圖2    法門寺合十舍利塔鋼骨體系三維圖

2、鋼結構施工特點
      2.1、結構復雜
      鋼骨結構體系平面展示為雙對稱結構，體系沿高度方向平面變化大，轉換、轉折節(jié)點以及開口數(shù)量多，層間尺寸大，豎向三次折線往復變化，鋼骨柱長度變化多，加之采用懸挑形式施工，使安裝難度加大。
      2.2、施工中的不穩(wěn)定性
      本工程為筒體鋼骨砼結構，上部為雙向懸挑，施工過程鋼結構變形大，穩(wěn)定措施復雜。
      2.3、工期緊
      法門寺舍利塔造型復雜，必須精雕細作，設計單位和有關專家計算的主體工期為2年，業(yè)主要求8個月完成，工期壓力很大。
      2.4、現(xiàn)場條件差
      現(xiàn)場工作面小，主體工程有鋼結構吊裝與焊接、鋼筋綁扎、混凝土澆灌檢測與試驗等多種工序同時施工，造成現(xiàn)場擁擠，工作面和起重機之爭矛盾非常突出。
      2.5、質(zhì)量要求高
      現(xiàn)場接焊縫等級為一級，檢驗等級為B級，評定等級為Ⅰ級，主體高峰期正處冬季；懸挑法施工給鋼結構、鋼筋和混凝土三次加載過程中的變形控制帶來了很大的困難。
      2.6、安裝難度大
      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。在無外支撐條件下，給高空作業(yè)帶來較大的困難。 

 
法門寺合十舍利塔 24m標高轉換節(jié)點（1）


法門寺合十舍利塔 24m標高轉換節(jié)點（2）


法門寺合十舍利塔 整體節(jié)點（3）


法門寺合十舍利塔 44m-54m轉換節(jié)點(4)
圖3    結構中部分轉換節(jié)點

2.7、特殊節(jié)點復雜
      該塔屬特殊結構，節(jié)點受力大且復雜，故選取了圖3各種節(jié)點類型。
      3、吊裝方案的確定
      3.1、外支撐體系安裝法：第一，外支撐體系用鋼量較大，不經(jīng)濟；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，無條件搭設支撐架。
      3.2、內(nèi)支撐體系安裝法：在79m標高處，內(nèi)側設支撐桁架。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，其技術經(jīng)濟效果比較明顯。
      3.3、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，在預調(diào)值變形計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。
      79m-84m處增設水平支撐桁架。
      4、結構吊裝及設備選擇
      4.1、24m以下鋼骨結構的安裝
      由于塔內(nèi)不允許設起重設備，±0以下施工階段無條件設立外圍塔吊，故 -19m-24m所有結構采用一臺400t和一臺300t履帶吊吊裝，兩臺50t汽車吊倒運。
       先立四角筒體再搭設操作平臺，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構接近。 
       本層方案的采取主要是由于地下結構安裝完畢，上層結構隨即進行安裝，而塔吊還未安裝到位所決定的。  
      4.2、24m-44m的安裝
      按每10m一層安裝，順序為：鋼骨柱→墻肢鋼骨→槽鋼墻肢→梁鋼骨。每個鋼骨柱均整根吊裝，先豎向鋼骨柱，再斜向鋼骨柱。
      采用四臺外附著式塔式起重機吊裝，其中主吊為MC480型、輔吊為MC320型，各兩臺，對角布置，吊臂半徑40m，最大起重量25t。
      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，。
      4.3、44m-54m的安裝
      該段最為復雜，由以下部分構成：第一、四個角部筒體 ；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)結構件；第四、中部的穹頂；第五、穹頂上部的鋼梁。其節(jié)點復雜，用鋼量大，最重構件38t。
       本層作為整個結構的主要轉換層之一,在整個結構上起著承前啟后的作用,所以決定了此部分結構構件的特殊性,構件在結構布置上的復雜性,尤其是其中的桁架與穹頂,給吊裝均帶來一定的難度?；趯Y構的分析及吊裝過程保證結構穩(wěn)定的分析，吊裝順序為：先四個角筒體構件，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與重點，桁架的順利安裝是保證工期及鋼結構不影響后續(xù)混凝土施工的先決條件，對8榀重型桁架采用雙機抬吊進行安裝。主要安裝措施為：第一、塔吊負荷不大于允許起重量的80%；第二、起升和回轉力求同步；第三、吊車司機和指揮必須有抬吊經(jīng)驗；第四、抬吊過程中加強觀測。具體詳見圖4~7。

圖4   法門寺合十舍利塔 塔式起重機平面布置圖 


圖5   法門寺合十舍利塔吊裝順序圖


圖6 法門寺合十舍利塔 桁架圖


圖7   法門寺合十舍利塔桁架吊裝圖

4.4、54m以上及79-84m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。
從施工計算得出，安裝至79m標高時，其結構變型較大，為防止混凝土裂縫和變形問題，在此增設四榀支撐桁架。每榀桁架設置兩個斷面為三角型的格構式立柱, 桁架主要構件規(guī)格為:φ711×16,φ299×20,φ168×10。
      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，然后吊裝兩側的兩段桁架，最后吊裝中間段。
      5、施工措施
      綜合工程的設計特點、現(xiàn)場復雜條件及工期緊等因素，鋼結構安裝采取了以下幾項措施。 
      5.1、對各種安裝方案進行驗算、比較，選擇既滿足工期要求，又安全穩(wěn)妥的最優(yōu)方案。
      5.2、對施工階段結構的整體穩(wěn)定和各層鋼結構的局部穩(wěn)定進行了計算分析，并采取了有效的加固方案。
      5.3、采用北京CCTV 鋼結構預調(diào)值方法，對施工過程中的變形進行了有效的控制。
      5.4、為解決懸挑結構施工階段的不穩(wěn)定性，在79m柱高處設水平支撐體系。
      5.5、鋼結構安裝定位采用內(nèi)外雙向測量控制，即以結構中心為控制點逐層安裝；外控采用兩臺全站儀配反光貼對各角點、拐點進行空間定位測控。
      5.6、對所有上崗電焊工針對該工程的特殊要求進行了培訓考試，并做了焊接工藝試驗，制定了相應的焊接工藝，現(xiàn)場焊縫進行100%超聲波探傷檢驗。
      5.7、施工期間，加強與設計部門緊密聯(lián)系，及時解決設計與施工中存在的技術問題。
      6.8、斜柱安裝就位利用操作平臺H型鋼和纜風進行撐拉臨時固定。

 
圖8   舍利塔主體完工照片

六、結束語
      法門寺舍利塔屬特種異型工程，頭重腳輕見圖8，采用鋼骨混凝土結構，其懸挑折線特點對施工帶來了許多困難。若54m以上采用全鋼結構，第一，減輕結構自重，54m關鍵部位彎矩減??；第二，抗震性能好；第三，在懸挑結構中充分發(fā)揮鋼結構的優(yōu)勢；第四，工程成本低，節(jié)約造價；第五，避免交叉作業(yè)，安裝效率高，安全可靠。
      參考文獻：
      【1】郭彥林等 《中央電視臺新臺址主樓施工技術及變形預調(diào)值研究》（.中國建筑工業(yè)出版社2007.）
      作者簡介:雷文秀，高級工程師，任陜西建工集團機械施工有限公司生產(chǎn)處處長，中國空間結構協(xié)會理事。
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