大跨度屋蓋鋼管桁架累積滑移施工技術(shù)應(yīng)用

柳東

2017年第十三屆全國運(yùn)動會將在天津舉行，天津市的體育場館有些建筑不能滿足使用功能或需增加建筑物等。體育館屋頂設(shè)計多為鋼結(jié)構(gòu)，施工跨度越來越大，建筑造型越來越新穎、別致，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。

由于地域條件以及功能要求等，傳統(tǒng)的施工工藝已無法滿足施工的需要，從而要求施工單位采取各種手段進(jìn)行施工改革。大跨度的網(wǎng)架、鋼結(jié)構(gòu)管桁架等多種結(jié)構(gòu)形式不斷應(yīng)用于新型結(jié)構(gòu)工程，而采用大噸位吊車整體吊裝受場地限制及成本高的因素，所以大跨度的鋼結(jié)構(gòu)施工孕育著滑移、整體提升等施工工藝的產(chǎn)生。滑移、整體提升的施工工藝取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但是整體提升對場地、機(jī)械要求較高，高空滑移施工作為一種較為成熟的鋼結(jié)構(gòu)施工方法，在長期實(shí)踐中已經(jīng)初步顯示了它在某些特殊結(jié)構(gòu)體系和場地條件下，相對于其他方法的優(yōu)勢，高空滑移施工法可分為單條滑移法和逐條累積滑移法，其適用性都比較突出，可以在體育館、大型場館及公共建筑的大跨度等鋼結(jié)構(gòu)屋蓋上采用。

本文通過對天津城建大學(xué)新建體育館工程施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合工程特點(diǎn)在原有工藝的基本思路上推陳出新，形成了大跨度鋼屋蓋管桁架累積滑移施工技術(shù)。

一、工程概況

本項(xiàng)目是天津2017年第十三屆全國運(yùn)動會的場館之一，主要包含主館和訓(xùn)練館，設(shè)置4475個座位，本工程為框架結(jié)構(gòu)，建筑面積為14800平方米，天津城建大學(xué)綜合體育館項(xiàng)目為地上一層，局部四層。體育館建筑尺寸為132.4m×72.4m，屋蓋平面尺寸為75.8m×62.4m，屋蓋底標(biāo)高為18.4米，建筑頂標(biāo)高為23.5m。6-16軸共計11榀主桁架，66榀次桁架，共計390噸，22個成品支座。最大柱距為8.75m，最小柱距為7.050m，其他柱距分別7.5m，屋面為雙坡屋面，坡度5%。

工期緊、施工場地有限，不利于鋼結(jié)構(gòu)施工，主體結(jié)構(gòu)要求在2015年底施工完畢，工程主體框架和臺階施工后，鋼結(jié)構(gòu)安裝跨內(nèi)無法拼裝，場外場地狹窄無法進(jìn)行安裝施工。必須土建和鋼結(jié)構(gòu)水電安裝同時施工，確保工期。

二、大跨度鋼屋蓋管桁架滑移施工

1.施工工藝流程

拼裝平臺搭設(shè)→滑移軌道安裝→主桁架地面拼裝→單榀主桁架吊裝→主桁架中間驗(yàn)收→第一榀桁架滑移就位至第二設(shè)計單元→第二榀桁架滑移就位至第二設(shè)計單元→第一、二榀桁架間的次桁架組榀→依此完成剩余單元累積滑移→除最后一拼裝單元外，其余單元全部于設(shè)計位置就位→補(bǔ)缺合攏→在每個柱頭處設(shè)置千斤頂→同步頂起屋蓋結(jié)構(gòu)架→拆除柱頂上的滑移軌道→放入桁架支座，定位→然后千斤頂同步下降→桁架端部至支座上就位→驗(yàn)收→完成屋蓋結(jié)架的滑移安裝。

2.鋼結(jié)構(gòu)安裝思路

（1）本滑移施工對象為10個軸間11榀主桁架及其間次桁架，可帶屋面檁條及馬道整體滑移，滑移總量約400多噸。

（2）場館一側(cè)的訓(xùn)練場框架安排在鋼屋面結(jié)構(gòu)滑移后施工，此場地作為現(xiàn)場拼裝場地，主桁架每榀分三節(jié)進(jìn)場，在拼裝場地進(jìn)行拼裝焊接、打磨、補(bǔ)漆，構(gòu)件桁架的裝卸倒運(yùn)需要一臺50噸汽車吊配合，主桁架采用場內(nèi)整體拼裝需要兩臺200噸吊車吊裝。

（3）在與主桁架垂直軸線設(shè)置兩條通長滑道，每條滑道布置于10個軸間軸線，長約75米，滑道由原結(jié)構(gòu)混凝土梁和滑移軌道組成。

（4）首先在拼裝區(qū)域組裝最遠(yuǎn)端軸線間結(jié)構(gòu)，包括2榀主桁架和5榀次桁架，在支座處設(shè)置液壓滑移設(shè)備，向遠(yuǎn)端線方向頂推桁架結(jié)構(gòu)7.5米；然后繼續(xù)于拼裝區(qū)域組裝下一榀主桁架和之間次桁架，待第二次滑移結(jié)構(gòu)形成一體后，繼續(xù)向前滑移7.5米，然后進(jìn)行后續(xù)組裝、滑移，直至結(jié)構(gòu)整體成型，并滑移就位（甩最后以軸距的次桁架和最后一榀主桁架）共累計滑移10次，然后于每個支座處設(shè)置千斤頂，頂起桁架，抽出滑移軌道，安裝桁架支座，之后千斤頂回降，滑移后的結(jié)構(gòu)就位，最后原位安裝最后節(jié)間結(jié)構(gòu)，屋蓋整體成型。

3.施工要點(diǎn)

①現(xiàn)場拼裝和吊裝

為抵消自重及載荷作用下的全部或部分撓度，通常規(guī)定在鋼桁架制造時預(yù)先進(jìn)行起拱。起拱值為跨度的1/2000。桁架起拱工藝的好壞直接影響到整個鋼桁架制作質(zhì)量，故大跨度鋼桁架制作關(guān)鍵之一便是起拱。

②滑道設(shè)計

滑道分別在沿主桁架兩端的垂直方向滑道在柱頂標(biāo)高為16.45米的屋面混凝土梁設(shè)置，連接成通長滑道。

滑移軌道選用16a熱軋槽鋼，材質(zhì)為Q235B，利用滑移軌道的側(cè)擋板與預(yù)埋件固定。軌道的側(cè)擋板采用規(guī)格為-20×40×100mm的鋼板，在滑移軌道兩側(cè)對稱設(shè)置，間距為450mm，起到對槽鋼翼緣加固、以及抵抗滑移支座處可能側(cè)向推力的作用。

③滑道安裝

由于兩條滑道長度均較大，滑道需進(jìn)行分段現(xiàn)場拼接施工。

為保證滑道內(nèi)表面的水平度，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數(shù)，滑道在鋪設(shè)時，應(yīng)做到：

（1）滑道槽鋼在安裝時，其下表面與滑移大梁上表面間的間隙應(yīng)盡量用薄鋼墊板墊實(shí)。

（2）滑道中線與滑移大梁中心線偏移度控制在±3mm以內(nèi)。

（3）一個柱距內(nèi)，標(biāo)高偏差控制在4mm以內(nèi)。

（4）滑道槽鋼分段之間的焊接采用單面焊，焊接后進(jìn)行外觀檢查，焊縫處應(yīng)用砂輪打磨平整。

滑道槽鋼的接頭高差不大于1mm。

（5）兩條滑道中心線間距允許偏差控制在10mm之內(nèi)。

（6）滑道槽鋼在滑移之前應(yīng)涂抹黃油潤滑。

（7）滑道側(cè)擋板的安裝要求。

滑道側(cè)擋板起著直接抵抗頂推反力及滑移精度控制的作用，因此在安裝過程中應(yīng)注意以下幾個方面：所有滑道上的側(cè)擋板的起始安裝位置應(yīng)在同一軸線位置處，并在每條軸線位置處重新設(shè)置起始點(diǎn)，以減小累積誤差，滿足滑移同步性的要求；同一滑道兩側(cè)的側(cè)擋板安裝誤差應(yīng)小于1mm，相鄰滑道側(cè)擋板的間距誤差應(yīng)小于3m，側(cè)擋板前方（滑移前進(jìn)方向）嚴(yán)禁焊接。

④滑移支座

滑移底座選用板厚t=20mm的鋼板制作，根據(jù)屋蓋鋼桁架支座高度及滑移工藝要求，滑移底座采用梯形截面，高度440mm，上部寬度600mm，下部寬度600mm。

⑤防卡軌措施

水平滑移過程中，應(yīng)嚴(yán)格防止出現(xiàn)“卡軌”和“啃軌”現(xiàn)象的發(fā)生。在滑道和滑移支座設(shè)計時，考慮預(yù)防措施。將滑移支座前端（滑移方向）設(shè)計為“雪橇”式，并將其兩側(cè)制作成帶一定弧度的型式。通過以上設(shè)計，可以有效防止滑移支座與兩側(cè)滑道側(cè)壁頂死-“卡軌”，以及滑移支座因滑道不平整卡住-“啃軌”的情況出現(xiàn)?；瑝K采用規(guī)格為-70*100*600的鋼墊塊。

⑥頂推點(diǎn)布置

屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的滑移軌道利用屋面混凝土梁設(shè)置，分別在結(jié)構(gòu)B軸線和T軸線各設(shè)置1條滑移軌道，共計2條，每條滑移軌道上布置1個頂推點(diǎn)，每個頂推點(diǎn)配置1臺YS-PJ-200型液壓頂推器，共計2臺。

⑦滑移過程中的制動

當(dāng)滑移頂推點(diǎn)停止頂推作業(yè)時，滑移單元通過滑移支座與滑道之間的摩擦力產(chǎn)生制動力。

⑧液壓系統(tǒng)配置

液壓頂推滑移系統(tǒng)主要由液壓頂推器、液壓泵源系統(tǒng)、傳感檢測及計算機(jī)同步控制系統(tǒng)組成。液壓頂推滑移系統(tǒng)的配置本著安全性、符合性和實(shí)用性的原則進(jìn)行。

⑨液壓頂推滑移系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行

（1）檢查檢查液壓泵站上所有電源、通訊電纜、電磁閥和截止閥、行程傳感器是否正確。

（2）滑移前檢查：啟動液壓泵站，調(diào)節(jié)一定的壓力，伸縮液壓頂推器主油缸：檢查A腔、B腔的油管連接是否正確；檢查截止閥能否截止對應(yīng)的油缸。

⑩分級加載試滑移

開始試滑移時，液壓頂推器伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續(xù)加載到60%，70%，80%，90%，95%，100%。

滑移單元開始有移動時暫停頂推作業(yè)，保持液壓頂推設(shè)備系統(tǒng)壓力。對液壓頂推器及設(shè)備系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，在確認(rèn)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性絕無問題的情況下，才能開始正式頂推滑移。

屋面桁架滑移到位，并且安裝完成以后，安裝鑄鋼支座。首先安裝主桁架支座。支座安裝順序是：截斷軌道并拆除→使用千斤頂將屋面頂升，移除軌道，安裝支座→ 逐塊移除墊板，屋面桁架逐級下移→ 屋面桁架下落到位，將桁架支柱與支座焊接牢靠。

天津城建大學(xué)新建體育館工程屋面鋼管桁架結(jié)構(gòu)工程采用此工藝進(jìn)行施工，與其他工藝相比，此工藝對施工場地要求小，采用吊車噸位小，大量減少了施工用腳手架等措施費(fèi)用的投入，降低了材料、人員投入成本，縮短了施工工期；所有鋼結(jié)構(gòu)的吊裝、組對、焊接、測量校正、檢測、油漆、驗(yàn)收等工序都在同一拼裝胎架上重復(fù)進(jìn)行，施工效率高，既可提高鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量、改善施工操作條件，又可以增加施工過程中的安全性；屋面鋼結(jié)構(gòu)上的吊掛結(jié)構(gòu)等附屬次結(jié)構(gòu)件可在拼裝過程中安裝或帶上，可最大限度地減少高空吊裝工作量，縮短總體安裝施工周期；產(chǎn)生了極好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，降低了工程造價。

王春敏/責(zé)任編輯