鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
圖2 法門寺合十舍利塔鋼骨體系三維圖
2、鋼結構施工特點
2.1、結構復雜
鋼骨結構體系平面展示為雙對稱結構，體系沿高度方向平面變化大，轉換、轉折節點以及開口數量多，層間尺寸大，豎向三次折線往復變化，鋼骨柱長度變化多，加之采用懸挑形式施工，使安裝難度加大。
2.2、施工中的不穩定性
本工程為筒體鋼骨砼結構，上部為雙向懸挑，施工過程鋼結構變形大，穩定措施復雜。
2.3、工期緊
法門寺舍利塔造型復雜，必須精雕細作，設計單位和有關專家計算的主體工期為2年，業主要求8個月完成，工期壓力很大。
2.4、現場條件差
現場工作面小，主體工程有鋼結構吊裝與焊接、鋼筋綁扎、混凝土澆灌檢測與試驗等多種工序同時施工，造成現場擁擠，工作面和起重機之爭矛盾非常突出。
2.5、質量要求高
現場接焊縫等級為一級，檢驗等級為B級，評定等級為Ⅰ級，主體高峰期正處冬季；懸挑法施工給鋼結構、鋼筋和混凝土三次加載過程中的變形控制帶來了很大的困難。
2.6、安裝難度大
塔樓高127m，54m-74m向外傾斜54°，74m-104m向內傾斜54°，懸臂部分外伸22.5m。在無外支撐條件下，給高空作業帶來較大的困難。
法門寺合十舍利塔 24m標高轉換節點（1）
法門寺合十舍利塔 24m標高轉換節點（2）
法門寺合十舍利塔 整體節點（3）
法門寺合十舍利塔 44m-54m轉換節點(4)
圖3 結構中部分轉換節點
2.7、特殊節點復雜
該塔屬特殊結構，節點受力大且復雜，故選取了圖3各種節點類型。
3、吊裝方案的確定
3.1、外支撐體系安裝法：第一，外支撐體系用鋼量較大，不經濟；第二，不能滿足74m以上內傾斜部分不穩定現象；第三，四周群房與舍利塔安裝同步施工，無條件搭設支撐架。
3.2、內支撐體系安裝法：在79m標高處，內側設支撐桁架。第一，用鋼量小；第二，不占用施工場地；第 三，起到撐拉作用，即解決54m-74m外傾穩定，又解決了74m-109m內傾穩定，其技術經濟效果比較明顯。
3.3、考慮每層鋼筋，混凝土及土建施工荷載對鋼骨柱產生的局部變形，在預調值變形計算中將鋼骨與土建參差行作為先決條件：
0-54m鋼骨安裝超前土建施工面10m左右；
54m-117m鋼骨安裝超前土建施工面20m。
79m-84m處增設水平支撐桁架。
4、結構吊裝及設備選擇
4.1、24m以下鋼骨結構的安裝
由于塔內不允許設起重設備，±0以下施工階段無條件設立外圍塔吊，故 -19m-24m所有結構采用一臺400t和一臺300t履帶吊吊裝，兩臺50t汽車吊倒運。
先立四角筒體再搭設操作平臺，由內向外安裝，逐層積累。因該部分無切斜，所以安裝工藝與普通高層鋼結構接近。
本層方案的采取主要是由于地下結構安裝完畢，上層結構隨即進行安裝，而塔吊還未安裝到位所決定的。
4.2、24m-44m的安裝
按每10m一層安裝，順序為：鋼骨柱→墻肢鋼骨→槽鋼墻肢→梁鋼骨。每個鋼骨柱均整根吊裝，先豎向鋼骨柱，再斜向鋼骨柱。
采用四臺外附著式塔式起重機吊裝，其中主吊為MC480型、輔吊為MC320型，各兩臺，對角布置，吊臂半徑40m，最大起重量25t。
先筒內后筒外，先鋼骨柱后鋼骨梁(墻肢)，先豎向鋼骨柱后斜向鋼骨柱，最后安裝筒體間水平鋼骨梁，。
4.3、44m-54m的安裝
該段最為復雜，由以下部分構成：第一、四個角部筒體 ；第二、筒體之間的鋼梁及墻肢柱；第三、筒體之間的桁架及桁架之間的聯結構件；第四、中部的穹頂；第五、穹頂上部的鋼梁。其節點復雜，用鋼量大，最重構件38t。
本層作為整個結構的主要轉換層之一,在整個結構上起著承前啟后的作用,所以決定了此部分結構構件的特殊性,構件在結構布置上的復雜性,尤其是其中的桁架與穹頂,給吊裝均帶來一定的難度。基于對結構的分析及吊裝過程保證結構穩定的分析，吊裝順序為：先四個角筒體構件，后桁架，再穹頂，最后安裝橫梁。
其中桁架的吊裝是本層安裝的難點與重點，桁架的順利安裝是保證工期及鋼結構不影響后續混凝土施工的先決條件，對8榀重型桁架采用雙機抬吊進行安裝。主要安裝措施為：第一、塔吊負荷不大于允許起重量的80%；第二、起升和回轉力求同步；第三、吊車司機和指揮必須有抬吊經驗；第四、抬吊過程中加強觀測。具體詳見圖4~7。
圖4 法門寺合十舍利塔 塔式起重機平面布置圖
圖5 法門寺合十舍利塔吊裝順序圖
圖6 法門寺合十舍利塔 桁架圖
圖7 法門寺合十舍利塔桁架吊裝圖
4.4、54m以上及79-84m支撐桁架的安裝
先筒內后筒外，先鋼骨柱后鋼骨梁(墻肢)，先豎向鋼骨柱后斜向鋼骨柱，最后安裝筒體間水平鋼骨梁。
從施工計算得出，安裝至79m標高時，其結構變型較大，為防止混凝土裂縫和變形問題，在此增設四榀支撐桁架。每榀桁架設置兩個斷面為三角型的格構式立柱, 桁架主要構件規格為:φ711×16,φ299×20,φ168×10。
桁架吊裝采用地面拼裝，分段吊裝，高空對接完成。先吊裝桁架的立柱，然后吊裝兩側的兩段桁架，最后吊裝中間段。
5、施工措施
綜合工程的設計特點、現場復雜條件及工期緊等因素，鋼結構安裝采取了以下幾項措施。
5.1、對各種安裝方案進行驗算、比較，選擇既滿足工期要求，又安全穩妥的最優方案。
5.2、對施工階段結構的整體穩定和各層鋼結構的局部穩定進行了計算分析，并采取了有效的加固方案。
5.3、采用北京CCTV 鋼結構預調值方法，對施工過程中的變形進行了有效的控制。
5.4、為解決懸挑結構施工階段的不穩定性，在79m柱高處設水平支撐體系。
5.5、鋼結構安裝定位采用內外雙向測量控制，即以結構中心為控制點逐層安裝；外控采用兩臺全站儀配反光貼對各角點、拐點進行空間定位測控。
5.6、對所有上崗電焊工針對該工程的特殊要求進行了培訓考試，并做了焊接工藝試驗，制定了相應的焊接工藝，現場焊縫進行100%超聲波探傷檢驗。
5.7、施工期間，加強與設計部門緊密聯系，及時解決設計與施工中存在的技術問題。
6.8、斜柱安裝就位利用操作平臺H型鋼和纜風進行撐拉臨時固定。
圖8 舍利塔主體完工照片
六、結束語
法門寺舍利塔屬特種異型工程，頭重腳輕見圖8，采用鋼骨混凝土結構，其懸挑折線特點對施工帶來了許多困難。若54m以上采用全鋼結構，第一，減輕結構自重，54m關鍵部位彎矩減小；第二，抗震性能好；第三，在懸挑結構中充分發揮鋼結構的優勢；第四，工程成本低，節約造價；第五，避免交叉作業，安裝效率高，安全可靠。
參考文獻：
【1】郭彥林等 《中央電視臺新臺址主樓施工技術及變形預調值研究》（.中國建筑工業出版社2007.）
作者簡介:雷文秀，高級工程師，任陜西建工集團機械施工有限公司生產處處長，中國空間結構協會理事。
聯系地址：西安市金花北路406號，郵編：710032
聯系電話：13572850981.
：