超高层建筑钢结构桁架垮塌、坠落风险控制要点(上)
超高层建筑结构一方面要适应结构巨型化发展趋势,应用钢结构桁架提高结构抵抗侧向荷载的能力,如带状桁架和外伸桁架;另一方面要满足超高层建筑功能多样化的需要,应用钢结构桁架实现建筑功能转换,在其内部营造大空间,如转换桁架。
钢结构桁架安装多采用支架散拼安装工艺、整体提升安装工艺以及悬臂散拼安装工艺,或是几种工艺的综合应用。其主要施工特点是构件重量大、整体性要求高、厚板焊接难度大,特别是往往位于数十米,甚至数百米高空作业,临空作业多,施工控制难度大,技术风险大。因此,钢结构桁架深化设计、制作、安装与过程控制不当,极易会发生整体或是局部垮塌、坠落事故。其主要风险因素包括:
(1) 深化设计、安装工艺技术路线选定不合理;
(2) 工艺流程及施工方法、措施不符合设计与施工方案;
(3) 临时支承结构设计不合理,搭设质量不合格;
(4) 提升支承结构设计不合理,安装质量不合格;
(5) 临时加固措施不到位,被提升结构不稳定;
(6) 长距离提升同步性差,提升过程晃动明显;
(7) 施工控制不到位。
风险控制要点
(1) 钢结构桁架深化设计应综合结构特点、受力要求、作业条件、设备性能、拟采用的安装工艺等实际情况与不利因素,满足构造、施工工艺、构件运输等有关技术要求;并应考虑与其他相关专业的衔接与施工协调;
(2) 当在正常使用或施工阶段因自重或其他荷载作用,发生超过设计文件或国家现行有关标准规定的变形限值,或者设计文件对主体结构提出预变形要求时,应在深化设计时对结构进行变形预调设计;
(3) 节点深化设计应做到构造简单,传力明确,整体性好、安全可靠,施工方便,连接破坏不应先于被连接构件破坏;
(4) 原设计应对深化设计的结构或构件分段、重要节点方案以及构件定位(平面和立面)、截面、材质及节点(断点位置、形式、连接板、螺栓等)等予以确认;
(5) 安装工艺的选定应立足安全可控,综合桁架结构和构造特点、施工技术条件等综合确定,并宜采取多方案的建模与工况模拟数值分析,选择具有一定安全储备,安全系数高的方案;
(6) 当钢结构施工方法或施工顺序对结构的内力和变形产生影响,或设计文件有特殊要求时,应进行施工阶段结构分析,并应对施工阶段结构的强度、稳定性和刚度进行验算。施工阶段结构验算,应提交结构设计单位审核。