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大跨度马鞍型钢结构支撑卸载工法（YJGF016-2006）

大跨度马鞍型钢结构支撑卸载工法（YJGF0162006）简介

大跨度马鞍型钢结构支撑卸载工法（编号：YJGF0162006）是一种专门用于大跨度、异形空间钢结构施工的关键技术，广泛应用于体育场馆、会展中心、机场航站楼等大型公共建筑中。该工法主要解决在复杂受力体系下，如何安全、高效地完成结构支撑系统的卸载作业，确保整体结构稳定性和施工安全性。

马鞍型钢结构通常具有跨度大、曲面复杂、受力不均等特点，传统的支撑与卸载方式难以满足其施工要求。本工法通过科学布置临时支撑体系，结合分步、分级卸载策略，实现对结构变形的精确控制。施工过程中采用实时监测与反馈调整机制，确保结构在卸载过程中各节点受力均匀、位移可控，避免局部应力集中导致结构损伤。

该工法的优势在于提高了施工效率，降低了施工风险，并有效保证了结构成型质量。同时，它还可根据不同工程的具体需求进行灵活调整，具有较强的适用性与推广价值。作为国家行业工法之一深圳某高层住宅小区工程施工组织设计，YJGF0162006为类似复杂钢结构工程提供了重要的技术参考和实践指导。

北京城建集团有限责任公司

大跨度马鞍型钢结构正逐步被应用于体育场馆结 构，但因其传力体系复杂，目前国内外钢结构施工单位 对其卸戴施工尚无成熟的技术和经验可借鉴，卸载过 程不确定性因素较多、实施难度大。探索总结大跨度 马鞍型钢结构支撑卸载施工技术对于推动大跨度马鞍 利钢结构在大型体育场馆的应用真有积极的创新愈 义.间时从节约资源的角度也符合我国的可持续发展 网策. 本1法的关键技术是国家科技攻关项目《国家体 育场结构设计与施T的安全关键技术研究》之子课题 《国家体育场火跨度马鞍型钢结构支撑翊载技术研究 及应用》的研究成果，于2007年2月1日通过北京市建 委纠织的科技成果鉴定，鉴定销论是该项技术填补国 内空达到国际先进水平 本1法规定的卸载1艺流程、操作要点及质量控 制要点等运用于国家体青场钢结构支撑卸载施门.卸 载实时监测结果表明，支撑反力变化实测值、属盖卸载 变形值、占体钢结构应力实测值与瑚论计算值吻合良 好.符个设计和相关规范标准要求，卸戴取得了圆满成 功，前，该1程荣获北京市结构长城杯金杯、中国建 筑钢结构金奖（国家优质1程）等殊荣。

与传统钢结构卸载工艺相比较，本工法具有以下 特点。 1)根据马鞍型结构体系的受力变形特点以及安装 支撑点的具体布置，通过卸载过程仿真对比计算分析， 采用了分圈同步、分阶段整体同步的卸载步骤和由外 向内的卸载顺序。 2)针对大开口屋盖结构卸载存在的较大水平位 移，提出减小卸载点水平力的关键工艺。 3)改良传统的卸载工艺，突出强调卸载过程液压 系统的计算机同步、顶升反力和位移控制，并对卸载全 过程进行实时监控量测，确保卸载过程零风险。 4)突出强调建立以总指挥为核心以作业层为指

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令对象，专家顾问组对卸载全过程进行信息分析和技 术指导的卸载组织机构。

本工法适用于双向结构跨度均不大于333m的大 跨度马鞍型钢结构工程的支撑卸载施工，其它结构体 系的空间大跨度结构卸戴施工可参考执行。

通过卸载仿真对比计算分析，确定分图间步、分阶 段整体同步的卸载步骤和由外向内的卸载顺序；采取 控制支撑点接触面摩擦系数措施减小水平力作用：以 计算机控制支撑反力、位移的集群液压千斤顶间步卸 戴系统为核心，实现卸载指令、卸载操作的自动化和集 成化.辅以结构应力、变形等监测工作，以确保卸载安 企顺利进行。

翊载1：艺流秘如图1所示 卸载时，为保证指令传递、信息反馈迅速、准确见 误，应建立以总指挥为核心、以作业层为指令对象的组 织机构，其指令及信息传递流程如图2所示。

.2.1卸载仿真计算、卸戴方案及操作手册编制

1)卸载前，应根据工程特点通过仿真分析对卸载 步骤和顺序进行优化比选，最后确定卸载步骤和顺序 以及卸载过程中的变形、应力控制点作为卸载位移和 顶升力控制的依据。 2）根据分析结果编制卸载专项方案和卸载操作程 序手册，并据此对施工队进行全面的技术交底及培训 工作，确保卸载工作顺利进行。

4.2.2卸载系统安装调运

1)卸载设备地面单机调试。 2）卸载设备高空分区调试。 3)卸载系统全面调试卸载前，应对卸载系统进 行空载联调和负载联调试验，检验液压千斤顶卸载系 统的可靠性，实现对卸载操作人员的演练，检验卸载方 案和卸载组织管理的可行性、总结卸载组织管理过程 中的不足之处，确保卸载过程零风险。

4.2.3卸载点水平位移消除

大开口马鞍型结构体系卸载时，其卸载点的水平 位移相对较大，该水平位移作用于液压千斤顶则表现 为较大的侧向力，其数值均超过液压千斤顶的抗侧向 力。因此，必须采取措施最大限度地消除卸载点水平

位移，一般采取以下措施。 1)卸载时每个卸载点应采取支撑垫块(片)与液压 千斤顶交替作用的方式进行卸载。 2)通过加钢斜模子措施，将液压千斤顶与结构本 体接触面由斜面接触改为平面接触，并在钢斜楔子与 液压千斤顶之间垫不锈钢钢板并抹润滑油，以最大限 度地减小接触面的摩擦力，如图3所示。

图3卸载点消除水平位移装置 Fig.3Device for eliminatinghorizontal displaceme of unloeding points

3）选择带可旋转鞍座的液 压千斤顶.使卸载设备本身具 有较强的抗侧向力能力，鞍座 的工作原理如图4所示。

图4鞍所工作原理示意 Fig.4Warking peiruiple

4.2.4卸戴实施程序

卸载前，先将每·步的卸

载量和计算顶升力要求输人系统，然后按照确定的卸 载步骤操作.每一卸载少进行卸截结构和支撑系统的 全面监测和信息处理，以确定所完成卸载步是否正常 是否进行下·步卸载。如所完成卸截少正常，则按照 既定程序进行下·步创载：如所完成卸载步兑常，则进 行卸载方案优化并按优化卸载方案进行下·步解截. 卸载指令传递州卸截操作中心后，每·载儿的 指令传递程序如下：①当卸载系统为全白动操作系统 时.肖先由中央控制器向区城控制器发出欲执行的卸 载指令信号，然后所有区域控制器检查所辖区城东站 和千斤顶工作正常后发出确认信号，最后中央控制器 向泵站和千斤顶发出卸载指令、进行卸载操作：2当卸 载系统为非全自动控制系统时，首先由中央控制器间 区域控制器发出欲执行的卸载指令信号，然后所有区 域控制器检查所辖区域泵站和干斤顶工作正常后发出 确认信号，并由油泵操作员按照卸载指令信号扳动换 向阀，最后中央控制器向泵站和千斤顶发出卸载指令 进行卸载操作。

4.2.5卸载过程监测

卸载过程中应设置支撑系统应力及变形监测系 统、结构本体应力、应变及温度监测系统和结构卸载变 形监测系统等全方位、全过程的实时监控系统，以实现 卸载过程的信息化施工。

4.2.6卸载应急预案

同卸载点数量，用来切割塔架垫块；9氧、乙炔瓶 广同 卸载点数量，用来切割塔架垫块；0榔头同卸载点 数，用来敲击垫片；①钢子每卸载点2个，以调整 卸载量：2滑动块 同卸载点数，用来消除水平位移

6.1应执行的标准规范

本工法施工时db5117／t 2-2019 巴人民宿建设指南，质量控制要点如下。 1)卸载前钢结构制作、安装检验批及各分项1程 验收完毕，工程实体质量验收完毕，且相应施工资料整 理完毕并经监理单位签字确认。 2)卸载过程中，严格控制各卸载点卸载位移的同 步精度，确定各邮载点不间步精度控制在3mm内 3）卸载过程中，要及时处理结构本体的应力应心 监测数据，对发生卸载点应力超过设计要求的点，吸及 时处理，确保卸载过程中结构本体的安全。 4)加强各卸截点结构本体变形控制，各卸载点的 局部变形控制在允许范围内，

2009 No. 6

本工法的经济效益和环保节能效益是一致的，主 要表现为工程工期延误造成的直接经济损失。以国家 体育场钢结构1程为例，本工法产生的经济效益和环 保节能效益主要在于解决了国家体育场钢结构1程关 键技术难题，保证了1程的顺利进行。以1期延误造 成的损失计，1期每延误·个月将产生直接经济损失 约1000力元

本1法的社会效益1分明显，主要表现为：顺利 现厂国家体育场钢结构支撑的成功卸载，为国家化

场钢结构工程按期峻工奠定了基础。同时也对钢结构 施工领域内大跨度、大吨位异形空间结构卸载具有借 鉴作用和直接指导意义。

国家体育场工程为北京奥运会主会场，钢结构工 程由24门式刚架围绕着体育场内部混凝土碗状看 台区旋转而成，其主次结构编织成“鸟巢”造型。钢结 构屋面呈双曲面马鞍型，最高点高68.5m，最低点高 40.1m；平面上呈椭圆形，长轴332.3m、短轴297.3m；屋 盖中部的开口内环呈椭圆形，长轴185.3m，短轴 127.5mo 工程设计用钢量约42000t，卸载量约12000t，卸载 总面积约60000㎡²，有78个卸载点，且单点卸载吨位 大，最大点支撑力约3000kN，卸载难度人。 在进行支撑卸载施工时，按照本工法规定的卸载 T艺流程、操作要点及质量控制要点等进行卸载施1 整个卸载1作历时3.5d，监测结果显示屋盖的最大重 有位移量在内环短轴方向，与理论相符，平均最人位移 为271mm.j设计计算的理论最大位移值286mm相差 5%：主体钢结构的实测应力与理论计算值吻合良好 这标志着国家体育场钢结构支撑卸载获得圆满成功 （执笔人：李久休，邱德隆，高树栋，万里程，杨庆德）

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