劉 智，王光武，李鉉誠(chéng)，蔡建波，王 兵，艾 維，袁貴福，閆清越

(中建三局集團(tuán)有限公司西南分公司，四川 成都 610041)

0 引言

隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地應(yīng)用于大跨度房屋及公共建筑，特別是體育館、火車站、機(jī)場(chǎng)、大型會(huì)議中心、綜合公共交通樞紐等建筑。對(duì)于內(nèi)部有夾層、跨度相對(duì)較大、不適合設(shè)置滑移胎架或整體提升施工的鋼結(jié)構(gòu)桁架，可利用原有周邊混凝土結(jié)構(gòu)作為滑移軌道的支撐結(jié)構(gòu)，必要時(shí)增設(shè)臨時(shí)滑道，采用高空累積滑移法施工。

1 工程概況

東安湖體育公園三館項(xiàng)目位于成都市龍泉驛區(qū)，場(chǎng)地西側(cè)為車城大道、北側(cè)為成渝高速，包括多功能體育館、小球館、游泳跳水館、體育運(yùn)動(dòng)公園、室外停車場(chǎng)及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施。本項(xiàng)目小球館大跨度鋼桁架為倒三角截面，主桁架跨度為86.8m，寬74.9m，共6榀，桁架最大高度為4.85m，截面高度逐漸向兩側(cè)變化，端部桁架高3m，如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)效果

2 施工思路

小球館鋼桁架安裝高度較高、平面面積較大，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮后，采用地面分段拼裝+高空累積滑移的方法施工桁架結(jié)構(gòu)。配置1臺(tái)180t履帶式起重機(jī)、1臺(tái)300t履帶式起重機(jī)、1臺(tái)50t汽車式起重機(jī)進(jìn)行地面鋼結(jié)構(gòu)散件拼裝、卸車、倒運(yùn)及吊裝。地面拼裝采用履帶式起重機(jī)分段吊至高空拼裝平臺(tái)，分段桁架組對(duì)焊接完成滑移，屋面鋼桁架通過(guò)6次累積滑移至安裝位置，連成整體后再卸載至結(jié)構(gòu)頂部。

確定屋面鋼桁架分布位置及構(gòu)件分段，便于采用Tekla軟件進(jìn)行BIM管理和MIDAS Gen有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析模擬，選擇合理的鋼構(gòu)件安裝順序及施工組織(見圖2)。

圖2 主桁架構(gòu)件分段

屋面鋼桁架施工順序如下：鋼桁架地面拼裝→高空對(duì)接平臺(tái)支撐布置(見圖3)→安裝滑移鋼梁及滑移軌道(見圖4)→安裝變軌式滑靴(見圖5)→變軌累積滑移→倒三角桁架抗傾覆支撐(見圖6)→卸載軌道及滑靴(見圖7)→安裝滑動(dòng)支座(見圖8)。

圖3 高空對(duì)接平臺(tái)支撐布置

圖4 滑移鋼梁及滑移軌道安裝

圖5 滑靴安裝

圖6 倒三角桁架抗傾覆支撐

圖7 軌道及滑靴卸載

圖8 滑動(dòng)支座安裝

上述安裝方法無(wú)須耗費(fèi)大量材料制作臨時(shí)支撐，同時(shí)可保證作業(yè)人員施工安全，加快整體施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量。

3 施工難點(diǎn)及解決措施

3.1 倒三角鋼桁架抗傾覆設(shè)計(jì)

由于小球館屋面鋼桁架為倒三角截面，因此首榀鋼桁架吊裝至胎架頂部進(jìn)行焊接時(shí)存在較大不穩(wěn)定性，鑒于此，在鋼桁架分片吊裝就位后，中間段兩端胎架上設(shè)置防傾覆支撐；兩端分段桁架分別在靠近中間段、支座、懸挑端部設(shè)置防傾覆支撐，以確?；茊卧呖战M拼。防傾覆措施構(gòu)造如圖9所示。

圖9 防傾覆措施構(gòu)造

第1榀桁架滑移時(shí)為保障滑移穩(wěn)定性，在滑靴兩側(cè)設(shè)置抗傾覆支撐，采用φ180mm(12mm厚)圓管，底部設(shè)置滑靴，為第1榀桁架滑移提供側(cè)向支撐?？箖A覆支撐下方設(shè)置滑靴板，前端設(shè)置圓弧倒角?？箖A覆滑移支撐如圖10所示。

圖10 抗傾覆滑移支撐

3.2 桁架分級(jí)卸載控制

桁架由中間向外側(cè)依次進(jìn)行分級(jí)卸載，卸載分3級(jí)，單次卸載高度為5mm，第3次卸載至脫離胎架。按照1→2的順序兩側(cè)同步進(jìn)行，如圖11所示。

圖11 桁架卸載順序

使用割槍分層月牙形切割主弦桿下部支撐刀板，緩慢依次卸載。卸載前在對(duì)應(yīng)切割位置畫切割線，同時(shí)在切割線位置設(shè)置限位擋板，保障卸載精度，如圖12所示。

圖12 分級(jí)卸載切割

3.3 滑移軌道布置及爬行器設(shè)置

軌道下部混凝土梁頂標(biāo)高與柱頭標(biāo)高差值為800mm，故需在混凝土梁上方鋪設(shè)一定高度的馬凳，馬凳截面為HW400×400×25×30，馬凳與地面每個(gè)立柱處使用4φ14膨脹螺栓固定。為防止馬凳在側(cè)推力作用下發(fā)生偏移，在馬凳內(nèi)側(cè)間隔2m設(shè)置H100×100×6×8型鋼側(cè)向支撐，側(cè)向支撐與樓板使用φ14膨脹螺栓固定，每個(gè)柱腳安裝數(shù)量≥6個(gè)。43號(hào)鋼軌(43kg/m)與鋼梁間使用壓塊進(jìn)行壓緊連接。軌道內(nèi)側(cè)拉設(shè)雙道生命線用作安全防護(hù)。

鋼桁架共設(shè)置2條軌道，每條軌道上設(shè)3臺(tái)TJG-1000型液壓爬行器，每臺(tái)爬行器額定頂推力為1 000kN；支座與軌道摩擦系數(shù)取值0.2，共分6次累積滑移。

3.4 大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)變軌累積滑移

滑移前檢查臨時(shí)支撐是否拆除完畢，滑移結(jié)構(gòu)是否與胎架完全脫離，滑移系統(tǒng)工作是否正常，各崗位人員及監(jiān)測(cè)儀器是否到位等。

當(dāng)結(jié)構(gòu)滑移1個(gè)滑移單元后，繼續(xù)在騰空的拼裝胎架上拼裝下一單元，前后2個(gè)單元通過(guò)焊接連接后，繼續(xù)向前滑移，采用相同的方法直至全部結(jié)束。由于跨度較大，每個(gè)滑移單元拆除支撐及滑移完畢后，均有一定下?lián)?，拼裝過(guò)程中需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行起拱，起拱值取80mm，結(jié)構(gòu)內(nèi)收值取10mm(結(jié)構(gòu)計(jì)算下?lián)?5mm，結(jié)合同類型大跨度管桁架施工經(jīng)驗(yàn)，放大結(jié)構(gòu)起拱值至80mm)，保證后續(xù)滑移單元相鄰桿件的拼裝精度。

3.5 滑移裝置卸載及滑動(dòng)支座安裝

卸載前拆除頂推器，使用千斤頂(100t)頂起支座，使滑靴脫離軌道5～10mm，切割軌道并拆除下部軌道，為支座安裝提供空間。軌道切除后，水平安裝鉸支座，千斤頂卸載，荷載轉(zhuǎn)移至鉸支座，完成卸載。千斤頂支撐位置設(shè)置替換腹桿，支撐弦桿處設(shè)置加勁環(huán)板，避免圓管局部變形。

高空滑移平臺(tái)胎架按照先搭設(shè)后拆、后搭設(shè)先拆的原則進(jìn)行，采用履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。軌道拆除后，使用塔式起重機(jī)吊運(yùn)至地面；拆除地面胎架后，采用汽車式起重機(jī)集中外運(yùn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)已有施工方法進(jìn)行研究，提出地面分段拼裝、高空對(duì)接拼裝施工方法，克服施工難點(diǎn)，成功完成大跨度倒三角鋼桁架結(jié)構(gòu)變軌累積滑移施工，并得出如下結(jié)論。

1)通過(guò)設(shè)計(jì)臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)，利用混凝土結(jié)構(gòu)柱或結(jié)構(gòu)梁作為滑移軌道支撐體系，通過(guò)受力計(jì)算，分析結(jié)構(gòu)承載要求，優(yōu)化滑移軌道數(shù)量、軌道梁設(shè)置。

2)當(dāng)場(chǎng)地屋蓋下方存在地下室結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)，大型起重機(jī)械吊裝受限時(shí)，采取在結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置滑移平臺(tái)，向另一側(cè)同步滑移的方法，可解決此問(wèn)題。

3)運(yùn)用MIDAS軟件模擬分析地面散拼胎架、高空滑移平臺(tái)、平臺(tái)獨(dú)立胎架等臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形、穩(wěn)定性，模擬分析混凝土結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)行單榀桁架各節(jié)段吊裝工況、脫胎翻身工況，整體滑移、不同步滑移、抗傾覆支撐驗(yàn)算。通過(guò)全方位、全工況模擬分析屋蓋鋼結(jié)構(gòu)、臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)三者的力學(xué)特性、變形情況，確保施工安全。

4)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各軌道同步滑移，減少高空散拼等施工方法帶來(lái)的高空焊接、吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。地面焊接質(zhì)量高，且易于檢查驗(yàn)收。

5)采用高空累積滑移法施工，鋼屋蓋下部其他各專業(yè)可提前穿插，進(jìn)行同步施工，減少場(chǎng)地占用周期，縮短工期。