值變形計(jì)算中將鋼骨與土建參差行作為先決條件：
          
0-54m鋼骨安裝超前土建施工面10m左右；
          
54m-117m鋼骨安裝超前土建施工面20m。
          
79米-84米處增設(shè)水平支撐桁架。
          
四、結(jié)構(gòu)吊裝及設(shè)備選擇
          
1、24米以下鋼骨結(jié)構(gòu)的安裝
          
由于塔內(nèi)不允許設(shè)起重設(shè)備，±0以下施工階段無條件設(shè)立外圍塔吊，故 -19-24m所有結(jié)構(gòu)采用一臺(tái)400t和一臺(tái)300t履帶吊吊裝，兩臺(tái)50t汽車吊倒運(yùn)。
          
先立四角筒體再搭設(shè)操作平臺(tái)，由內(nèi)向外安裝，逐層積累。因該部分無切斜，所以安裝工藝與普通高層鋼結(jié)構(gòu)接近。 
          
本層方案的采取主要是由于地下結(jié)構(gòu)安裝完畢，上層結(jié)構(gòu)隨即進(jìn)行安裝，而塔吊還未安裝到位所決定的。 
          
2、24米-44米的安裝
          
按每10m一層安裝，順序?yàn)椋轰摴侵?rarr;墻肢鋼骨→槽鋼墻肢→梁鋼骨。每個(gè)鋼骨柱均整根吊裝，先豎向鋼骨柱，再斜向鋼骨柱。
          
采用四臺(tái)外附著式塔式起重機(jī)吊裝，其中主吊為MC480型、輔吊為MC320型，各兩臺(tái)，對角布置，吊臂半徑40m（見圖6），最大起重量25t（見表1）。
          
先筒內(nèi)后筒外，先鋼骨柱后鋼骨梁(墻肢)，先豎向鋼骨柱后斜向鋼骨柱，最后安裝筒體間水平鋼骨梁，（見圖7）。
          

          

          

          

          
3、44米-54米的安裝
          
該段最為復(fù)雜，由以下部分構(gòu)成：第一、四個(gè)角部筒體 ；第二、筒體之間的鋼梁及墻肢柱；第三、筒體之間的桁架及桁架之間的聯(lián)結(jié)構(gòu)件；第四、中部的穹頂；第五、穹頂上部的鋼梁。其節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，用鋼量大，最重構(gòu)件38t。
          

          

          
本層作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的主要轉(zhuǎn)換層之一,在整個(gè)結(jié)構(gòu)上起著承前啟后的作用,所以決定了此部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特殊性,構(gòu)件在結(jié)構(gòu)布置上的復(fù)雜性,尤其是其中的桁架與穹頂,給吊裝均帶來一定的難度。基于對結(jié)構(gòu)的分析及吊裝過程保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的分析，吊裝順序?yàn)椋合人膫€(gè)角筒體構(gòu)件，后桁架，再穹頂，最后安裝橫梁。
          
其中桁架的吊裝是本層安裝的難點(diǎn)與重點(diǎn)，桁架的順利安裝是保證工期及鋼結(jié)構(gòu)不影響后續(xù)混凝土施工的先決條件，對8榀重型桁架采用雙機(jī)抬吊進(jìn)行安裝。主要安裝措施為：第一、塔吊負(fù)荷不大于允許起重量的80%；第二、起升和回轉(zhuǎn)力求同步；第三、吊車司機(jī)和指揮必須有抬吊經(jīng)驗(yàn)；第四、抬吊過程中加強(qiáng)觀測。
          

          

          
4、54米以上及79-84米支撐桁架的安裝
          
先筒內(nèi)后筒外，先鋼骨柱后鋼骨梁(墻肢)，先豎向鋼骨柱后斜向鋼骨柱，最后安裝筒體間水平鋼骨梁。
          
從施工計(jì)算得出，安裝至79米標(biāo)高時(shí)，其結(jié)構(gòu)變型較大，為防止混凝土裂縫和變形問題，在此增設(shè)四榀支撐桁架。每榀桁架設(shè)置兩個(gè)斷面為三角型的格構(gòu)式立柱, 桁架主要構(gòu)件規(guī)格為: φ711*16,φ299*20,φ168*10。（見圖12-14）
          
桁架吊裝采用地面拼裝，分段吊裝，高空對接完成。先吊裝桁架的立柱，然后吊裝兩側(cè)的兩段桁架，最后吊裝中間段。
          

          

          
五、施工措施
          
綜合工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、現(xiàn)場復(fù)雜條件及工期緊等因素，鋼結(jié)構(gòu)安裝采取了以下幾項(xiàng)措施。 
          
1、對各種安裝方案進(jìn)行驗(yàn)算、比較，選擇既滿足工期要求，又安全穩(wěn)妥的最優(yōu)方案。
          
2、對施工階段結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和各層鋼結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定進(jìn)行了計(jì)算分析，并采取了有效的加固方案。圖15為合十舍利塔主體完工照片。
          
3、采用北京CCTV 鋼結(jié)構(gòu)預(yù)調(diào)值方法，對施工過程中的變形進(jìn)行了有效的控制。
          
4、為解決懸挑結(jié)構(gòu)施工階段的不穩(wěn)定性，在79米柱高處設(shè)水平支撐體系。
          
5、鋼結(jié)構(gòu)安裝定位采用內(nèi)外雙向測量控制，即以結(jié)構(gòu)中心為控制點(diǎn)逐層安裝；外控采用兩臺(tái)全站儀配反光貼對各角點(diǎn)、拐點(diǎn)進(jìn)行空間定位控制。
          
6、對所有上崗電焊工針對該工程的特殊要求進(jìn)行了培訓(xùn)考試，并做了焊接工藝試驗(yàn)，制定了相應(yīng)的焊接工藝，現(xiàn)場焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷檢驗(yàn)。
          
7、施工期間，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)部門緊密聯(lián)系，及時(shí)解決設(shè)計(jì)與施工中存在的技術(shù)問題。
          
8、斜柱安裝就位利用操作平臺(tái)H型鋼和纜風(fēng)進(jìn)行撐拉臨時(shí)固定。
          
六、結(jié)束語
          
法門寺合十舍利塔鋼骨體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)全部安裝完畢。安裝階段，各部門嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收，合格后再進(jìn)行后續(xù)的混凝土施工。該鋼結(jié)構(gòu)工程經(jīng)過8個(gè)月的努力,于2007年1月8日封頂，其質(zhì)量、安全、進(jìn)度各項(xiàng)指標(biāo)均滿足計(jì)劃要求，得到了業(yè)主與各部門的好評.圖15為合十舍利塔主體完工照片。
          

          

          

          
文 參 考 獻(xiàn) 
          
郭彥林等. 中央電視臺(tái)新臺(tái)址主樓施工技術(shù)及變形預(yù)調(diào)值研究.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.          
		  
          				
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          文章標(biāo)題
          
            
          
        
        
     
        
     
     
        
     
     


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