大跨度鋼結(jié)構(gòu)空間管桁架滑移法施工技術(shù)探究

區(qū)錦志

摘 要：文章結(jié)合某會(huì)展中心建設(shè)項(xiàng)目實(shí)踐，就高空分段拼裝、液壓同步累積滑移施工技術(shù)的成功應(yīng)用等進(jìn)行論述，并針對(duì)大跨度異型不等標(biāo)高鋼結(jié)構(gòu)空間管桁架施工中的高空分段組裝、滑軌系統(tǒng)、砼梁加固、滑移設(shè)備及同步控制等施工技術(shù)進(jìn)行介紹。經(jīng)實(shí)踐證明，該施工方法能夠高效、經(jīng)濟(jì)的提高大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量及安全，取得了良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：大跨度；鋼結(jié)構(gòu)桁架；滑移軌道

1 工程概況

某會(huì)展中心工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積約30萬平方米，總計(jì)容建筑面積約20萬平方米。首期工程的展覽部分包含5個(gè)展廳。展廳平面規(guī)則方整和機(jī)動(dòng)靈活是設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)，每個(gè)展廳凈展覽面積約9000平方米，遵循3米×3米的布展模數(shù)，可提供約500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展位，適合舉辦各種規(guī)模的展覽、展示等活動(dòng)。西北角和中北部的兩個(gè)展廳形成一組，東面三個(gè)展廳形成另一組，每個(gè)展廳能夠獨(dú)立辦展，也可分組展覽，互不干擾。單層展廳凈高13.9 米（最低）、18.7 米（最高），平均凈高15.9 米。其中1、4、5號(hào)展廳設(shè)計(jì)荷載為10噸/平方米，2、3號(hào)展廳設(shè)計(jì)荷載為5噸/平方米。首期工程由5個(gè)單層展館與中庭組成，5個(gè)展館結(jié)構(gòu)相同，為下部鋼框架+上部空間倒三角管桁架結(jié)構(gòu)體系，最大結(jié)構(gòu)高度22米。中庭為下部鋼框架+上部雙層片狀彎曲管桁架結(jié)構(gòu)體系，最大結(jié)構(gòu)高度33米。

2 方案選取

本工程鋼桁架跨度大，單榀主桁架重約60t，支座多達(dá)122個(gè)，且縱、橫雙向軸線支座標(biāo)高均不統(tǒng)一，最大高差15.394m?？臻g立體桁架造型復(fù)雜，高空組裝、焊接工作量巨大，不利于質(zhì)量、安全及工期控制，又考慮到現(xiàn)場場地條件狹小及減小各工序交叉作業(yè)影響，并結(jié)合結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)場已有結(jié)構(gòu)，最終采用高空分段組裝、液壓同步累積滑移的施工技術(shù)安裝。此方案占用施工場地少，能夠有效減少使用腳手架面積，降低各工序交叉作業(yè)影響；搭設(shè)的腳手架操作平臺(tái)有利于保證桁架組裝、焊接質(zhì)量，增加施工人員的安全度；避免大型吊裝機(jī)械的應(yīng)用；可提高工作效率，降低施工成本，推動(dòng)工期進(jìn)度。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及要點(diǎn)

3.1 支撐體系設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，在展區(qū)結(jié)構(gòu)南側(cè)端部B-D軸/18～30軸區(qū)域搭設(shè)滿堂腳手架高空組裝操作平臺(tái)，平臺(tái)寬16m。并在主桁架對(duì)接合攏位置設(shè)置組合式支撐架，支撐主桁架，在組合式支撐架頂部設(shè)置定位胎架，對(duì)主桁架下弦進(jìn)行定位固定，并輔以全站儀進(jìn)行精確測量，保證桁架空間定位準(zhǔn)確。支撐架為組合式支撐體系，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組合尺寸為1m（長）×1m（寬）×1.5m（高）。本標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由單片式組合而成，采用法蘭連接，可根據(jù)需要擴(kuò)展為1m為模數(shù)的任意組合，具有方便運(yùn)輸、拆卸等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 滑移軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用現(xiàn)場已有21軸、30軸砼連系梁及32軸落地端支座，設(shè)置三條滑移軌道。B-Y軸192m通長布置，滑移軌道采用Q235B16a制作。因砼連系梁呈弧形結(jié)構(gòu)，若直接設(shè)置弧形滑移軌道，會(huì)給滑移施工帶來困難，為便于施工，采用Q345B250*150*12方管找平。

滑靴設(shè)計(jì)：軌道與桁架支座的有效連接通過支座焊接滑靴進(jìn)行解決，滑靴采用“雪橇式”650*100*70鋼墊塊。選用“雪橇式”可有效防止與兩側(cè)滑道側(cè)壁出現(xiàn)“卡軌”，以及因軌道不平整出現(xiàn)“啃軌”現(xiàn)象?；ヅc軌道及支座三者中心線須重合，以減小滑移過程中支座因受到偏心力而產(chǎn)生不利影響。

軌道設(shè)計(jì)：滑移軌道在滑移過程中起承重、導(dǎo)向和橫向限制滑靴水平位移作用，為保證滑移軌道在滑移過程中不產(chǎn)生側(cè)向變形，采用兩側(cè)對(duì)稱焊接側(cè)擋板形式進(jìn)行加強(qiáng)，間距為450mm，起到對(duì)槽鋼翼緣加固、以及抵抗滑靴可能的側(cè)向推力。每條滑軌側(cè)擋板的起始安裝位置應(yīng)在同一軸線位置，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，滿足滑移同步性要求。

軌道與砼梁通過砼梁預(yù)埋鋼板連接，為保證滑移軌道順直度，降低滑移摩擦力，軌道中心線與砼梁中心線偏移度控制在3mm以內(nèi)；軌道安裝標(biāo)高偏差控制在2mm以內(nèi)；軌道各分段接頭處的焊縫要求打磨平整，高差控制在1mm以內(nèi)?；魄皩?duì)軌道進(jìn)行全面清理，并涂抹黃油潤滑軌道，減少滑移過程所產(chǎn)生的阻力。

3.3 砼梁加固設(shè)計(jì)

砼連系梁承載力通過驗(yàn)算，不能滿足滑移承載要求，須進(jìn)行加固處理。通過建立加固計(jì)算模型的方法，同時(shí)施加荷載后的計(jì)算結(jié)果，對(duì)砼連系梁加固采用φ219×8鋼管。為保證不對(duì)砼梁造成損傷破壞，采用不植筋“人”字撐形式進(jìn)行加固。

3.4 高空組裝、焊接設(shè)計(jì)

將每榀主桁架劃分為六個(gè)分段，在地面分段拼裝后，使用150t履帶吊逐榀將分段桁架吊裝至支撐架，高空組裝焊接成一榀主桁架，通過主桁架之間次桁架連接形成滑移單元。因高空分段組裝施工難度大，針對(duì)對(duì)接接頭位置采用先栓接后焊接方法，保證對(duì)接質(zhì)量。由于鋼桁架各桿件之間全部采用焊接連接，為減小焊接變形對(duì)桁架定位影響，鋼桁架組裝焊接順序采取從中心開始，由六名焊工同時(shí)向兩側(cè)施焊，避免由于焊接收縮向一端累計(jì)而引起的桁架各節(jié)點(diǎn)間尺寸誤差，以保證整體尺寸精度。

3.5 頂推驅(qū)動(dòng)設(shè)備及設(shè)計(jì)

“液壓同步頂推滑移技術(shù)”采用液壓頂推器作為滑移驅(qū)動(dòng)設(shè)備。頂推器選用步進(jìn)式液壓頂推器，頂推器采用組合式設(shè)計(jì)，通過后部頂緊裝置與滑道連接，前部通過銷軸及連接耳板與被推移結(jié)構(gòu)連接，中間利用主液壓缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)頂推反力，從而實(shí)現(xiàn)與之連接的被推移結(jié)構(gòu)向前平移。此設(shè)備的反力結(jié)構(gòu)利用滑道設(shè)置，省去了反力點(diǎn)的加固問題。

液壓頂推器的頂緊裝置具有單向鎖定功能。當(dāng)主液壓缸伸出時(shí)，頂緊裝置工作，自動(dòng)頂緊滑道側(cè)面；主液壓缸縮回時(shí)，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動(dòng)。液壓頂推器與被推移結(jié)構(gòu)通過銷軸連接，傳力途徑非常直接，啟動(dòng)過程中無延時(shí)，動(dòng)作精確度好。由于其反力點(diǎn)為步進(jìn)頂緊式接觸，不會(huì)在滑移過程中產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，所以同步控制效果更好。步進(jìn)式的工作過程，使得同步誤差在每個(gè)行程完成后自然消除，無累積誤差，同步精度很高。

3.6 計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)

液壓同步累積滑移施工技術(shù)選用傳感監(jiān)測和計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)1·數(shù)據(jù)反饋和控制指令，可實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作封閉、過程顯示和故障報(bào)警等功能。本工程的液壓同步頂推滑移系統(tǒng)設(shè)備采用CAN總線控制、以及從主控制器到液壓頂推器的三級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)液壓頂推器的獨(dú)立實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，從而使得液壓同步滑移過程的同步控制精度更高，更加及時(shí)、可控和安全。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓頂推過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和控制指令的發(fā)布。通過計(jì)算機(jī)人機(jī)界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、順控（單行程動(dòng)作）、手動(dòng)控制以及單臺(tái)頂推器的點(diǎn)動(dòng)操作，從而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)整體滑移安裝工藝中所需要的同步滑移、安裝就位調(diào)整、單點(diǎn)毫米級(jí)微調(diào)等特殊要求。

本工程采用模擬分析、現(xiàn)場監(jiān)測、信息化控制等核心技術(shù)，安全、高質(zhì)量、順利地完成了施工任務(wù)的同時(shí)，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了制定的目標(biāo)要求，保證了施工總體部署的實(shí)現(xiàn)。本文針對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)空間管桁架滑移施工技術(shù)進(jìn)行了探討，所采取的一系列措施為施工提供了必要的技術(shù)保證與支持，對(duì)于大跨度、不等標(biāo)高、異型鋼桁架的同步控制積累了經(jīng)驗(yàn)，收到了理想的效果，讓大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工更加安全、高效和經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳峰，范玉峰，張軍輝.新型大跨度預(yù)應(yīng)力梭形桁架施工技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2016（6）.

[2] 鄭磊.大跨度鋼結(jié)構(gòu)重型桁架滑移施工技術(shù)研究[J].建筑施工，2013（35）.