漢中天漢大劇院勁性鋼梁液壓滑移支模施工技術(shù)

李躍輝，李勝旺

（中交第四公路工程局有限公司，北京100022）

1 工程概況

本工程規(guī)劃總用地面積6.56 hm2，總建筑面積69 994 m2，其中，地上建筑面積45 994 m2，地下建筑面積24 000 m2；建筑層數(shù)：北樓地上4 層，南樓地上5 層，地下1 層?；娱_挖深度約21 m，本工程主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，屋頂造型為鋼結(jié)構(gòu)。地基為梁式筏板基礎(chǔ)。天漢大劇院為漢中市濱江文化核心景觀帶的標(biāo)志性建筑之一，其中，集合了市級大型綜合演出劇院（1 201 座）、多功能小劇場（544 座）、工人文化宮、婦女兒童活動中心、青少年活動中心、軍休干部活動中心、老年活動中心、會議中心以及各自的配套服務(wù)用房等功能，是代表漢中地區(qū)城市及地域特色并為人民提供綜合性文化服務(wù)的地標(biāo)性文化建筑[1]。

該大劇院項目地上結(jié)構(gòu)分南樓與北樓，北樓地上4 層（首層層高5.4 m，2～4 層層高4.8 m），南樓地上5 層（2～5 層層高4.5 m），地下1 層（層高6.3 m）。結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及勁性混凝土結(jié)構(gòu)組成。本工程勁性混凝土鋼結(jié)構(gòu)安裝施工高度在-7.6～+24 m 標(biāo)高范圍內(nèi)，鋼材均采用Q345B 級鋼。

根據(jù)漢中大劇院鋼結(jié)構(gòu)布置特點及滑移施工方案的特點，勁性鋼骨采取高空散拼，然后分塊“累積滑移”的施工工藝，觀眾大廳由于屋面整體自重大、跨度大，考慮到高支模施工技術(shù)，針對具體的施工要求制訂施工方案，在充分發(fā)揮高支模施工優(yōu)勢的基礎(chǔ)上提升建筑工程的整體施工質(zhì)量。

漢中大劇院滑移內(nèi)容主要為鋼梁。鋼梁跨度為30.15 m，長度為32 m，高1.8 m。本次滑移內(nèi)容為圖1 中部井字梁部分鋼梁，軸線L 處鋼梁原位拼裝。本次滑移的內(nèi)容包括鋼梁，滑移總重量約3 000 kN（300 t）。在剪力墻頂部預(yù)埋工字鋼作為滑軌，為增大混凝土與滑軌間的握裹力在工字鋼下布置栓釘。滑軌懸空部分，下部搭設(shè)貝雷架作為支撐。貝雷架支撐于3 層混凝土梁頂部。勁性鋼骨架下設(shè)滑靴，按照每步距45 cm 進行頂推滑移。勁性鋼骨架頂推就位后，將滑靴與滑軌焊接固定。

圖1 漢中大劇院整體平面圖

2 鋼結(jié)構(gòu)滑移方案

根據(jù)漢中大劇院鋼結(jié)構(gòu)布置特點及滑移施工方案的特點，勁性鋼骨采取高空散拼，然后分塊“累積滑移”的施工方案。

1）在軸線L 位置搭設(shè)拼裝平臺。

2）最先開始拼裝P 軸上方處鋼梁，待P 軸上方鋼梁拼裝完成后，用液壓頂推裝置將拼好的P 軸鋼梁向前推3 m。

3）再拼裝軸線P 下方鋼梁結(jié)構(gòu)，拼裝完成后整體累積向軸線P 方向滑移3 m。

4）按照以上順序依次完成軸線L～P 間鋼梁的拼裝，將拼裝完成的結(jié)構(gòu)整體滑移至設(shè)計位置。

5）原位安裝L 軸處鋼梁結(jié)構(gòu)。

在勁性鋼骨的左右兩端設(shè)置2 條滑移軌道，位置如圖2所示，軌道長30 m。鋼梁結(jié)構(gòu)滑移施工的示意如圖2 所示。

圖2 鋼梁平面布置圖

3 液壓同步頂推滑移原理

將液壓頂推器作為“液壓同步頂推滑移技術(shù)”采用的滑移驅(qū)動設(shè)備。這種儀器采用組合式設(shè)計，后部通過頂緊裝置的方式與滑道連接, 前部被推移結(jié)構(gòu)以銷軸及連接耳板與其連接,中部利用主液壓缸的動力驅(qū)動頂推力。

液壓頂推器設(shè)備頂緊裝置具有單向鎖死功能。當(dāng)主液壓缸力臂伸出時，頂緊裝置開始工作，頂緊滑道側(cè)面；液壓缸力臂縮回時，頂緊裝置停止工作，并且與主液壓缸同方向移動[4]。圖3 為液壓頂推器工作原理示意圖。本項工程采用YS-PJ-50型液壓頂推器（見圖4）。

圖3 液壓頂推器工作 原理示意圖

圖4 YS-PJ-50 型液壓 頂推器

4 施工工藝技術(shù)

4.1 槽鋼軌道及推進設(shè)備

鋼梁結(jié)構(gòu)滑移過程中，滑軌起到承重、導(dǎo)向和側(cè)向限制支座水平位移的作用?；壷行木€與支座中心線重合。在圖3 中可以看出，軌道由16a 槽鋼及側(cè)擋塊組成。通過16a 槽鋼與預(yù)埋件焊接固定，滑軌在鋼梁結(jié)構(gòu)滑移過程中起到承重及導(dǎo)向作用。

在圖5a 中給出了滑道側(cè)擋塊詳圖，長×寬×高為20 mm×40 mm×150 mm，鋼材材質(zhì)為Q235B。為了起到抵抗滑移支座推力以及水平力的作用，通過焊接的方式在16a 槽鋼翼緣兩側(cè)，側(cè)擋塊與滑移梁焊接連接。焊縫采用雙面角焊縫,焊腳高度≥10 mm。

圖5 滑道及固定措施圖

4.2 頂推耳板

液壓頂推器前端通過銷軸與被推移構(gòu)件上的耳板進行連接固定，用以傳遞水平滑移頂推力，頂推耳板板厚t=20 mm；卡板用于支座與滑塊的固定，卡板與支座采用雙面角焊縫連接，焊腳尺寸10 mm。材質(zhì)均為Q345B，頂推耳板設(shè)置在有頂推器的支座上。節(jié)點如圖6 所示。

圖6 頂推耳板詳圖

4.3 滑靴

如圖7 所示，滑靴由滑移底座及鋼滑塊2 部分組成?；频鬃?0 mm 厚鋼板焊接組成，材質(zhì)Q235B。在水平滑移過程中，應(yīng)嚴格防止“卡軌”和“啃軌”現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)在設(shè)計滑道和滑靴時充分考慮預(yù)防措施。所以，將滑移方向也就是滑移支座前端設(shè)計為“雪橇”形式，并將其兩側(cè)設(shè)計成具有一定弧度。這樣可以有效防止滑移支座因為滑道不平整而出現(xiàn)“啃軌”現(xiàn)象。鋼滑塊采用尺寸為70 mm×100 mm×500 mm 的鋼板，鋼材材質(zhì)為Q235B，根據(jù)圖7 可以看出，鋼滑塊與滑移底座通過焊縫連接，焊腳尺寸10 mm。

圖7 滑移底座示意圖

鋼滑塊的具體尺寸如圖8 所示。

圖8 鋼滑塊示意圖

4.4 滑移過程摩擦力計算

在滑移過程中，頂推器所產(chǎn)生的推力和滑靴和滑軌間的總摩擦F達到平衡。

式中，R為滑靴在自重作用下結(jié)構(gòu)對其的反力；滑軌與滑靴之間摩擦系數(shù)為0.13～0.15，為了安全考慮將摩擦系數(shù)取值為0.15；1.2 為摩擦力不均勻系數(shù)[3]。

按照滑移工況計算的結(jié)果,滑移總重量為3 000 kN（300 t），根據(jù)摩擦力公式滑移過程中產(chǎn)生總的摩擦力為：

以上計算結(jié)果表明，鋼梁滑移所需要最大推力大小為540 kN。本項工程中滑移施工共設(shè)置4 個頂推點，每個頂推點分別布置YS-PJ-50 型液壓頂推器。根據(jù)使用說明可知，每臺YS-PJ-50 型液壓頂推器的可提供的額定頂推驅(qū)動力為500 kN，則4 個頂推點可提供總頂推力值為4×500 kN=2 000 kN>540 kN，因此，滿足滑移施工要求。

4.5 勁性鋼骨架預(yù)起拱

勁性鋼骨架采用吊模澆筑混凝土過程中，勁性鋼骨架位移曲線如圖9 所示。

圖9 勁性鋼骨架受壓向內(nèi)撓曲示意圖

勁性鋼骨混凝土澆筑前，為了防止在混凝土澆筑過程中勁性鋼骨架受壓向內(nèi)側(cè)撓曲。在勁性鋼骨架安裝前預(yù)先對勁性鋼骨架起拱。起拱高度30 mm。對勁性鋼骨架預(yù)先起拱很好地保證了混凝土澆筑后勁性鋼骨架受變形向內(nèi)撓曲的問題。

5 吊模安裝方案

5.1 鋼骨梁支撐框架

觀眾大廳頂部屋面為跨度32 m×30 m 的勁性鋼骨混凝土井字梁，梁高500 mm×2 500 mm，屋面板120 mm 厚混凝土。由于屋面整體自重大、跨度大，無法采用常規(guī)滿堂腳手架支撐。綜合考慮鋼骨承載力和現(xiàn)場實施可行性，選擇采用吊模施工方案，如圖10 所示鋼骨梁中部設(shè)置鋼框架支撐體系。

圖10 鋼框架支撐平面布置圖

5.2 吊模方案

勁性鋼骨混凝土井字梁混凝土澆筑采用吊模方案，由鋼骨梁下翼緣通過2 根螺桿懸吊100 mm×100 mm×8 mm 方鋼管橫梁，間距3 m，鋼材型號Q345B，方管橫梁支撐500 mm×2 500 mm混凝土梁模板體系。如圖11 所示。

圖11 吊模施工示意圖

6 安裝注意事項

6.1 滑移梁安裝要求

為保證滑道內(nèi)表面光滑，減小滑移過程中滑倒表面阻礙程度、降低滑動摩擦系數(shù)，在鋪設(shè)滑道時，應(yīng)做到4 點要求：

1）在拼接滑移梁時應(yīng)保證其平整度，不得存在高差;

2）應(yīng)保證滑移梁與混凝土柱搭接位置平整，保證滑移底板能夠順利通過；

3）滑移梁中心線與滑移中心線偏移誤差應(yīng)控制在±3 mm以內(nèi)[2]；

4）在滑移之前，鋼滑塊及滑移梁表面應(yīng)涂抹黃油潤滑。

6.2 滑道側(cè)擋塊的安裝要求

滑道側(cè)擋塊在滑移過程中起著直接抵抗頂推反力及控制滑移精度作用，因此，在側(cè)擋塊安裝過程中應(yīng)注意以下5 個方面：

1）為確?；纻?cè)擋塊與頂推支座之間存在足夠的接觸面，滑道側(cè)擋塊應(yīng)嚴格按照圖紙設(shè)計型式進行安裝;

2）為滿足滑道側(cè)擋塊抵抗頂推反力的使用要求，滑道側(cè)擋塊與滑移梁的焊縫高度應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求；

3）為了減小整體安裝誤差，滿足滑移過程中滑移同步性的要求，在每條滑移梁上的側(cè)擋塊的起始安裝位置應(yīng)在同一軸線位置處同時，在每條軸線位置處要重新設(shè)置起始點；

4）同一條滑移梁兩側(cè)的側(cè)擋塊安裝誤差不得大于1 mm，相鄰滑道側(cè)擋塊的間距誤差不得大于3 mm[2]；

5）滑移前進方向（側(cè)擋塊前方）禁止焊接。

7 結(jié)語

1）在滑移過程中通過計算機進行同步控制，由于頂推設(shè)備的液壓系統(tǒng)的傳動加速度很小，而且可控，這樣能夠有效準(zhǔn)確地保證整個安裝過程的穩(wěn)定性和安全性；液壓同步頂推設(shè)備具有體積和重量都比較小，機動性強，安裝便捷等優(yōu)勢；合并設(shè)置滑移頂推、反力點等其他臨時設(shè)施，外加液壓同步移動荷載非常小的優(yōu)點，可以將臨時滑移設(shè)施使用量降至最小。

2）在勁性鋼骨架安裝前預(yù)先對勁性鋼骨架起拱，很好地保證了混凝土澆筑后勁性鋼骨架受壓變形向內(nèi)撓曲的問題。