大跨度屋盖钢结构顶推滑移工法1.docx

大跨度屋盖钢结构顶推滑移工法1.docx

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大跨度屋盖钢结构顶推滑移工法1

大跨度屋盖钢结构顶推滑移工法

申

报

资

料

山东锦城钢结构工程有限公司

编写：

李团结

审核：

陈飞

2013年3月7日

大跨度屋盖钢结构整体顶推滑移工法

一、前言

随着国民经济的腾飞，大跨度空间结构蓬勃发展，建筑师的设计越来越大胆，表现在：

跨度越来越大，造型越来越新颖、别致，结构越来越复杂。

同时现代人生活节奏增快，市场条件瞬息万变，导致业主对工期的要求也越来越高。

2000年以后，国家政策鼓励用钢，发展钢结构建筑，涌现出一大批钢结构高层写字楼、大跨度场馆及公共建筑，如：

京沪高铁南京南站、温州南站、青岛流亭国际机场等。

其中部分大型大跨度场馆多采用“地面拼装、跨内高空吊装”以及“搭设拼装平台、高空散装”的方法进行安装，此类安装方法相对比较简单、实用、效率较高。

但对于施工场地内受限制或存在地下室结构的大跨度结构，常规的“地面拼装、跨内高空吊装”的方法就行不通了，须另辟他径。

于是施工工艺上的变革成为必然，滑移、整体提升、架桥接装等以往用于桥梁、构筑物建造的工艺开始应用于大跨度结构的施工中，并取得了可观的经济效益和社会效益。

近年来不断的在这些工艺的基本思路上，结合了工程本身的特点推陈出新。

根据多个工程的施工特点，整理了一整套关于不同施工条件下滑移施工的思路和方法。

本整体顶推工法就是以南京南站施工为蓝本制作的。

二、工艺特点

2．1大跨度桁架、网架体系直接就位在设计标高位置，支座安装精度易于保证。

2．2不需要通过对地下室结构进行加固，不受跨内其他结构的影响，采用滑移的方式将结构安装到设计图纸位置。

2．3可充分利用桁架下部的楼面或地面结构，降低了结构的安装高度，同时不需要大量的脚手架及脚手架搭拆人员，降低了设备投入成本。

2．4采用该工艺使屋盖钢结构的吊装、组对、焊接、测量校正、油漆等工序都可在同一胎架上重复进行，即可提高屋盖的安装质量、改善施工操作条件，又可以增加施工过程中的安全性。

2.5顶推法施工采用的是刚性连接，整体共同进退，结构变形小、受力均匀，滑移速度可靠控制、偏差小等特点。

三、适用范围

适用于施工场地内存在地下室或其他结构，导致起重机械无法进入施工区域或采用其他施工方法施工经济性不佳、对工期影响较大的跨度大、多榀桁架相同、单榀桁架重量大、支座情况较为复杂的空间桁架、网架体系。

四、工艺原理

1、大跨度屋盖钢结构胎架滑移工法概括起来是：

结构直接就位在设计位置，垂直起重设备和胎架沿屋盖结构组装方向单向移动，通过滑移胎架和行走吊机完成屋盖结构的安装。

2、将屋盖钢结构按照榀数和网格数分成若干单元，单元可在胎架移走后形成稳定的受力体系，在满足此条件下尽量减少每单元桁架及网格数，但不得少于两榀桁架或两个网格；

3、在胎架上按照图纸要求进行拼装，拼装完成后以整体液压爬行器配合千斤顶为动力源，通过轨道将结构单元沿轨向前顶推滑移，进行下一跨度区域桁架拼装，直至全部钢结构滑移完毕，最终进行卸载落位固定，结构安装完成。

4、如此逐单元拼装，分片滑移，直至完成整个屋盖的施工。

概括起来该工法为：

高空分片组装、单元整体滑移、累积就位的施工工艺。

五、工艺流程

不通过不通过

滑移工作流程图

六、施工要点

⑴累积滑移安装方法分析及临时结构设计

①临时措施结构初步布置

仔细查阅土建施工图纸及钢结构图纸，掌握混凝土结构形式与钢结构相关联情况，确定滑移安装方法的可行性及施工部署，充分利用现有混凝土结构，进行滑移胎架、滑移轨道梁及滑移轨道梁支撑等临时措施结构初步布置；

②滑移轨道设置

根据临时措施结构初步布置，利用结构模拟计算软件，对滑移结构最不利工况（考虑风荷载、温度变化等）结构变形情况进行模拟计算，确定滑移轨道设置数量；

③临时措施结构设计

临时措施结构设计应包括拼装胎架设计、滑移轨道梁支撑设计、滑移轨道梁设计、轨道选型等，设计计算应充分考虑临时措施结构的强度、承载力、稳定性、变形情况、结构沉降、基础处理等，最终明确轨道梁支撑、滑移轨道梁、拼装胎架等具体布置、规格型号、连接方式、滑移轨道设计高度等情况；

根据滑移结构总吨位进行计算，确定顶推千斤顶规格、数量、设置位置等；

④专项施工方案编制及专家组评审

根据临时结构设计以及累积滑移安装部署，编制累积滑移专项施工方案，明确施工顺序、拼装方案、滑移指挥组织机构、测量与过程监测方案、应急预案、安全方案等。

为了保证滑移施工的结构安全及施工质量，大跨度累积滑移专项施工方案，需进行专家组进行评审；根据专家组评审意见进一步进行修改完善。

⑵临时结构措施安装

临时结构措施安装质量的好坏，是大跨度滑移施工一个非常重要的环节，应按照专项施工方案认真实施，保证临时结构基础处理、支撑安装偏差、节点连接质量及轨道标高、水平度误差控制等；临时结构措施安装完毕后，应组织各方进行验收；

1拼装胎架搭设

拼装胎架设计应根据施工现场地质勘探报告数据，进行基础设计，计算确定胎架在安装荷载的作用下的基础沉降量；胎架实际搭设中应根据实际基础沉降变形情况，同时对拼装胎架预留沉降余量；

高空拼装胎架搭设

2轨道梁安装

轨道梁安装应与桁架安装轴线保持一致，控制轨道梁标高精度，焊缝连接处应按一级焊缝进行探伤处理；

3轨道安装

轨道安装中心线应与桁架安装轴线保持一致，且按照设计标高进行安装；此外应考虑轨道的侧向稳定及滑移方向滑动控制，侧向稳定可按600mm间隔轨道两侧设置10mm挡板；轨道滑移方向防滑可按10m间距，轨道两侧设置10mm止动挡块，详见下图所示。

侧向稳定挡板滑移方向挡板

相邻轨道间宜采取焊接连接，上表面需打磨光滑。

⑷高空拼装及设备安装

大跨度结构滑移安装质量完全取决于高空胎架上结构拼装精度控制，结构安装的标高、轴线位置、垂直度等控制应符合规范要求；

滑移轨道梁安装后

1结构侧向位移控制

考虑大跨度钢结构拼装单元拆除支撑后，由于结构的下挠变形，结构必定在与轨道垂直方向上发生位移；位移值根据跨度及结构下挠值等，进行模拟计算，最终确定对轨道所在轴线上受力结构设置反向变形。

拼装结构分步分级拆除支撑后，拼装结构在挠度变形的作用下，达到图纸要求的安装轴线要求。

2拼装结构起拱

《钢结构设计规范》GB50017-2003中规定，屋盖梁或桁架设计允许偏差为l/500，大跨度钢屋盖施工中，可根据施工结构模拟分析的挠度变形及桁架分段情况，进行拼装施工折线起拱

在结构滑移支点处设置限位挡板，防止侧向位移，轨道与其两侧限位挡板间距各为15mm。

结构侧向位移限位挡板

结构滑移过程中，按照方案部署及时安装顶推设备，确保连接妥贴稳固。

⑸滑移前检查验收及拆除支撑

正式滑移前，对构件高空拼装情况进行检查，确保杆件安装及焊缝焊接完毕；然后按照方案确定的步骤进行拆除临时支撑，并在卸载过程中对结构变形进行观测，如有异常情况采取应急预案。

⑹计算机控制同步顶推滑移

①滑移前检查，临时支撑是否拆除完毕；滑移结构是否与胎架完全脱离；滑移系统工作是否正常；各岗位人员及监测仪器是否到位等；

②顶推滑移

滑移前检查检查各项工作符合滑移条件后，进行正式滑移。

千斤顶顶推力F设定，应按照当前拼装滑移重量计算得出；

Fi=Ni*f/m

Fi为第i次滑移单元滑动某条轨道上每个千斤顶的顶推力；

Ni为第i次滑移单元总重量在某条轨道上分配的支反力；

f为第i次滑移单元总重量在某条轨道上的摩擦力系数（考虑轨道上涂抹黄油，实际计算中f取常数0.2）；

m为第i次滑移单元滑移时在某条轨道上安装的千斤顶数量；

每次顶推滑移开始时，为了克服瞬间加载产生的加速度对结构导致的不利影响，可按照计算确定的数值Fi进行分n级次匀速加载。

顶推滑移原理：

a、“液压同步顶推滑移技术”采用液压顶推器作为滑移驱动设备。

液压顶推器采用组合式设计，后部以顶紧装置与滑道连接，前部通过销轴及连接耳板与被推移结构连接，中间利用主液压缸产生驱动顶推力。

b、液压顶推器的顶紧装置具有单向锁定功能。

当主液压缸伸出时，顶紧装置工作，自动顶紧滑道侧面；主液压缸缩回时，顶紧装置不工作，与主液压缸同方向移动。

液压顶推器工作流程示意图如下表。

液压同步顶推器工作流程表

第一步：

液压顶推器顶紧装置安装在滑道上，靠紧侧向挡板；主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移结构连接；液压顶推器主液压缸伸缸，推动被推移结构向前滑移。

第二步：

液压顶推器主液压缸连续伸缸一个行程，顶推被推移结构向前滑移一端距离（一个步距）。

第三步：

一个行程伸缸完毕，被推移结构不动；液压顶推器主液压缸缩缸，使顶紧装置与滑道挡板松开，并跟随主液压缸向前移动。

第四步：

主液压缸一个行程缩缸完毕，拖动顶紧装置向前移动一个步距，一个行程的顶推滑移完成，从步序1开始执行下一行程的步序。

当某条轨道上千斤顶顶推位置结构产生微小滑动时，停止此轨道千斤顶油泵加载，确定顶推力数值；继续进行其他轨道的千斤顶油泵的加载，直至所有轨道上顶推结构出现微小滑动，全部确定各条轨道的千斤顶顶推力数值；最终按照各条轨道的千斤顶顶推力数值同时起动所有油泵系统，开始向前进行滑移。

顶推滑移过程中

4滑移过程结构调整

滑移过程中由于各种因素，可能导致结构产生整体不均匀侧向位移，主要表现在轨道与其两侧限位挡板间距发生变化，应及时上报滑移总指挥；通过钢尺测量对于同一基线的距离偏差，找出所有轨道上结构位移的偏差；再通过不同轨道上结构滑移速度的调整，最终使所有轨道上结构达到同一基线，再按照各千斤顶设置设定的顶推力继续向前滑移。

⑤滑移过程中，亦可根据计算机自身的采集系统反馈的滑移速度偏差，实时进行速度调整，保证结构滑移同步性；但此种方法导致实时结构在进行速度调整，导致结构滑移速度较慢，目前已很少采用

⑺顶推滑移监测测量

①结构顶推滑移前，拼装结构支撑架拆除过程中，对拼装单元变形进行监测；

②结构顶推滑移中，对滑移轨道钢梁变形进行监测；

③结构卸载过程中，应对结构的变形情况进行

对于监测中出现的异常情况，如结构挠度大于计算变形、出现大的声响、支撑发生变形或结构出现局部振动等，立即进行信息反馈，采取相应的应急预案进行处理；

滑移过程变形监测轨道梁变形观测

⑻累积滑移

当结构滑移一个滑移单元后，继续在腾空的拼装胎架上，进行拼装下一单位，前后两个单位通过焊接连接后，继续向前滑移，采用相同的方法直至全部结构滑移结束；

由于跨度较大，每个滑移单元拆除支撑及滑移完毕后，均有一定下挠，再进行下一滑移单位拼装时，应将滑移完毕的最末端桁架进行回顶一定数值（回顶数值应参考拆撑后的挠度变化值），使之恢复到拆除支撑前的状态，保证后续滑移单位相邻杆件的拼装精度。

⑼结构卸载落位固定

结构滑移到位后，按照卸载方案进行分级卸载，最终落位固定，安装完成。

滑移钢结构的最后一步滑移及结构卸载，应考虑温度变化，宜在当地年平均温度气温下进行。