大跨度屋盖钢管桁架累积滑移施工技术应用

柳东

2017年第十三届全国运动会将在天津举行，天津市的体育场馆有些建筑不能满足使用功能或需增加建筑物等。体育馆屋顶设计多为钢结构，施工跨度越来越大，建筑造型越来越新颖、别致，结构越来越复杂。

由于地域条件以及功能要求等，传统的施工工艺已无法满足施工的需要，从而要求施工单位采取各种手段进行施工改革。大跨度的网架、钢结构管桁架等多种结构形式不断应用于新型结构工程，而采用大吨位吊车整体吊装受场地限制及成本高的因素，所以大跨度的钢结构施工孕育着滑移、整体提升等施工工艺的产生。滑移、整体提升的施工工艺取得了可观的经济效益和社会效益。但是整体提升对场地、机械要求较高，高空滑移施工作为一种较为成熟的钢结构施工方法，在长期实践中已经初步显示了它在某些特殊结构体系和场地条件下，相对于其他方法的优势，高空滑移施工法可分为单条滑移法和逐条累积滑移法，其适用性都比较突出，可以在体育馆、大型场馆及公共建筑的大跨度等钢结构屋盖上采用。

本文通过对天津城建大学新建体育馆工程施工经验进行总结，结合工程特点在原有工艺的基本思路上推陈出新，形成了大跨度钢屋盖管桁架累积滑移施工技术。

一、工程概况

本项目是天津2017年第十三届全国运动会的场馆之一，主要包含主馆和训练馆，设置4475个座位，本工程为框架结构，建筑面积为14800平方米，天津城建大学综合体育馆项目为地上一层，局部四层。体育馆建筑尺寸为132.4m×72.4m，屋盖平面尺寸为75.8m×62.4m，屋盖底标高为18.4米，建筑顶标高为23.5m。6-16轴共计11榀主桁架，66榀次桁架，共计390吨，22个成品支座。最大柱距为8.75m，最小柱距为7.050m，其他柱距分别7.5m，屋面为双坡屋面，坡度5%。

工期紧、施工场地有限，不利于钢结构施工，主体结构要求在2015年底施工完毕，工程主体框架和台阶施工后，钢结构安装跨内无法拼装，场外场地狭窄无法进行安装施工。必须土建和钢结构水电安装同时施工，确保工期。

二、大跨度钢屋盖管桁架滑移施工

1.施工工艺流程

拼装平台搭设→滑移轨道安装→主桁架地面拼装→单榀主桁架吊装→主桁架中间验收→第一榀桁架滑移就位至第二设计单元→第二榀桁架滑移就位至第二设计单元→第一、二榀桁架间的次桁架组榀→依此完成剩余单元累积滑移→除最后一拼装单元外，其余单元全部于设计位置就位→补缺合拢→在每个柱头处设置千斤顶→同步顶起屋盖结构架→拆除柱顶上的滑移轨道→放入桁架支座，定位→然后千斤顶同步下降→桁架端部至支座上就位→验收→完成屋盖结架的滑移安装。

2.钢结构安装思路

（1）本滑移施工对象为10个轴间11榀主桁架及其间次桁架，可带屋面檩条及马道整体滑移，滑移总量约400多吨。

（2）场馆一侧的训练场框架安排在钢屋面结构滑移后施工，此场地作为现场拼装场地，主桁架每榀分三节进场，在拼装场地进行拼装焊接、打磨、补漆，构件桁架的装卸倒运需要一台50吨汽车吊配合，主桁架采用场内整体拼装需要两台200吨吊车吊装。

（3）在与主桁架垂直轴线设置两条通长滑道，每条滑道布置于10个轴间轴线，长约75米，滑道由原结构混凝土梁和滑移轨道组成。

（4）首先在拼装区域组装最远端轴线间结构，包括2榀主桁架和5榀次桁架，在支座处设置液压滑移设备，向远端线方向顶推桁架结构7.5米；然后继续于拼装区域组装下一榀主桁架和之间次桁架，待第二次滑移结构形成一体后，继续向前滑移7.5米，然后进行后续组装、滑移，直至结构整体成型，并滑移就位（甩最后以轴距的次桁架和最后一榀主桁架）共累计滑移10次，然后于每個支座处设置千斤顶，顶起桁架，抽出滑移轨道，安装桁架支座，之后千斤顶回降，滑移后的结构就位，最后原位安装最后节间结构，屋盖整体成型。

3.施工要点

①现场拼装和吊装

为抵消自重及载荷作用下的全部或部分挠度，通常规定在钢桁架制造时预先进行起拱。起拱值为跨度的1/2000。桁架起拱工艺的好坏直接影响到整个钢桁架制作质量，故大跨度钢桁架制作关键之一便是起拱。

②滑道设计

滑道分别在沿主桁架两端的垂直方向滑道在柱顶标高为16.45米的屋面混凝土梁设置，连接成通长滑道。

滑移轨道选用16a热轧槽钢，材质为Q235B，利用滑移轨道的侧挡板与预埋件固定。轨道的侧挡板采用规格为-20×40×100mm的钢板，在滑移轨道两侧对称设置，间距为450mm，起到对槽钢翼缘加固、以及抵抗滑移支座处可能侧向推力的作用。

③滑道安装

由于两条滑道长度均较大，滑道需进行分段现场拼接施工。

为保证滑道内表面的水平度，减少滑移过程中的阻碍、降低滑动摩擦系数，滑道在铺设时，应做到：

（1）滑道槽钢在安装时，其下表面与滑移大梁上表面间的间隙应尽量用薄钢垫板垫实。

（2）滑道中线与滑移大梁中心线偏移度控制在±3mm以内。

（3）一个柱距内，标高偏差控制在4mm以内。

（4）滑道槽钢分段之间的焊接采用单面焊，焊接后进行外观检查，焊缝处应用砂轮打磨平整。

滑道槽钢的接头高差不大于1mm。

（5）两条滑道中心线间距允许偏差控制在10mm之内。

（6）滑道槽钢在滑移之前应涂抹黄油润滑。

（7）滑道侧挡板的安装要求。

滑道侧挡板起着直接抵抗顶推反力及滑移精度控制的作用，因此在安装过程中应注意以下几个方面：所有滑道上的侧挡板的起始安装位置应在同一轴线位置处，并在每条轴线位置处重新设置起始点，以减小累积误差，满足滑移同步性的要求；同一滑道两侧的侧挡板安装误差应小于1mm，相邻滑道侧挡板的间距误差应小于3m，侧挡板前方（滑移前进方向）严禁焊接。

④滑移支座

滑移底座选用板厚t=20mm的钢板制作，根据屋盖钢桁架支座高度及滑移工艺要求，滑移底座采用梯形截面，高度440mm，上部宽度600mm，下部宽度600mm。

⑤防卡轨措施

水平滑移过程中，应严格防止出现“卡轨”和“啃轨”现象的发生。在滑道和滑移支座设计时，考虑预防措施。将滑移支座前端（滑移方向）设计为“雪橇”式，并将其两侧制作成带一定弧度的型式。通过以上设计，可以有效防止滑移支座与两侧滑道侧壁顶死-“卡轨”，以及滑移支座因滑道不平整卡住-“啃轨”的情况出现。滑块采用规格为-70*100*600的钢垫块。

⑥顶推点布置

屋盖钢结构的滑移轨道利用屋面混凝土梁设置，分别在结构B轴线和T轴线各设置1条滑移轨道，共计2条，每条滑移轨道上布置1个顶推点，每个顶推点配置1台YS-PJ-200型液压顶推器，共计2台。

⑦滑移过程中的制动

当滑移顶推点停止顶推作业时，滑移单元通过滑移支座与滑道之间的摩擦力产生制动力。

⑧液压系统配置

液压顶推滑移系统主要由液压顶推器、液压泵源系统、传感检测及计算机同步控制系统组成。液压顶推滑移系统的配置本着安全性、符合性和实用性的原则进行。

⑨液压顶推滑移系统调试和运行

（1）检查检查液压泵站上所有电源、通讯电缆、电磁阀和截止阀、行程传感器是否正确。

（2）滑移前检查：启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压顶推器主油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸。

⑩分级加载试滑移

开始试滑移时，液压顶推器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，70%，80%，90%，95%，100%。

滑移单元开始有移动时暂停顶推作业，保持液压顶推设备系统压力。对液压顶推器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能开始正式顶推滑移。

屋面桁架滑移到位，并且安装完成以后，安装铸钢支座。首先安装主桁架支座。支座安装顺序是：截断轨道并拆除→使用千斤顶将屋面顶升，移除轨道，安装支座→ 逐块移除垫板，屋面桁架逐级下移→ 屋面桁架下落到位，将桁架支柱与支座焊接牢靠。

天津城建大学新建体育馆工程屋面钢管桁架结构工程采用此工艺进行施工，与其他工艺相比，此工艺对施工场地要求小，采用吊车吨位小，大量减少了施工用脚手架等措施费用的投入，降低了材料、人员投入成本，缩短了施工工期；所有钢结构的吊装、组对、焊接、测量校正、檢测、油漆、验收等工序都在同一拼装胎架上重复进行，施工效率高，既可提高钢结构的安装质量、改善施工操作条件，又可以增加施工过程中的安全性；屋面钢结构上的吊挂结构等附属次结构件可在拼装过程中安装或带上，可最大限度地减少高空吊装工作量，缩短总体安装施工周期；产生了极好的经济和社会效益，降低了工程造价。

王春敏/责任编辑