广东省第五建筑工程有限公司 广东韶关 512000
摘要：在建筑施工中，各种施工结构以及构件的复合应用，能够弥补单一工艺的不足，文章通过实际案例，对钢木混合结构屋盖的施工方法展开了研究，就其施工安装的要点进行了分析，旨在为类似工程的施工提供有益的经验借鉴，提高结构能效。
关键词：屋盖施工；施工结构；钢木结构；施工工艺
从世界范围看，混杂化、复合化已成为当前建筑施工技术发展的一个十分明显的趋势。对我国而言，经历一个世纪的洗礼，我们的经济产生了质的飞跃，尤其是土木工程的发展更为突出。在建筑施工结构构件或结构形式中，相关技术更是获得了前所未有的高度。
1.工程概述
某体育训练基地游泳馆屋盖投影为矩形，轴网正交布置，屋面为钢木混合结构的筒壳结构，筒壳的矢高为6 m，跨度45 m，结构的中央27 m采用胶合木结构，两边的9 m采用钢结构。游泳馆纵向长64 m，屋盖筒壳两端处的标高为7.9 m，钢木转换节点的标高为11.9 m，屋盖最高处的标高为13.9 m（图1）。
图1 游泳馆钢木混合结构示意
2.结构特点
本工程游泳馆采用由钢、木为主导的2种结构形式的组合。木构件或木结构起主导作用，并且是建筑主要表现形式，决定着建筑的整体结构形式和空间造型；钢构件及局部钢结构作为辅助结构穿插于木结构体系中，保证主体结构的稳定性，并应用于节点设计中。通过不同材料构成的结构构件或结构形式组合，最大限度地发挥各种材料的属性，弥补各自的力学缺陷，从而达到结构能效的优化。
3.钢木结构施工工艺
3.1 安装总体思路
游泳馆采用满堂脚手架操作平台。安装步骤为：首先安装钢支座及钢边拱，然后安装两侧钢箱梁，再安装中央区域木梁（图（2），待木结构安装完成并调整完成后将钢结构焊死。
针对本工程混合结构体系，在严格控制钢、木结构在制作过程中的精度的同时，采取钢木结构连接处的连接板（图（3）进行后焊的方法，解决了钢结构和木结构连接难题。
图2 钢木结构安装示意 图3 连接板示意
3.2 支撑体系设计
游泳馆采用满堂脚手架散件吊装，脚手架操作平台距离结构不超过1.5 m。在进行游泳馆屋面的吊装施工过程中，需在结构内设置满堂脚手架。在架体外侧四周及内部纵、横向每隔6～8 m由底至顶设置连续竖向剪刀撑，在架体底部、顶部及竖向间隔不超过8 m分别设置连续水平剪刀撑。满堂脚手架为钢结构吊装作业、防火涂料涂装、木结构吊装等提供了极大的便利，同时安全可靠，为工人高空作业安全提供了保障（图（4）。
图4 满堂脚手架搭设示意
（1）钢结构安装时，脚手与结构的连接节点处横杆下方应做成八字撑形式，加强结构，将力传到竖杆上（图（5）。
（2）木结构安装时，在木构件两端的脚手架立管上设置可调撑托，利用可调撑托放置木方来固定木构件，每根木构件通过多个点传递到脚手架立杆上（图6）。
3.3 测量控制要点
3.3.1 测量控制难点
（1）木梁截面尺寸较大，达到250 mm×600 mm，木梁总数114根，但分为10种不同长度。
（2）木梁布局不是传统的横平竖直，而是带有角度、曲面的交叉形式。
（3）木结构对于精度控制要求非常高，所有连接件及连接孔为预制，严禁现场修改和扩孔。
3.3.2 主要应对措施
（1）施工前技术人员利用专用软件建模，所有木梁控制螺栓孔的三维坐标计算在册，并且模拟计算了预起拱值，为现场施工提供控制依据和参考数据。
（2）木梁的制作选用加拿大进口花旗松和瑞士进口普邦胶水，加工过程中对木梁截面尺寸、弧长、弦长、开孔位置、制孔精度严格把关，确保误差控制在允许范围内。
（3）由于是钢-木混合网壳结构，现场施工团队与钢结构部门紧密配合，对每块钢插板三维坐标提前复核，安装时对每根木梁螺栓孔坐标跟踪测量，及时调整。确保每根木梁吊装在准确位置，最终顺利合拢，达到预先测量控制目标。
3.4 钢结构安装
利用原有ST6013塔吊配合1台汽车吊完成所有钢构件的吊装。总体按从中间向东、西两侧，从南北两边到跨中的原则依次吊装。局部应首先安装外围立柱、连梁及南北两侧外围斜撑杆，然后安装跨中钢结构，钢结构安装好后提供测量数据移交木结构施工参考。
（1）边拱柱：吊装到位后利用全站仪控制牛腿中心坐标，利用葫芦调整到位后与支座焊接固定。
（2）边拱连梁：利用构件端部的耳板，采用临时安装螺栓固定后与边拱柱牛腿焊接。
（3）跨中构件：一端利用构件端部的耳板，采用临时安装螺栓固定于已安装的构件上；另一自由端使用全站仪控制牛腿口坐标，同时利用葫芦调整到位后搭设脚手架抱箍固定于满堂脚手架上。
脚手架的搭设需配合钢结构的安装及校正，顶部横杆标高需配合测量精确定位，并在构件抱箍区域设置八字撑，以确保杆件稳定。
3.5 木结构安装
构件采用ST6013塔吊提升至操作平台的方法来实现构件的就位安装。吊装前，首先核查木结构与钢结构连接位置的钢连接板坐标，对不满足安装要求的钢连接板进行调整。木结构梁先通过吊机转运至脚手架操作平台上，在木构件两端的脚手架立管上设置可调撑托，利用可调撑托放置木方来固定木构件，每根木构件通过多个点传递到脚手架立杆上，通过计算每根立杆受力情况，必须满足脚手架立杆承载力要求，否则需增加木构件支撑数量。竖向调节后，及时采用木垫块填充梁与脚手架之间的间隙，保证梁及脚手架均衡受力，用钢管和木方组合将胶合木固定牢固，使之无法移动。
3.6 结构主要节点安装
本工程主要连接节点形式为钢、木及木构件间连接节点，节点处理上使用钢板等金属构件进行连接，所有五金件与木梁连接处均由工厂预制打孔，螺栓连接。这种预制技术和生产过程高效配合，大大缩短了建筑的施工工期，有效节约了建设成本。
3.7 结构卸载
待整个钢、木混合结构安装完成，自有结构体系已经完整，对结构进行卸载。
3.7.1 卸载前提
（1）主体钢结构所有节点的连接已经完成，焊接质量符合要求。
（2）木结构已安装到位，所有螺栓均已紧固，与钢结构连接节点已经完成。
（3）主体钢结构、木结构等应验收合格。
（4）卸载当天的风力不得大于4级。
3.7.2 卸载顺序
由中心向两侧呈对称分布顺序进行卸载。安排人员对支撑钢管按由内向外的顺序依次慢慢卸载，直至支撑钢管与梁底分离，每对三跨钢结构进行卸载后，用水平仪观察卸载前做的沉降点并做好相应的记录。然后对支撑进行拆除并移走。一旦卸载过程中出现结构变形大、测量数据与设计值差异较大或其他意外情况，应立即停止卸载。
3.7.3 卸载控制要点
（1）为了使平台结构逐渐进入设计受力状态，该工程采用整体卸载、分步释放的卸载方法。
（2）满堂架支撑由承载状态变为无荷状态，而主体结构则是由安装状态过渡到设计受力状态。在卸载过程中，支撑系统和结构体系中的受力十分复杂。
（3）卸载时要统一指挥，保证同步，且严格按分批和分级大小进行。
（4）卸载前先计算好支撑点的钢结构变形量，通过变形量确定支撑钢管的行程，卸载到一定位置时，将支撑钢管临时固定，待观察沉降点位置后继续卸载。
（5）卸载时要进行跟踪测量和监控。
3.8 钢木结构施工中的协同
（1）与木梁相连接的钢梁应进行临时固定，以便于后期木结构安装过程中可对钢梁进行微调，进而降低钢结构误差对木结构安装产生的影响。
（2）钢、木混合结构施工中，因涉及到钢结构的焊接以及后续涂装施工，这对木质构件的保护提出严格要求，通过协调各专业施工顺序，尽量减少交叉施工，并合理划区域、划分段施工，做好木结构的成品保护工作。
4 结语
总之，将木结构和常见的钢结构组合在一起，能够发挥两种结构各自的优点和特色，提高建筑结构能效。在上述工程中，通过现场施工组织以及在质量、成本、工期、安全等方面采取有效管控措施，顺利完成了钢、木混合结构的安装。文章探究了其施工工艺，希望能对今后此类钢木混合结构施工起到良好的参考价值。但钢木组合结构体系在大跨度结构方面的应用在国内外仍处于起步阶段，大型钢木组合结构施工方法有待进一步研究和应用。
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论文作者:叶会金
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：结构论文; 木结构论文; 脚手架论文; 构件论文; 钢结构论文; 木梁论文; 节点论文; 《基层建设》2018年第15期论文;