基于环形箍加固体系的漂浮桁架结构整体提升研究

湖南广播电视台节目生产基地及配套设施建设项目中漂浮办公室单体为多筒支承的大平面多层桁架结构,由于该结构体系采用常规搭设支撑原位安装方案所需措施量巨大且安装周期长,如采用整体提升方案,结构脱离核心筒后离散为多个桁架单体,施工难度大。针对以上难题,研发了一种环形箍加固工装体系和提升单元变形及合龙精度控制成套技术,将多个离散单体转换成具有足够抗侧和抗扭刚度的整体结构体系,实现提升作业和精确合龙,同时简述了整体提升结构体系受力特点并揭示其提升状态作用机理。研究内容及结论包括:1)通过深入分析核心筒和悬挑桁架单体协同作用机理,设计环形箍加固工装代替原核心筒约束和传力作用,将脱离核心筒后的漂浮桁架结构零散单体紧密拉结,在整体提升状态下可提供足够强度和刚度,使多零散桁架单体加固后满足整体提升施工要求;2)利用有限元软件MIDAS-Gen研究环形箍加固工装体系在提升状态下的传力模式和受力特性,将其进一步优化为提升吊点和下方横梁组成的扁担梁形式受力体系。扁担梁两端悬挑桁架一定程度上受力自平衡,虽然结构体系精简,但是传力路径更加直接,竖杆传力和水平杆刚度控制作用得到充分发挥。根据有限元计算结果对比分析发现,相比于优化前环形箍加固工装,优化后提升结构体系桁架悬挑端部竖向变形减小约10%~12%,对整体结构变形控制更加有利,且提升点优化一半,提升同步性更易保证,措施量优化约30%;3)本工程漂浮办公室提升就位后共120个合龙口,其合龙精度是漂浮办公室南区施工质量控制的决定性因素。利用有限元软件MIDAS-Gen计算分析漂浮桁架结构在提升状态下的变形趋势和合龙口错缝规律,研究发现对提升单元悬挑端部关键点位在拼装阶段过程中的反向预调,可有效保证对接口合龙和结构整体成型精度;4)通过对漂浮桁架结构从拼装到完成合龙全过程的变形监测,发现监测点实测的相对变形与施工模拟的结果变化趋势基本一致,提升和卸载过程中未发现过大的结构变形,验证了所提出的环形箍加固工装体系和提升单元变形及合龙精度控制成套技术的可靠性。