雙曲面鋼結構屋面桁架頂推滑移的管理與控制

閆少華

廈門萬銀商業管理有限公司，福建 廈門 361000

0 引言

本項目作為會展中心的外觀建筑，各展區弧度處理并存在技術缺陷，同時具有良好的觀賞效果，屋面大跨度鋼桁架使用高空拼接、頂升落架、頂推等施工方法，建筑鋼筋混凝土主體考慮到結構整體的穩定性與可靠性需求，所以將桁架后端與中部放置于鋼筋混凝土主體上作為主要支撐。

1 相關工程概述

海峽旅游服務中心（旅游會展中心）項目位于五通碼頭旁邊，總建筑面積9 萬多m2，屬于一類超多層綜合體。旅游會展中心鋼屋蓋主要由型鋼桁架以及H 型鋼梁組成，桁架由3 榀次桁架、13 榀主桁架與一榀環形桁架組成，桁架的腹桿、弦桿由型鋼組成，其中桁架最大的跨度為131m，屋蓋共13 榀主桁架，滑移區共10 榀桁架，其中滑移的主桁架為9 榀，6-14 軸桁架滑移，5 軸桁架原位拼裝，滑移重量約1500t。

2 屋架頂推滑移的施工部署

屋架頂推滑移施工采用滑移施工的方式，根據網殼結構的布置特點和滑移施工工藝要求，網殼滑移施工采用“累積滑移”施工工藝，在5～6 軸之間的兩層混凝土樓板上設置80m×15m的高空作業平臺，采用“液壓同步推滑”的方法，將結構從5軸累計滑移到14軸系統輸入結構滑移的構造，有2套全長滑軌。單軌長度為108m，分別設置在結構的C 軸和J 軸上。

3 結構滑移施工的具體流程

第一步，拼裝胎架設置在5 軸～6 軸之間，長度80m，高19m，寬15m，滑移軌道設置兩條，分別設置在C 軸、J 軸混凝土柱頂。

第二步，拼裝13、14 軸兩榀桁架并安裝兩軸中間的檁條、次桁架等。

第三步滑移一個柱距，并拼裝12 軸桁架。

第四步繼續滑移一個柱距并拼裝11 軸桁架。

第五步重復上述步驟完成6～14 軸桁架的拼裝、滑移作業，并在胎架上原位拼裝5 軸桁架。

第六步拆除滑移設備及拼裝胎架，滑移作業完成。

在腳手架單設完畢后由現場各單位負責工程驗收的人員進行檢查，當確保扣件式滿堂腳手架搭設吊裝工作不存在技術性失誤后，才能進行下一道工序。在現場完成拼裝定位胎架的時候，會搭設兩套拼裝定位胎架，其中一組應用在屋面桁架組裝環節，另一套拼裝定位胎架應用在組裝后分段焊接環節中。進行滑移軌道安裝工作時，進行現場測量，結合頂推設備給出的工藝要求處理頂彎加工，完成弧線擬合作業。為了確保后期頂推設備在展區每個屋頂都可以順利開展屋蓋的初始頂推，鋼箱梁均應懸挑2m 的距離。接下來在跨鋼箱梁安裝期間，需要控制頂面平整度，鋼箱梁上翼緣頂面不平整度必須控制在3mm 以下，否則會因為頂面摩擦阻力過大，致使建筑結構內部荷載難以維持在平衡狀態中。另外，在本次施工中，作業人員盡可能的使用施工器具以及施工工藝減小鋼箱梁上翼緣頂面不平整度，因為上翼緣接觸面不平整度越小，那么該部分摩擦力也相應變小。在屋架頂推滑移施工期間，首先進行桁架拼裝，接著完成單榀桁架頂推與第二榀桁架拼裝（在此過程中需要嚴格按照工藝要求進行屋頂桁架頂推與拼裝），當單區桁架拼裝工作結束后便開展屋架頂推滑移施工最后的工作，獨立單元中桁架滑移到位后，按照施工順序進行下一獨立單元頂推滑移施工。

4 雙曲面鋼結構屋面桁架頂推滑移的管理與控制

進行頂推滑移施工的過程中，需要掌握鋼箱梁制作方面的內容，了解鋼箱梁鋪設環節中需要注意的工作事項，在此前提下進行鋼軌鋪設與搭接、滑靴構造與設置、頂推滑移的控制。

4.1 鋼軌鋪設與搭接

4.1.1 準備工作

掌握足夠全面的信息后可以在施工前進行充足的準備，防止因施工細節把控不足影響到頂推滑移施工最終的作業效果。進行鋼箱梁制備時需要根據結構實際情況，計算屋面結構承重能力，確定每一榀間距長度，并結合展會屋面每榀的扇形角進行計算，確定鋼軌與每根鋼箱梁的中線長。另外，在本次施工中需要將鋼箱梁拼縫間隙控制在2mm 范圍內，并在屋面鋼箱梁滑移面上鋪設厚度為2mm 的鋼板。其中，施工人員一般會對鋼箱梁拼接處進行特殊處理，在拼接焊接的部位進行打磨，讓拼接部位外表面光滑，從而可以有效的防止滑雪過拼縫處會出現外表面損壞的情況［1］。

4.1.2 具體作業內容

鋼箱梁鋪設與搭接需要掌握鋪設與搭接的作業方式，同時鋼構件表面處理工作以及加工尺寸是鋼箱梁施工作業能否取得良好效果的基本保證，需要重點關注此方面的內容。本次工程使用的鋼構件表面采用拋丸、噴砂等方法進行除銹處理，過焊孔宜采用三角形或扇形，尺寸應根據板隔板、加勁板厚度或寬度確定其加工尺寸需要根據以下四種情況靈活選取：

（1）寬度≤100mm 的隔板、加勁板，過焊孔宜采用等腰直角三角形。

（2）寬度＞100mm，厚度t ＜20mm 的隔板，加勁板，過焊孔應采用扇形，加工尺寸R=35mm，焊接時應包角處理。

（3）寬度＞100mm，20mm≤厚度t≤80mm的隔板、加勁板，過焊孔應采用扇形，加工尺寸R=45mm，焊接時應包角處理。

（4）寬度＞100mm，80mm ≤厚度t ≤120mm 的隔板、加勁板，過焊孔采用扇形，加工尺寸R=55mm，焊接時應包角處理。

掌握鋼構件表面處理方式以及鋼構件表面加工尺寸后，還需要根據鐵路軌斷焊方式合理的應用壓板固定鋼箱梁，在此過程中需要在箱梁端部各預埋抗剪銷，在鋼箱梁滑移期間掌握鐵路軌滑移方向與承受的載荷相反的信息，采用抗剪銷、壓板、焊縫的組合施工方法，借以提升該屋面支座反力的可靠性與穩定性。

在鋼箱梁滑移面防護前，需要對搭接部分進行打磨處理，按照滑靴對構件工藝提出的要求，確保加工的圓弧可以讓滑靴順利的通過拼縫間隙，并在此后進行鋼軌夾面與鋼箱梁滑移面防護工作，在鋼軌鋪設與鋼箱梁搭建工作結束后，對軌道夾持面以及滑移面進行防銹處理，防止后期施工因為夾持面以及滑移面生銹，影響該區域結構的穩定性。除此之外，工作人員還應該做好防砸防護處理，保障工作人員在現場施工的人身安全不受威脅［2］。

4.2 滑靴構造與設置

滑靴構造與設置屬于本次工程的重點內容，一般滑靴根據工程使用需求，可以分為帶頂推裝置與不帶頂推裝置的滑靴，在施工期間需要掌握桁架在架設前需要注意的施工作業事項，還應該在施工位置進行現場勘查，在施工前將滑靴防止屋面搭設位置的節點處，便于后續工作的開展。

掌握展區屋面桁架結構是滑靴設置前必須進行的工作，考慮到本次工程屋面造型大多為懸挑部分屋蓋，因此在滑靴設置前需要掌握屋面軸與軸的空間位置與不同軸的質量進行支反力計算，按照10%摩擦因數計算展區各分區屋面的支座反力以及軸總頂推力大小，確定不同區域的頂推裝置規格以及數量，經過計算后發現整個展區以靠東區域的頂推力最大，所以分布方式考慮到結構整體穩定性需要，以軸頂推為主。另外，滑移梁中心線與滑移中心線偏移應控制在±3mm 以內針對相同半徑的軌道，其在頂推階段不需要考慮桁架結構與滑靴關系，因為兩者不存在轉動的情況，所以設計人員在滑靴裝置設置過程中，只需要針對桁架受到溫度差影響，致使伸長量發生變化的情況進行合理的預防即可。

最后，液壓泵站安裝與防護是本次工程滑雪設備需要高度重視的作業內容，在頂推裝置旁邊，搭建可以放置液壓泵站的平臺，在泵站桁架結構部位安裝就位后，繼續完成信道線與液壓管線的安裝工作。考慮到頂推裝置安裝距離過長，因此在液壓系統選擇期間，考慮多方面因素最終選擇使用分布式結構（輔助夾軌器油缸控制閥、油缸頂推控制安裝在頂推裝置附近，液壓泵站只進行壓力源輸出的工作，從而提高系統的響應速度。）

4.3 頂推滑移的控制

本項目主要采用液壓頂推滑移系統進行頂推滑移控制，液壓頂推滑移系統主要由液壓泵源系統、液壓頂推器、傳感檢測與計算機同步控制系統構成，液壓頂推滑移系統的配置本著安全性、實用性、符合性的原則進行。另外，在桁架屋面頂推繞扇形移動期間，需要保障裝置可以在等角速度的狀態下運行。

根據頂推重物頂推點布置要求，確定液壓泵源流量、液壓頂推器數量，為了讓施工作業達到最佳的效果采用多模塊組合的方式，每一套模塊以一套液壓泵源系統為核心，能否獨立控制一組液壓頂推器進行多吊點擴展，滿足各種類型滑移工程的作業需要，順利完成各工序作業。

5 結語

進行鋼結構屋面桁架施工期間，需要確定展館建設的工作重點，需要確定施工作業流程，明確每道工序的作業要點，借助計算機保障施工作業順利推進，在縮短工期的同時，可以有效的控制工程作業成本，確保施工滑移的質量、單跨度以及滑移距離都可以達到項目建設要求。