大跨度钢桁架逐段累积滑移施工工法1.doc
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大跨度钢桁架逐段累积滑移施工工法
编制单位：
中建国际建设公司
主要执笔人：
1前言
近些年来，特别是近十来年中国钢产量飞速增加，为我国建筑钢结构的发展提供了一个物质条件。
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：
北京国贸三期、鸟巢、哈尔滨会展中心等。
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。
顶推滑移的施工方法是近年来解决大跨度钢结构安装的一个常用的方法,能很好地的解决大跨度桁架结构安装问题。
2特点
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。
3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、对工期影响较大的大跨度钢结构。
4工艺原理
尽量利用大跨度钢结构的支撑结构（如混凝土结构柱、梁等）或增加临时轨道梁支撑，根据结构模拟计算需要设置滑移轨道梁或拼装胎架，在胎架上按照图纸要求进行拼装，拼装完成后向前顶推滑移，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，完成结构安装完成工作。
5工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
滑移专项方案编制
专家组评审论证
作业指导书与交底
滑移及卸载工况模拟分析
临时结构措施安装
高空拼装及设备安装
计算机控制同步顶推滑移
继续拼装、同步顶推滑移
结构全部滑移完成
拆除临时措施结构
完成
结构变形过程监测
应急预案
结构验收
论证通过
验收
验收
结构卸载落位固定
临时措施结构设计
未通过 未通过
5.2操作要点
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；
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。
高空拼装反变形竖向设置
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。
支撑拆除后结构下挠变形
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。
拼装施工结构折线起拱
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；
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
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。
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。
6主要施工机具设备
表1大跨度顶推滑移设备清单
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
液压泵源系统
TJD-30型
4
动力源
2
液压爬行器
TJG-1000型
8
顶推设备
3
计算机同步控制系统
YT-1型
1
同步控制
4
全站仪
2"
2
安装及变形测量
5
经纬仪
2"
2
安装及变形测量
6
水准仪
±1.5m/km
2
变形测量
7
钢尺
5m
6
测量
8
对讲机
12
即时通信
7劳动力组织
表2主要劳动力组织
序号
设备名称
数量
岗位职责
1
现场总指挥
1
顶推过程现场技术和施工协调
2
计算机同步控制系统操作技术人员
1
计算机同步系统控制
3
测量工
4
顶推过程变形监测
4
辅助工
10
滑移过程巡查、应急处理
8质量要求
8.1桁架滑移到位轴线安装偏差不大于15mm，跨中垂直度允许为h/250,且不大于15.0mm；
8.2桁架安装到位侧向弯曲矢高不大于10mm，允许偏差为l/1000,且不应大于50.0mm；
8.3桁架安装到位支座标高允许偏差±5mm。
桁架安装跨中垂直度、侧向弯曲矢高、标高、轴线偏差等，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001相关质量验收要求。
9职业健康和安全环保措施
大跨度钢结构滑移施工主要涉及临时结构安装、高空拼装、同步滑移、结构卸载等过程中材料使用、杆件安装、机械操作的安全。
9.1临时措施结构（高空拼装平台支撑、钢梁、轨道梁等）加工及安装前，应提供材料质量证明书、材料试验检验报告；临时结构安装，应对连接节点或焊缝进行重点检查，对接焊缝应进行探伤检查；
9.2高空拼装平台应满铺钢条板，下方满挂安全网，临边位置设置防护栏，下方拉设警戒线；高空拼装作业时，应在吊装前设置牢固的操作平台，现场安排专职安全人员进行巡查；
高空操作架
9.3临时措施结构安装、高空拼装及结构滑移安装，应对各专业施工人员进行安全交底；
9.4顶推千斤顶设备及油泵系统安装，应有专业工人进行操作；现场滑移计算机同步控制系统由专业技术人员控制；
9.5顶推千斤顶设备及油泵系统应有检定报告，确保处于正常使用状态；施工过程中，经常对顶推千斤顶设备及油泵系统进行检修，防止漏油污染环境；
9.6高空拼装施工中，应严格遵守安全用电制度，定期检查电焊机漏电保护装置，焊把线破损情况；拼装焊接焊位下方增加接火措施，防止焊渣下落飞溅，引起火灾和土地污染，将现场焊渣、焊条头进行定点回收；
9.7卸载过程采用的千斤顶应具有合格证，现场检查标定证书，全数检查所用千斤顶行程是否顺畅，防止卸载中个别千斤顶出现无法下调的现象；
9.8现场施工人员应做好个人防护，焊接特种作业人员须穿戴防护服佩戴防护面罩。
10效益分析
在当前大型钢结构会展及体育场馆建筑中，根据建筑和使用功能的需要，设计往往采用大跨度钢结构，部分受跨度内结构或地下室影响，需采用非常规的累积滑移方法，进行现场安装，采用其他方法对工期影响较大或采取其他措施，经济费用颇高。
近年来，由于社会进步及经济实力的增强，国内各地大跨度钢结构工程兴建方起未艾，因此总结和推广大跨度钢结构顶推累积滑移施工十分必要。
大跨度钢结构顶推累积滑移施工安装精度较高，施工方法科学有效，施工速度快，为本企业节约施工措施费用100万，总工期提前40天。
11应用实例
中山博览中心工程常年展厅上方屋顶桁架结构为大跨度高截截面钢管桁架结构，共12榀托架，12榀主桁架，80榀次桁，大量水平支撑及檩条，总重3700t。
其中托架跨度为36m，主桁架跨度90m，次桁架跨度18m，按9m间距沿主桁架长度方向均匀布置。
主桁架高低起伏，高度4～10m，成双向折线形，钢管管径有299mm、406mm、508mm、614mm、711mm、813mm、914mm等，管径较大，节点复杂，钢管多次相贯，现场施工难度大，且具有地下室结构，±0.000上方为楼层钢结构。
现场采用大跨度钢结构顶推累积滑移方法，设置两条滑移轨道（间距90m），成功完成了90m跨屋顶桁架结构的安装，在屋顶桁架顶推累积滑移安装的同时，地下室结构及楼层结构可交叉施工作业；此施工方法得到国内众多钢结构专家的一致认可和好评，为本工艺的推广积累了很好的成功的经验和科学依据。
结构滑移过程千斤顶顶推
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