大跨度屋蓋鋼管桁架累積滑移施工技術應用

柳東

2017年第十三屆全國運動會將在天津舉行，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。體育館屋頂設計多為鋼結構，施工跨度越來越大，建筑造型越來越新穎、別致，結構越來越復雜。

由于地域條件以及功能要求等，傳統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行施工改革。大跨度的網架、鋼結構管桁架等多種結構形式不斷應用于新型結構工程，而采用大噸位吊車整體吊裝受場地限制及成本高的因素，所以大跨度的鋼結構施工孕育著滑移、整體提升等施工工藝的產生?；啤⒄w提升的施工工藝取得了可觀的經濟效益和社會效益。但是整體提升對場地、機械要求較高，高空滑移施工作為一種較為成熟的鋼結構施工方法，在長期實踐中已經初步顯示了它在某些特殊結構體系和場地條件下，相對于其他方法的優勢，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構屋蓋上采用。

本文通過對天津城建大學新建體育館工程施工經驗進行總結，結合工程特點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。

一、工程概況

本項目是天津2017年第十三屆全國運動會的場館之一，主要包含主館和訓練館，設置4475個座位，本工程為框架結構，建筑面積為14800平方米，天津城建大學綜合體育館項目為地上一層，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，屋蓋底標高為18.4米，建筑頂標高為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，不利于鋼結構施工，主體結構要求在2015年底施工完畢，工程主體框架和臺階施工后，鋼結構安裝跨內無法拼裝，場外場地狹窄無法進行安裝施工。必須土建和鋼結構水電安裝同時施工，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→滑移軌道安裝→主桁架地面拼裝→單榀主桁架吊裝→主桁架中間驗收→第一榀桁架滑移就位至第二設計單元→第二榀桁架滑移就位至第二設計單元→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，其余單元全部于設計位置就位→補缺合攏→在每個柱頭處設置千斤頂→同步頂起屋蓋結構架→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→驗收→完成屋蓋結架的滑移安裝。

2.鋼結構安裝思路

（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）場館一側的訓練場框架安排在鋼屋面結構滑移后施工，此場地作為現場拼裝場地，主桁架每榀分三節進場，在拼裝場地進行拼裝焊接、打磨、補漆，構件桁架的裝卸倒運需要一臺50噸汽車吊配合，主桁架采用場內整體拼裝需要兩臺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，滑道由原結構混凝土梁和滑移軌道組成。

（4）首先在拼裝區域組裝最遠端軸線間結構，包括2榀主桁架和5榀次桁架，在支座處設置液壓滑移設備，向遠端線方向頂推桁架結構7.5米；然后繼續于拼裝區域組裝下一榀主桁架和之間次桁架，待第二次滑移結構形成一體后，繼續向前滑移7.5米，然后進行后續組裝、滑移，直至結構整體成型，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，滑移后的結構就位，最后原位安裝最后節間結構，屋蓋整體成型。

3.施工要點

①現場拼裝和吊裝

為抵消自重及載荷作用下的全部或部分撓度，通常規定在鋼桁架制造時預先進行起拱。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量，故大跨度鋼桁架制作關鍵之一便是起拱。

②滑道設計

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

滑移軌道選用16a熱軋槽鋼，材質為Q235B，利用滑移軌道的側擋板與預埋件固定。軌道的側擋板采用規格為-20×40×100mm的鋼板，在滑移軌道兩側對稱設置，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，滑道需進行分段現場拼接施工。

為保證滑道內表面的水平度，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數，滑道在鋪設時，應做到：

（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盡量用薄鋼墊板墊實。

（2）滑道中線與滑移大梁中心線偏移度控制在±3mm以內。

（3）一個柱距內，標高偏差控制在4mm以內。

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

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。

（6）滑道槽鋼在滑移之前應涂抹黃油潤滑。

（7）滑道側擋板的安裝要求。

滑道側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注意以下幾個方面：所有滑道上的側擋板的起始安裝位置應在同一軸線位置處，并在每條軸線位置處重新設置起始點，以減小累積誤差，滿足滑移同步性的要求；同一滑道兩側的側擋板安裝誤差應小于1mm，相鄰滑道側擋板的間距誤差應小于3m，側擋板前方（滑移前進方向）嚴禁焊接。

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，應嚴格防止出現“卡軌”和“啃軌”現象的發生。在滑道和滑移支座設計時，考慮預防措施。將滑移支座前端（滑移方向）設計為“雪橇”式，并將其兩側制作成帶一定弧度的型式。通過以上設計，可以有效防止滑移支座與兩側滑道側壁頂死-“卡軌”，以及滑移支座因滑道不平整卡住-“啃軌”的情況出現?；瑝K采用規格為-70*100*600的鋼墊塊。

⑥頂推點布置

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

⑦滑移過程中的制動

當滑移頂推點停止頂推作業時，滑移單元通過滑移支座與滑道之間的摩擦力產生制動力。

⑧液壓系統配置

液壓頂推滑移系統主要由液壓頂推器、液壓泵源系統、傳感檢測及計算機同步控制系統組成。液壓頂推滑移系統的配置本著安全性、符合性和實用性的原則進行。

⑨液壓頂推滑移系統調試和運行

（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，調節一定的壓力，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，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續加載到60%，70%，80%，90%，95%，100%。

滑移單元開始有移動時暫停頂推作業，保持液壓頂推設備系統壓力。對液壓頂推器及設備系統、結構系統進行全面檢查，在確認整體結構的穩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。

天津城建大學新建體育館工程屋面鋼管桁架結構工程采用此工藝進行施工，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；所有鋼結構的吊裝、組對、焊接、測量校正、檢測、油漆、驗收等工序都在同一拼裝胎架上重復進行，施工效率高，既可提高鋼結構的安裝質量、改善施工操作條件，又可以增加施工過程中的安全性；屋面鋼結構上的吊掛結構等附屬次結構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；產生了極好的經濟和社會效益，降低了工程造價。

王春敏/責任編輯