大跨度鋼結構空間管桁架滑移法施工技術探究

區錦志

摘 要：文章結合某會展中心建設項目實踐，就高空分段拼裝、液壓同步累積滑移施工技術的成功應用等進行論述，并針對大跨度異型不等標高鋼結構空間管桁架施工中的高空分段組裝、滑軌系統、砼梁加固、滑移設備及同步控制等施工技術進行介紹。經實踐證明，該施工方法能夠高效、經濟的提高大跨度鋼結構施工質量及安全，取得了良好的社會效益及經濟效益，達到了預期目標。

關鍵詞：大跨度；鋼結構桁架；滑移軌道

1 工程概況

某會展中心工程建設項目規劃總用地面積約30萬平方米，總計容建筑面積約20萬平方米。首期工程的展覽部分包含5個展廳。展廳平面規則方整和機動靈活是設計的一大特點，每個展廳凈展覽面積約9000平方米，遵循3米×3米的布展模數，可提供約500個標準展位，適合舉辦各種規模的展覽、展示等活動。西北角和中北部的兩個展廳形成一組，東面三個展廳形成另一組，每個展廳能夠獨立辦展，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號展廳設計荷載為10噸/平方米，2、3號展廳設計荷載為5噸/平方米。首期工程由5個單層展館與中庭組成，5個展館結構相同，為下部鋼框架+上部空間倒三角管桁架結構體系，最大結構高度22米。中庭為下部鋼框架+上部雙層片狀彎曲管桁架結構體系，最大結構高度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122個，且縱、橫雙向軸線支座標高均不統一，最大高差15.394m?？臻g立體桁架造型復雜，高空組裝、焊接工作量巨大，不利于質量、安全及工期控制，又考慮到現場場地條件狹小及減小各工序交叉作業影響，并結合結構形式特點，充分利用現場已有結構，最終采用高空分段組裝、液壓同步累積滑移的施工技術安裝。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影響；搭設的腳手架操作平臺有利于保證桁架組裝、焊接質量，增加施工人員的安全度；避免大型吊裝機械的應用；可提高工作效率，降低施工成本，推動工期進度。

3 施工關鍵技術及要點

3.1 支撐體系設計

根據結構形式特點，在展區結構南側端部B-D軸/18～30軸區域搭設滿堂腳手架高空組裝操作平臺，平臺寬16m。并在主桁架對接合攏位置設置組合式支撐架，支撐主桁架，在組合式支撐架頂部設置定位胎架，對主桁架下弦進行定位固定，并輔以全站儀進行精確測量，保證桁架空間定位準確。支撐架為組合式支撐體系，標準節組合尺寸為1m（長）×1m（寬）×1.5m（高）。本標準節由單片式組合而成，采用法蘭連接，可根據需要擴展為1m為模數的任意組合，具有方便運輸、拆卸等優點。

3.2 滑移軌道系統設計

利用現場已有21軸、30軸砼連系梁及32軸落地端支座，設置三條滑移軌道。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構，若直接設置弧形滑移軌道，會給滑移施工帶來困難，為便于施工，采用Q345B250*150*12方管找平。

滑靴設計：軌道與桁架支座的有效連接通過支座焊接滑靴進行解決，滑靴采用“雪橇式”650*100*70鋼墊塊。選用“雪橇式”可有效防止與兩側滑道側壁出現“卡軌”，以及因軌道不平整出現“啃軌”現象。滑靴與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生不利影響。

軌道設計：滑移軌道在滑移過程中起承重、導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生側向變形，采用兩側對稱焊接側擋板形式進行加強，間距為450mm，起到對槽鋼翼緣加固、以及抵抗滑靴可能的側向推力。每條滑軌側擋板的起始安裝位置應在同一軸線位置，并在每條軸線位置處重新設置起始點，以減小累積誤差，滿足滑移同步性要求。

軌道與砼梁通過砼梁預埋鋼板連接，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；軌道安裝標高偏差控制在2mm以內；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?；魄皩壍肋M行全面清理，并涂抹黃油潤滑軌道，減少滑移過程所產生的阻力。

3.3 砼梁加固設計

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

3.4 高空組裝、焊接設計

將每榀主桁架劃分為六個分段，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，針對對接接頭位置采用先栓接后焊接方法，保證對接質量。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，由六名焊工同時向兩側施焊，避免由于焊接收縮向一端累計而引起的桁架各節點間尺寸誤差，以保證整體尺寸精度。

3.5 頂推驅動設備及設計

“液壓同步頂推滑移技術”采用液壓頂推器作為滑移驅動設備。頂推器選用步進式液壓頂推器，頂推器采用組合式設計，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構連接，中間利用主液壓缸產生驅動頂推反力，從而實現與之連接的被推移結構向前平移。此設備的反力結構利用滑道設置，省去了反力點的加固問題。

液壓頂推器的頂緊裝置具有單向鎖定功能。當主液壓缸伸出時，頂緊裝置工作，自動頂緊滑道側面；主液壓缸縮回時，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動。液壓頂推器與被推移結構通過銷軸連接，傳力途徑非常直接，啟動過程中無延時，動作精確度好。由于其反力點為步進頂緊式接觸，不會在滑移過程中產生相對滑動，所以同步控制效果更好。步進式的工作過程，使得同步誤差在每個行程完成后自然消除，無累積誤差，同步精度很高。

3.6 計算機同步控制系統

液壓同步累積滑移施工技術選用傳感監測和計算機集中控制系統，通過系統1·數據反饋和控制指令，可實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作封閉、過程顯示和故障報警等功能。本工程的液壓同步頂推滑移系統設備采用CAN總線控制、以及從主控制器到液壓頂推器的三級控制，實現了對系統中每一個液壓頂推器的獨立實時監控和調整，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、可控和安全。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓頂推過程及相關數據的觀察和控制指令的發布。通過計算機人機界面的操作，可以實現自動控制、順控（單行程動作）、手動控制以及單臺頂推器的點動操作，從而達到鋼結構整體滑移安裝工藝中所需要的同步滑移、安裝就位調整、單點毫米級微調等特殊要求。

本工程采用模擬分析、現場監測、信息化控制等核心技術，安全、高質量、順利地完成了施工任務的同時，取得了顯著的技術、經濟效益，達到了制定的目標要求，保證了施工總體部署的實現。本文針對大跨度鋼結構空間管桁架滑移施工技術進行了探討，所采取的一系列措施為施工提供了必要的技術保證與支持，對于大跨度、不等標高、異型鋼桁架的同步控制積累了經驗，收到了理想的效果，讓大跨度鋼結構的施工更加安全、高效和經濟。

參考文獻：

[1] 陳峰，范玉峰，張軍輝.新型大跨度預應力梭形桁架施工技術[J].鋼結構，2016（6）.

[2] 鄭磊.大跨度鋼結構重型桁架滑移施工技術研究[J].建筑施工，2013（35）.