0 引言

　　 随着国家经济社会发展，建筑物呈现许多新颖别致、纷呈多样的结构，长悬臂类桥结构越来越多地运用在大型公共建筑中，如深圳证券交易所营运中心，该类结构体系属于大型悬挑结构，特点为跨度大、结构复杂、安装构件种类多、以钢构件为主、安装高度大、施工荷载大。

　　 卸载过程是主体结构和胎架相互作用的复杂力学状态转变过程，是荷载由胎架承担逐渐转为由主体结构承担的过程。对于主体结构为加载过程，而对于胎架为卸载过程。据统计，大量工程事故往往发生在施工阶段，其中，因结构设计未考虑施工过程中诸多因素如结构受力体系转变等所导致的事故占比高。因此，必须对卸载施工全过程予以重视。

　　 湖北省科技馆新馆项目位于武汉市东湖新技术开发区，最大单体为科技馆，建筑高度为51.1m，采用钢框架支撑+跨层桁架+屋面桁架及单层网壳结构，建筑最大平面尺寸为158.4m×150m。

　　 湖北省科技馆新馆钢结构主要为核心筒钢结构、2层以下钢框架、2～3层间环形跨层主桁架+旋转悬挂结构面、3, 4层钢桁架、中庭沉浸影院网壳结构。地上4层，楼层标高分别为:-0.050, 9.450, 26.730, 38.830m，局部有夹层。3, 4层存在由核心筒向外悬挑的大跨度悬挑桁架结构，最大悬挑45m。

　　 本工程主要传力体系为核心筒-主桁架，核心筒主要传递竖向力 (见图1) , 3, 4层主桁架主要传递水平力。4个核心筒作为整个结构竖向及3, 4层桁架结构的主要承重结构。

　　 核心筒中心跨层主桁架以3, 4层主桁架为上、下弦 (见图2) ，以楼层间跨层杆件为腹杆，并于悬挑端增设平行斜拉钢丝束。

　　 根据结构传力途径分析，本工程卸载时的支撑点选取在主桁架悬挑端部及对角线桁架悬挑端部，共24个支撑点。

　　 根据运输及吊装设备划分的桁架分段点及各分段位置的相互关系，进行胎架布置及设计胎架。各层胎架布置如图3所示。

　　 3层结构支撑胎架共111个。胎架坐落于2层结构楼板面 (部分胎架所在位置无2层结构, 坐落于1层结构楼板面) 。4层结构支撑胎架共40个, 胎架坐落于3层结构楼板面。其中, 630单管式结构支撑胎架及108格构式支撑胎架为结构安装过程中的临时支撑胎架, 不参与结构最终卸载。630格构式支撑胎架参与最终的整体卸载, 共24个卸载点。630格构式支撑胎架顶部设置液压千斤顶和钢支撑, 用于结构卸载。

　　 拆撑基本原则为: (1) 制订合理的拆撑方案，包括拆撑方式、拆撑顺序，各临时支撑点下降的位移步长即每个卸载步各千斤顶位移下降量; (2) 拆撑过程中应保证主体结构、临时支撑内力和位移变化缓慢，平稳过渡; (3) 拆撑过程应控制主体结构、临时支撑内力和位移变化幅值在一定范围内，使其不发生强度破坏或失稳。本项目采用同步协调方案进行卸载施工。

　　 1) 除悬挑大斜杆外，全部杆件安装焊接完成且核心筒柱混凝土达设计强度后，拆除4层结构支撑胎架。

　　 2) 拉索张拉施工，张拉完成后焊接悬挑大斜杆。

　　 3) 悬挑大斜杆焊接完成后拆除3层除24个卸载点以外的其他支撑胎架。

　　 4) 卸载油缸替换原24个卸载点调节段，并置于该节点中心位置。

　　 5) 结构卸载。

　　 6) 拆除卸载点24个支撑胎架及1层加固支撑胎架。

　　 本工程采用同步卸载施工，在胎架顶部逐层割除钢支撑，结构对液压油缸施压后，油缸开始工作，油缸漏油后与结构接触，结构缓慢平顺地缩短胎架顶面与结构对应支撑顶面之间的距离，从而使负载转移过程中，结构负载的增加和胎架负载的减少缓慢圆滑、无级等量、平衡同步;再逐层割除钢支撑，如此循环往复，直至结构稳定。

　　 在胎架顶部设立液压千斤顶和钢支撑，用于结构卸载。其中，钢支撑采用片状单元，共10片，每片厚20mm，卸载过程中，采用抽取片状钢支撑的方式，保证每级卸载行程一致。

　　 24个支撑胎架同步进行卸载，在胎架顶部逐层抽取钢支撑垫片，结构对液压油缸施压后，液压油缸缓慢回缸，实现结构平顺同步下降，如此循环往复，直至结构稳定。24个支撑胎架同时退出工作并进行拆撑。在此过程中，液压油缸和钢支撑循环交替受力。具体步骤如下。

　　 1) 卸载采用液压油缸配合钢支撑垫片的方式进行。液压油缸将结构顶起，垫片脱离支撑体系，抽取与卸载量厚度一致的卸载垫片后，液压油缸回缸，实现结构下降，剩余垫片重新代替液压油缸承载。

　　 2) 油泵加压时，将模拟计算所得的顶起力理论值分为10个小级，以保证过程安全，即每次力值按照理论值的0.1倍进行。每次加载后顶部人员观察垫片与工装是否脱离，如脱离立即通知停止后续加压。

　　 3) 抽取卸载垫片后，打开液压油缸阀门，液压油缸缓慢回缸，保证结构平顺连续地下降。

　　 4) 卸载前将液压油缸安放于卸载工装上，保证其位于支撑体系中心位置，同时要求工装支撑座平面斜度≤3/1 000。将液压油缸通过油管与油泵相连，对整套液压设备进行测试，保证其性能可靠。

　　 5) 卸载过程中油泵操作人员详细记录每级卸载的油泵油压，上部操作人员记录该点卸载量。

　　 为保证液压千斤顶卸载过程的平稳性，油缸压力控制较关键。油缸压力可采用计算机同步控制方法或手动方法。控制策略宜以压力控制为主、位移控制为辅，以确保卸载过程中卸载均匀，不致局部过载。其中计算机同步控制的方法更优越，技术特点如下。

　　 1) 通过卸载设备扩展组合，顶升重量、跨度、面积不受限制。

　　 2) 卸载设备体积小、自重小、承载能力大，适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件顶升安装或卸载。

　　 3) 设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。

　　 4) 卸载设备同步性好，卸载精度高。

　　 由计算结果可知，卸载时结构杆件最大强度应力比为0.754<1;结构最大变形为87.024mm<162.5mm (32 500/200=162.5mm) ，均满足规范要求，具备卸载条件。

　　 1) 在各结构单元关键位置附近设置反射片作为位移监测时全站仪的协作目标。在典型结构单元关键传力节点位置设置振弦应变计，以监测卸载过程中结构应力变化情况。同时过程中利用振弦式穿心压力传感器对关键预应力索进行索力监测。

　　 2) 对于较关键的竖向位移，区域内点位完成一次卸载循环即对区域内监测点进行一次监测;每完成一个区域的全部卸载后，对区域内点位进行一次水平位移监测。

　　 3) 位移监测采用高精度全站仪进行，针对频率较高的竖向位移监测采用无需建站的相对坐标测量法。方法为: (1) 卸载前对点位的绝对坐标进行一次测量; (2) 选取多个控制点作为监测时的后视，点位可随意布置，主要保证点位通视性，测量并记录其绝对坐标值; (3) 监测时直接于任意位置调平全站仪，选择任意控制点作为后视，利用全站仪对边测量模式，直接观测并读取待测点与控制点间的高差值ΔH，记录该高差与后视点位编号; (4) 处理观测数据，得出其标高绝对值与竖向位移变化值; (5) 卸载时应力及沉降监测单位需全程配合，每个卸载循环进行一次应力与索力数据采集并及时进行数据处理、分析，汇报结构健康情况。

　　 位移及应变监测点均布置在跨层桁架上。位移监测点共13个，其中，12个位移监测点布置在结构悬挑端，1个位移监测点布置在结构内部。应变监测点共17个，其中，16个应变监测点布置在结构悬挑端，1个应变监测点布置在结构内部。

　　 1) 应变应变最大模拟2号测点-3点位模拟值与监测值对比如图5所示。由图5可知，在卸载过程中结构关键节点应变监测值与模拟值偏差较小，卸载过程安全可靠。

　　 2) 位移累积垂直位移最大东向位移测点11模拟值与监测值对比如图6所示。由图6可知，在卸载过程中结构关键部位位移监测值与模拟值偏差较小，卸载过程安全可靠。

　　 1) 采用油压千斤顶和垫片交替承载，降低支座高度，并通过监控油压的措施，实现无级卸载，从而实现荷载由临时支撑向结构实体转移的平稳过渡，同步实施对结构实体的监测。该工艺安全性好，具有较强的可控性。

　　 2) 该工艺突出描述了油压实现无级平稳卸载的控制方法，操作性较强，具有较好的推广运用价值。

　　 3) 项目在分析选取卸载支撑点时，充分分析结构整体的传力途径，将卸载支撑点选取在主桁架等部位。而对于向结构传力的支撑点则在结构强度满足条件后拆除。卸载支撑点选取合理，同时给出分析选取卸载支撑点的方法，其正确性得到验证。

　　 4) 应在每次卸载循环后对应力和位移进行数据采集，以便监控结构的健康状况。监测过程中关键控制措施可靠，能较精确地反映卸载过程中建筑实体的变化。