雷元新，王 輝

（1．佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院土木工程系，廣東佛山528000；2．廣東琪輝建設(shè)有限公司，廣東佛山528000）

大型展館復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)拆除方案設(shè)計與施工

雷元新1，王 輝2

（1．佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院土木工程系，廣東佛山528000；2．廣東琪輝建設(shè)有限公司，廣東佛山528000）

依據(jù)對展覽中心的結(jié)構(gòu)特征分析，有針對性地制定了大廳飄蓬分跨拆解拆除法、網(wǎng)架拱3機抬吊整體拆除法、門式剛架“掛籃人工分割+吊車吊掛”吊拆法，通過層級協(xié)同管理制度的執(zhí)行，按時、安全地完成了拆除任務(wù)，其技術(shù)和方法有較好的工程應(yīng)用價值。

鋼結(jié)構(gòu)；拆除；方案設(shè)計；施工

1 工程概況

某大型臨時展覽中心因建設(shè)規(guī)劃需要拆除。展館建筑是多部分組合成的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)體，有單層主跨63m剛架+兩邊跨18m框架,14×9m柱距，2跨2層框架（2×9m跨度，8×9m柱距），19支座191m大跨徑傾斜網(wǎng)架拱，拉吊梁式雨蓬，屋檐口超高弧形女兒墻（格構(gòu)式桁架）等6種類型的鋼結(jié)構(gòu)和部分混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)成，建筑物面積18 255m2。展覽中心概貌如圖1所示，其東、南、西、北四個方向均為廣場或空地，但要高效、安全拆除仍存在較大困難。

圖1 展覽中心概貌圖片

2 拆除難點分析

由于待拆除的展館建筑已經(jīng)歷了較長時間，設(shè)計資料不全，原始施工資料、竣工圖等文件都難已收集。受拆除工期和費用成本的限制，不能也不允許搭設(shè)臨時性的操作平臺和支撐胎架［1］，6種不同類型的鋼結(jié)構(gòu)混合而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)拆除風(fēng)險極高，其拆除施工難點主要有：1）拉吊梁式入口飄蓬體量大，臨空16.3 m、15.3 m高，拆割吊桿讓梁分體時，破壞了吊拉鋼梁的結(jié)構(gòu)平衡，存在飄蓬坍塌風(fēng)險；2）191 m大型傾斜網(wǎng)架拱，在屋面梁上“依序撐拉”安裝支桿和拉桿，組成聯(lián)合支座支承。部分節(jié)點銹蝕嚴(yán)重，單個桿件的剛度、抗拉壓的承載力很低，若不按逆序關(guān)系而要拆除其任意一根桿件都會牽動全拱架的穩(wěn)定與安全，甚至?xí)?dǎo)致拱架空中解體、跨塌的事故發(fā)生；3）63m剛架+兩邊跨18m框架，14×9m柱距，體量大，受牽制構(gòu)件繁多；4）預(yù)拆除項目多而復(fù)雜，與結(jié)構(gòu)環(huán)環(huán)相扣；5）原始技術(shù)文件收集困難，分析找準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)安全切割、破拆的合理部位，擬定滿足切割、吊卸構(gòu)件的綁扎點、方法等問題繁多。

進(jìn)行拆除技術(shù)專項研究是方案設(shè)計中不可或缺的技術(shù)環(huán)節(jié)。通過研讀設(shè)計圖紙，掌握擬拆結(jié)構(gòu)特點，關(guān)鍵構(gòu)件、節(jié)點受力特性、作用、安裝的順序和方法；注意將所收集的各種文件資料與現(xiàn)場查勘結(jié)合使用，以備多方案比選、討論。還應(yīng)依據(jù)拆除單位的技術(shù)力量、裝備水平、資源配置狀況，考慮各種拆除方法難易點及可操作性，研判關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用人工與機械配合拆除的可行性。與施工項目負(fù)責(zé)人、專業(yè)作業(yè)班組負(fù)責(zé)人進(jìn)行拆除作業(yè)技術(shù)、方法、時序、安全等方面的現(xiàn)場推演，明確實施難點和可行的解決辦法，是提高拆除專項方案可行性的最佳途徑。

3 結(jié)構(gòu)拆除方案設(shè)計

本工程拆除施工分為七大部分進(jìn)行：附屬設(shè)施拆除、飄蓬等預(yù)拆除、191m傾斜網(wǎng)架拱拆除、混凝土剪力墻拆除、西端跨鋼架結(jié)構(gòu)拆除、門式剛架整體拆除、地面結(jié)構(gòu)破除及淺層地下附屬物破拆清理。按照“先易后難，先外后里，先上后下；先附屬、圍護(hù)后結(jié)構(gòu)”的邏輯順序組織流水拆除施工。

依據(jù)待拆結(jié)構(gòu)最大起程量、起重高度和起吊半徑，選用的起重設(shè)備如表1所示。

表1 起重設(shè)備選用表

3.1 預(yù)拆除專項施工方案

出于安全考慮，按“有序流水”的方式依次預(yù)拆除電器設(shè)備、電線管道、通風(fēng)管道、消防管網(wǎng)、各種掛飾，玻璃幕墻、門窗，外立面彩鋼掛瓦，二區(qū)北屋檐口超高弧形女兒墻（格構(gòu)式桁架），東、西大廳入口飄蓬鋼挑架，網(wǎng)架拱，東大廳夾層。其中以東、西大廳入口飄蓬鋼挑架、網(wǎng)架拱的安全風(fēng)險大、技術(shù)難度高，需做專項施工方案。

3.1.1 東、西大廳入口飄蓬拆除

飄蓬鋼挑梁架為吊拉結(jié)構(gòu)，吊拉在鋼柱和梁上，飄蓬面蓋為雙層夾心壓型鋼板。未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，主體結(jié)構(gòu)完好，如圖2所示。飄蓬鋼架結(jié)構(gòu)尺寸特征如表2。

圖2 東、西面大廳入口飄蓬圖片

表2 飄蓬鋼架結(jié)構(gòu)尺寸特征表

（1）分跨拆解拆除方法。東面大廳飄蓬采取“拆2吊3”，按9m一節(jié)間，隔跨拆除。如圖3所示。先拆第二、第五節(jié)間的蓋板和檁條，再拆第一、第六節(jié)間挑梁吊桿連接件并吊拆其2節(jié)間飄蓬，接著拆第三、第四節(jié)間3根挑梁吊桿連接件，再整體吊拆其2節(jié)間飄蓬。

圖3 東面大廳飄蓬拆除示意圖

（2）作業(yè)順序。飄蓬臨邊加防護(hù)欄桿→用2臺50 t吊機分別將第一、六節(jié)間兩側(cè)挑梁的重心吊掛拉緊→對第二、第五節(jié)間，由飄蓬外邊向內(nèi)拆除飄蓬面蓋板，切割檁條→第一、六節(jié)間兩側(cè)挑梁吊拉桿連結(jié)件拆除，并檢查確認(rèn)已拆解→作業(yè)人員離開現(xiàn)場，由技術(shù)人員指揮吊起第一、六節(jié)間兩側(cè)挑梁，脫離安裝位并吊放到空地→分割解體。移動2臺吊車停放于第三、四節(jié)間中前方→將第三、四節(jié)間兩側(cè)挑梁的重心吊掛拉緊→飄蓬3條挑梁吊拉桿連結(jié)件拆除，并確認(rèn)各連接部都得到拆解→其余同前。

同理，西面大廳飄蓬也采取“拆2吊3”，如圖4所示，方法與東面大廳飄蓬拆除相似。

圖4 西面大廳飄蓬拆除示意圖

3.1.2 191m傾斜網(wǎng)架拱的拆除

網(wǎng)架拱有19個支座球節(jié)點，下弦頂矢高30m，并向北與地面?zhèn)刃?5°，網(wǎng)架拱身重量約28～30 t，191m大跨徑跨越展館屋面，高出屋面約15m。斜拱處于側(cè)傾荷載作用下，其傾斜穩(wěn)定姿態(tài)由拱跨中部的主跨鋼柱（柱距9m）、屋面梁及上面的撐、拉鋼桿組成17個支座與地面2個支座來保持。故網(wǎng)架拱與柱頂?shù)膿?、拉鋼桿組成了相互支撐的空間復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

3.1.2.1 拆除方法比選

方法一，3機抬吊網(wǎng)架拱整體扶直、推移拆除；方法二，3機抬吊網(wǎng)架拱整體推移拆除；方法三，2機配合逆序分節(jié)段吊卸拆除。3種方法的比選特征見表3。

表3 191m傾斜式網(wǎng)架拱拆除方法比選表

如工期較緊，應(yīng)優(yōu)選方法一、二；如工期允許則可優(yōu)先選用技術(shù)難度低的方法三。

現(xiàn)僅闡述方法一“采用3機抬吊拱架、扶直、推移整體吊拆”的基本作業(yè)方法和關(guān)鍵步驟。首先要做好拆除前準(zhǔn)備，向各作業(yè)班組進(jìn)行技術(shù)交底，對指揮員、觀察員、吊機司機進(jìn)行專項協(xié)同要求培訓(xùn)，明確層級協(xié)同管理制度，始終保持信息傳遞的通暢；第二，切割網(wǎng)架拱支座等重要技術(shù)環(huán)節(jié)，按照“先綁扎吊卸點，臨時用手動葫蘆拉掛于安全結(jié)構(gòu)上；再切割上支座節(jié)點，后切割下支桿節(jié)點，即拆即吊卸到地面”的順序和要求進(jìn)行。拱跨中間最大支撐立桿G10d66重2 051 kg，長20 633mm；最大拉桿G10d63重2 017 kg，長20 471m，屋面結(jié)構(gòu)承載力不足以支撐立桿和拉桿的堆放，必須即拆即吊卸到地面。

3.1.2.2 3機抬吊作業(yè)驗算分析

選3臺中聯(lián)牌長臂大噸位起重機，即2臺ZLJ5663JQZ150H和1臺ZLJ5663JQZ200H汽車起重機，吊點和停機位如圖5～6。抬吊作業(yè)前必須由專業(yè)人員進(jìn)行抬吊施工方案的制訂，分析包括吊點設(shè)置、起重機站位、載荷分布等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的安全合理性，從而規(guī)范指導(dǎo)拆除實施的全過程，有效規(guī)避風(fēng)險。

起重機性能及工作參數(shù)的選擇：1、3號2臺ZLJ5663JQZ150H汽車起重機［2］，初始停機位回轉(zhuǎn)半徑27m，起重機主臂長59m；起重機起吊高度38.2m，允許起重量13 t；經(jīng)2機同步收索——吊臂收縮仰起，1、3號起重機回轉(zhuǎn)半徑18～9m，起重機起吊高度38.2m調(diào)為42.2m，允許起重量19.2～33 t，兩機同向南移到豎直位相距16m停好機后作同步放索仰臂。2號1臺ZLJ5663JQZ200H汽車起重機［3］，初始停機位回轉(zhuǎn)半徑46m，起重機起吊高度52.71m，允許起重量6.2 t；經(jīng)收索——吊臂收縮仰起，2號起重機回轉(zhuǎn)半徑16～9m，起重機起吊高度52.71m調(diào)為48.39m，允許起重量23.6～37 t。與1、3號機作同步放索仰臂。

初始位抬吊扶直驗算：2×13+1×6.2=32.2 t，大于28 t，滿足扶直要求。扶直吊掛能力驗算：2× 19.2+1×23.6=62.0 t，大于30 t，滿足吊掛拆除要求。鋼絲繩選用3～4倍倍率［2-3］。

網(wǎng)架拱吊卸高度驗算。網(wǎng)架拱吊卸高度H=吊鉤及鋼絲繩高度（H1=3.0m）+網(wǎng)架拱扶直高度（H2=42.5m）+網(wǎng)架拱底臺座至地面高度（H3=1.0m）+吊離間隙（H4=0.3m）=46.8m，小于起重機的有效起吊高度52.71m。

吊掛重量及吊卸荷載驗算。起重機的實際負(fù)荷應(yīng)在額定的起升能力范圍內(nèi)，多臺起重機抬吊作業(yè)，每臺起重機的任意工位實際負(fù)荷應(yīng)不超過其所處工位額定起重能力的70%～85%。

3.1.2.3 關(guān)鍵作業(yè)步驟

按圖5～6所示節(jié)點截面實施3節(jié)段綁扎、吊掛→3機抬吊拱架，吊機緩緩收緊吊繩，使各綁扎點吊掛位對稱、緊張度均衡［4］，如圖7→由中向兩拱腳方向?qū)ΨQ拆割支撐拱架的各根斜拉鋼桿，參考圖5調(diào)整、釋放網(wǎng)架拱的不對稱受力狀態(tài)，檢查各吊機的工作穩(wěn)定性和平衡姿態(tài)→吊掛檢查1、3號起重載荷13 t，2號機載荷6.2 t穩(wěn)定15～20min，正?！懈钬Q向支桿（拆割、拆解，分離支撐拱架的各根支撐鋼立桿下部節(jié)點連接）→拆割松解地面球節(jié)點支座→3吊機抬吊［5］起網(wǎng)架拱，保持向南面扶直，1、3號允許起重載荷各19.2 t，2號機允許起重載荷23.6 t→1、3號機同步向南移到豎直位相距16m停好機后作同步放索仰臂→吊起拱架，脫離安裝支座位→3吊機向南作同步放索仰臂，實現(xiàn)網(wǎng)架向南移動［6-7］→3吊機保持勻速，同步向南吊放于地面→網(wǎng)架拖離放倒區(qū)到拆解區(qū)進(jìn)行解體。

圖6 3機抬吊網(wǎng)架拱停機位及工作幅度

圖7 3機抬吊扶直對稱吊掛位置及載荷分配示意

3.2 主體結(jié)構(gòu)拆除時序及分區(qū)

主體結(jié)構(gòu)拆除作業(yè)順序分區(qū)，詳見圖8。一區(qū)是西端跨鋼框架混凝土結(jié)構(gòu)，可在預(yù)拆除、附屬設(shè)施拆除之后先行同時拆除施工；二、三區(qū)為18m跨的鋼架結(jié)構(gòu)，可在一區(qū)施工之后同時進(jìn)行拆除；四區(qū)是63m跨鋼結(jié)構(gòu)門式剛架結(jié)構(gòu)，在一～三區(qū)拆除之后，周邊場地?zé)o障礙物時進(jìn)行拆除；最后拆除五～六區(qū)混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，拆除地坪，清運殘渣。

圖8 主體結(jié)構(gòu)拆除作業(yè)順序分區(qū)

3.3 主體展館63m鋼結(jié)構(gòu)門式剛架拆除

3.3.1 二～三區(qū)鋼框架拆除

二～三區(qū)為主展館附跨鋼框架建筑，結(jié)構(gòu)完好，可按2個獨立的施工段，組織2個綜合拆除專業(yè)隊在二、三區(qū)進(jìn)行平行施工，采用免搭施工胎架［1］，“4掛籃人工分割+1吊車吊掛”吊拆大梁法，二、三區(qū)鋼框架拆除施工示意，如圖9。

圖9 二、三區(qū)鋼框架拆除施工示意

拆除順序：用100 t吊車依次吊拆橫向框架節(jié)間的縱向屋面梁→拆除各榀橫向鋼框架所有的縱向聯(lián)系（柱間支撐、連桿等）→用100 t吊車吊掛框架頂部大梁（選中間立柱兩側(cè)節(jié)間屋面梁梁端“三分之一”截面綁扎吊點進(jìn)行可靠綁扎）→“砍樹式”氣割鋼柱，使之在吊機的拉掛下向建筑物外側(cè)（南面或北面空曠）場地放倒地面→做后續(xù)拆解處置。

3.3.2 主展館63m鋼結(jié)構(gòu)門式剛架拆除

四區(qū)為主展館跨63m鋼結(jié)構(gòu)門式剛架建筑，共14柱間，柱網(wǎng)10×63m。主體結(jié)構(gòu)完好，劃分為2個施工段，由2個綜合拆除專業(yè)隊相向推進(jìn)吊拆，平行施工。采用免搭施工胎架，“2掛籃人工分割+1吊車吊掛”吊拆連梁、系桿法。為滿足高空屋架鋼連梁、系桿的由上而下，節(jié)間依次吊拆，須選用50 t以上的長臂吊機。經(jīng)驗算門架中段橫梁須采用100 t吊車吊掛拆除。若采取整體吊拆考慮延伸吊臂放倒整榀門架則須采用150 t吊車來吊掛拆除［4］，如圖10所示。

拆除順序：用50 t吊機吊拆橫向剛架節(jié)間的縱向屋面梁上的屋架鋼連梁、系桿→完全解除各榀橫向主跨鋼結(jié)構(gòu)剛架所有的縱向聯(lián)系（柱間支撐、連桿等）→用150 t吊車吊掛63m剛架頂部拼接鋼大梁（選中間節(jié)間屋面梁的梁端“四分之一”截面綁扎吊點進(jìn)行可靠綁扎）→分割門式剛架中部1/2拼接鋼大梁→“砍樹式”氣割寬翼緣H型鋼柱單側(cè)兩翼→倒L梁柱用吊機拉掛和挖土機牽引，向建筑物外側(cè)（南面或北面空曠）場地放倒地面→后續(xù)拆解處置。

圖10 63m鋼結(jié)構(gòu)門式剛架拆除

4 小結(jié)

本展覽中心鋼結(jié)構(gòu)拆除項目復(fù)雜、繁多，需認(rèn)真對待每個作業(yè)環(huán)節(jié)，按不同結(jié)構(gòu)特征制定針對性的拆除技術(shù)方法，盡量使之科學(xué)合理，如網(wǎng)架拱聯(lián)合支座的拆除牽一發(fā)動全身，拆除過程必須按“逆序”規(guī)律進(jìn)行。只有對結(jié)構(gòu)、節(jié)點、吊拆工藝等進(jìn)行認(rèn)真研判，才能化解復(fù)雜結(jié)構(gòu)拆除中存在的急、難、險、重問題。

［1］王磊.國家體育場（鳥巢）鋼結(jié)構(gòu)桁架柱安裝技術(shù)［J］.建筑技術(shù),2010,7（41）:588-591.

［2］長沙中聯(lián)重科工程起重機公司.中聯(lián)牌 ZLJ5663JQZ150H汽車起重機產(chǎn)品介紹書［EB/OL］.（2014-07-04）［2017-03-24］.https://wenku.baidu.com/view/ee989f6b5727a5e9846a612c.html.

［3］長沙中聯(lián)重科工程起重機公司.中聯(lián)牌ZLJ5663JQZ200H汽車起重機產(chǎn)品介紹書［EB/OL］.（2013-06-09）［2017-03-24］.https://wenku.baidu.com/view/82d7d2c4c1c708a1284a44c1.htm l.

［4］林漢丁.起重吊裝受力控制的數(shù)學(xué)模型［J］.南京建筑工程學(xué)院學(xué)報,1996,39（4）:72-77.

［5］王小蘭.3臺起重機吊裝超長超重鋼桁架施工技術(shù)［J］.施工技術(shù),2013,42（20）:62-64.

［6］劉朝志.論大型吊裝中的翻轉(zhuǎn)作業(yè)（待續(xù)）［J］.石油工程建設(shè),2001,6（3）:1-7.

［7］劉朝志.論大型吊裝中的翻轉(zhuǎn)作業(yè)（續(xù)）［J］.石油工程建設(shè),2001,6（4）:10-12.

【責(zé)任編輯：周紹纓 410154121@qq.com】

Design and implementation of complex steel structure dismantling plan of large exhibition hall

LEI Yuan-xin1,WANG Hui2
（1.Department of Civil Engineering,Foshan University,Foshan 528000,China; 2.Guangdong Qihui Construction Co.,Ltd.,Foshan 528000,China）

Based on the analysis of structural characteristics of the exhibition center,we formulated dismantling plansaccordingly.The hallcantilevered canopywasdismantled in batches;Steelarchwashung&lifted inwhole by 3 cranes;and portal frame was manually split by cradle worker sand later removed via crane.With collaborativemanagement,we completed projectsafely&on schedule.The techniques andmethods have good engineeringapplication value.

steelsructure;dismantle;plan design;implementation

TU746

A

1008-0171（2017）04-0001-07

2017-05-16

雷元新（1963-），男，江西南昌人，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授。