漢中天漢大劇院勁性鋼梁液壓滑移支模施工技術

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：北樓地上4 層，南樓地上5 層，地下1 層。基坑開挖深度約21 m，本工程主體為框架剪力墻結構，屋頂造型為鋼結構。地基為梁式筏板基礎。天漢大劇院為漢中市濱江文化核心景觀帶的標志性建筑之一，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用房等功能，是代表漢中地區城市及地域特色并為人民提供綜合性文化服務的地標性文化建筑[1]。

該大劇院項目地上結構分南樓與北樓，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）。結構形式為框架-剪力墻結構，由鋼筋混凝土結構及勁性混凝土結構組成。本工程勁性混凝土鋼結構安裝施工高度在-7.6～+24 m 標高范圍內，鋼材均采用Q345B 級鋼。

根據漢中大劇院鋼結構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，針對具體的施工要求制訂施工方案，在充分發揮高支模施工優勢的基礎上提升建筑工程的整體施工質量。

漢中大劇院滑移內容主要為鋼梁。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。本次滑移的內容包括鋼梁，滑移總重量約3 000 kN（300 t）。在剪力墻頂部預埋工字鋼作為滑軌，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 鋼結構滑移方案

根據漢中大劇院鋼結構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 下方鋼梁結構，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，將拼裝完成的結構整體滑移至設計位置。

5）原位安裝L 軸處鋼梁結構。

在勁性鋼骨的左右兩端設置2 條滑移軌道，位置如圖2所示，軌道長30 m。鋼梁結構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”采用的滑移驅動設備。這種儀器采用組合式設計，后部通過頂緊裝置的方式與滑道連接, 前部被推移結構以銷軸及連接耳板與其連接,中部利用主液壓缸的動力驅動頂推力。

液壓頂推器設備頂緊裝置具有單向鎖死功能。當主液壓缸力臂伸出時，頂緊裝置開始工作，頂緊滑道側面；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

4.1 槽鋼軌道及推進設備

鋼梁結構滑移過程中，滑軌起到承重、導向和側向限制支座水平位移的作用。滑軌中心線與支座中心線重合。在圖3 中可以看出，軌道由16a 槽鋼及側擋塊組成。通過16a 槽鋼與預埋件焊接固定，滑軌在鋼梁結構滑移過程中起到承重及導向作用。

在圖5a 中給出了滑道側擋塊詳圖，長×寬×高為20 mm×40 mm×150 mm，鋼材材質為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，側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。材質均為Q345B，頂推耳板設置在有頂推器的支座上。節點如圖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。滑移底座由20 mm 厚鋼板焊接組成，材質Q235B。在水平滑移過程中，應嚴格防止“卡軌”和“啃軌”現象出現，應在設計滑道和滑靴時充分考慮預防措施。所以，將滑移方向也就是滑移支座前端設計為“雪橇”形式，并將其兩側設計成具有一定弧度。這樣可以有效防止滑移支座因為滑道不平整而出現“啃軌”現象。鋼滑塊采用尺寸為70 mm×100 mm×500 mm 的鋼板，鋼材材質為Q235B，根據圖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構對其的反力；滑軌與滑靴之間摩擦系數為0.13～0.15，為了安全考慮將摩擦系數取值為0.15；1.2 為摩擦力不均勻系數[3]。

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

以上計算結果表明，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側撓曲。在勁性鋼骨架安裝前預先對勁性鋼骨架起拱。起拱高度30 mm。對勁性鋼骨架預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，無法采用常規滿堂腳手架支撐。綜合考慮鋼骨承載力和現場實施可行性，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，在鋪設滑道時，應做到4 點要求：

1）在拼接滑移梁時應保證其平整度，不得存在高差;

2）應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控制在±3 mm以內[2]；

4）在滑移之前，鋼滑塊及滑移梁表面應涂抹黃油潤滑。

6.2 滑道側擋塊的安裝要求

滑道側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，在側擋塊安裝過程中應注意以下5 個方面：

1）為確保滑道側擋塊與頂推支座之間存在足夠的接觸面，滑道側擋塊應嚴格按照圖紙設計型式進行安裝;

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

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擋塊的起始安裝位置應在同一軸線位置處同時，在每條軸線位置處要重新設置起始點；

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

5）滑移前進方向（側擋塊前方）禁止焊接。

7 結語

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

2）在勁性鋼骨架安裝前預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撓曲的問題。