雙曲面鋼結(jié)構(gòu)屋面桁架頂推滑移的管理與控制

閆少華

廈門萬銀商業(yè)管理有限公司，福建 廈門 361000

0 引言

本項(xiàng)目作為會展中心的外觀建筑，各展區(qū)弧度處理并存在技術(shù)缺陷，同時具有良好的觀賞效果，屋面大跨度鋼桁架使用高空拼接、頂升落架、頂推等施工方法，建筑鋼筋混凝土主體考慮到結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性與可靠性需求，所以將桁架后端與中部放置于鋼筋混凝土主體上作為主要支撐。

1 相關(guān)工程概述

海峽旅游服務(wù)中心（旅游會展中心）項(xiàng)目位于五通碼頭旁邊，總建筑面積9 萬多m2，屬于一類超多層綜合體。旅游會展中心鋼屋蓋主要由型鋼桁架以及H 型鋼梁組成，桁架由3 榀次桁架、13 榀主桁架與一榀環(huán)形桁架組成，桁架的腹桿、弦桿由型鋼組成，其中桁架最大的跨度為131m，屋蓋共13 榀主桁架，滑移區(qū)共10 榀桁架，其中滑移的主桁架為9 榀，6-14 軸桁架滑移，5 軸桁架原位拼裝，滑移重量約1500t。

2 屋架頂推滑移的施工部署

屋架頂推滑移施工采用滑移施工的方式，根據(jù)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的布置特點(diǎn)和滑移施工工藝要求，網(wǎng)殼滑移施工采用“累積滑移”施工工藝，在5～6 軸之間的兩層混凝土樓板上設(shè)置80m×15m的高空作業(yè)平臺，采用“液壓同步推滑”的方法，將結(jié)構(gòu)從5軸累計滑移到14軸系統(tǒng)輸入結(jié)構(gòu)滑移的構(gòu)造，有2套全長滑軌。單軌長度為108m，分別設(shè)置在結(jié)構(gòu)的C 軸和J 軸上。

3 結(jié)構(gòu)滑移施工的具體流程

第一步，拼裝胎架設(shè)置在5 軸～6 軸之間，長度80m，高19m，寬15m，滑移軌道設(shè)置兩條，分別設(shè)置在C 軸、J 軸混凝土柱頂。

第二步，拼裝13、14 軸兩榀桁架并安裝兩軸中間的檁條、次桁架等。

第三步滑移一個柱距，并拼裝12 軸桁架。

第四步繼續(xù)滑移一個柱距并拼裝11 軸桁架。

第五步重復(fù)上述步驟完成6～14 軸桁架的拼裝、滑移作業(yè)，并在胎架上原位拼裝5 軸桁架。

第六步拆除滑移設(shè)備及拼裝胎架，滑移作業(yè)完成。

在腳手架單設(shè)完畢后由現(xiàn)場各單位負(fù)責(zé)工程驗(yàn)收的人員進(jìn)行檢查，當(dāng)確保扣件式滿堂腳手架搭設(shè)吊裝工作不存在技術(shù)性失誤后，才能進(jìn)行下一道工序。在現(xiàn)場完成拼裝定位胎架的時候，會搭設(shè)兩套拼裝定位胎架，其中一組應(yīng)用在屋面桁架組裝環(huán)節(jié)，另一套拼裝定位胎架應(yīng)用在組裝后分段焊接環(huán)節(jié)中。進(jìn)行滑移軌道安裝工作時，進(jìn)行現(xiàn)場測量，結(jié)合頂推設(shè)備給出的工藝要求處理頂彎加工，完成弧線擬合作業(yè)。為了確保后期頂推設(shè)備在展區(qū)每個屋頂都可以順利開展屋蓋的初始頂推，鋼箱梁均應(yīng)懸挑2m 的距離。接下來在跨鋼箱梁安裝期間，需要控制頂面平整度，鋼箱梁上翼緣頂面不平整度必須控制在3mm 以下，否則會因?yàn)轫斆婺Σ磷枇^大，致使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載難以維持在平衡狀態(tài)中。另外，在本次施工中，作業(yè)人員盡可能的使用施工器具以及施工工藝減小鋼箱梁上翼緣頂面不平整度，因?yàn)樯弦砭壗佑|面不平整度越小，那么該部分摩擦力也相應(yīng)變小。在屋架頂推滑移施工期間，首先進(jìn)行桁架拼裝，接著完成單榀桁架頂推與第二榀桁架拼裝（在此過程中需要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行屋頂桁架頂推與拼裝），當(dāng)單區(qū)桁架拼裝工作結(jié)束后便開展屋架頂推滑移施工最后的工作，獨(dú)立單元中桁架滑移到位后，按照施工順序進(jìn)行下一獨(dú)立單元頂推滑移施工。

4 雙曲面鋼結(jié)構(gòu)屋面桁架頂推滑移的管理與控制

進(jìn)行頂推滑移施工的過程中，需要掌握鋼箱梁制作方面的內(nèi)容，了解鋼箱梁鋪設(shè)環(huán)節(jié)中需要注意的工作事項(xiàng)，在此前提下進(jìn)行鋼軌鋪設(shè)與搭接、滑靴構(gòu)造與設(shè)置、頂推滑移的控制。

4.1 鋼軌鋪設(shè)與搭接

4.1.1 準(zhǔn)備工作

掌握足夠全面的信息后可以在施工前進(jìn)行充足的準(zhǔn)備，防止因施工細(xì)節(jié)把控不足影響到頂推滑移施工最終的作業(yè)效果。進(jìn)行鋼箱梁制備時需要根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，計算屋面結(jié)構(gòu)承重能力，確定每一榀間距長度，并結(jié)合展會屋面每榀的扇形角進(jìn)行計算，確定鋼軌與每根鋼箱梁的中線長。另外，在本次施工中需要將鋼箱梁拼縫間隙控制在2mm 范圍內(nèi)，并在屋面鋼箱梁滑移面上鋪設(shè)厚度為2mm 的鋼板。其中，施工人員一般會對鋼箱梁拼接處進(jìn)行特殊處理，在拼接焊接的部位進(jìn)行打磨，讓拼接部位外表面光滑，從而可以有效的防止滑雪過拼縫處會出現(xiàn)外表面損壞的情況［1］。

4.1.2 具體作業(yè)內(nèi)容

鋼箱梁鋪設(shè)與搭接需要掌握鋪設(shè)與搭接的作業(yè)方式，同時鋼構(gòu)件表面處理工作以及加工尺寸是鋼箱梁施工作業(yè)能否取得良好效果的基本保證，需要重點(diǎn)關(guān)注此方面的內(nèi)容。本次工程使用的鋼構(gòu)件表面采用拋丸、噴砂等方法進(jìn)行除銹處理，過焊孔宜采用三角形或扇形，尺寸應(yīng)根據(jù)板隔板、加勁板厚度或?qū)挾却_定其加工尺寸需要根據(jù)以下四種情況靈活選取：

（1）寬度≤100mm 的隔板、加勁板，過焊孔宜采用等腰直角三角形。

（2）寬度＞100mm，厚度t ＜20mm 的隔板，加勁板，過焊孔應(yīng)采用扇形，加工尺寸R=35mm，焊接時應(yīng)包角處理。

（3）寬度＞100mm，20mm≤厚度t≤80mm的隔板、加勁板，過焊孔應(yīng)采用扇形，加工尺寸R=45mm，焊接時應(yīng)包角處理。

（4）寬度＞100mm，80mm ≤厚度t ≤120mm 的隔板、加勁板，過焊孔采用扇形，加工尺寸R=55mm，焊接時應(yīng)包角處理。

掌握鋼構(gòu)件表面處理方式以及鋼構(gòu)件表面加工尺寸后，還需要根據(jù)鐵路軌斷焊方式合理的應(yīng)用壓板固定鋼箱梁，在此過程中需要在箱梁端部各預(yù)埋抗剪銷，在鋼箱梁滑移期間掌握鐵路軌滑移方向與承受的載荷相反的信息，采用抗剪銷、壓板、焊縫的組合施工方法，借以提升該屋面支座反力的可靠性與穩(wěn)定性。

在鋼箱梁滑移面防護(hù)前，需要對搭接部分進(jìn)行打磨處理，按照滑靴對構(gòu)件工藝提出的要求，確保加工的圓弧可以讓滑靴順利的通過拼縫間隙，并在此后進(jìn)行鋼軌夾面與鋼箱梁滑移面防護(hù)工作，在鋼軌鋪設(shè)與鋼箱梁搭建工作結(jié)束后，對軌道夾持面以及滑移面進(jìn)行防銹處理，防止后期施工因?yàn)閵A持面以及滑移面生銹，影響該區(qū)域結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。除此之外，工作人員還應(yīng)該做好防砸防護(hù)處理，保障工作人員在現(xiàn)場施工的人身安全不受威脅［2］。

4.2 滑靴構(gòu)造與設(shè)置

滑靴構(gòu)造與設(shè)置屬于本次工程的重點(diǎn)內(nèi)容，一般滑靴根據(jù)工程使用需求，可以分為帶頂推裝置與不帶頂推裝置的滑靴，在施工期間需要掌握桁架在架設(shè)前需要注意的施工作業(yè)事項(xiàng)，還應(yīng)該在施工位置進(jìn)行現(xiàn)場勘查，在施工前將滑靴防止屋面搭設(shè)位置的節(jié)點(diǎn)處，便于后續(xù)工作的開展。

掌握展區(qū)屋面桁架結(jié)構(gòu)是滑靴設(shè)置前必須進(jìn)行的工作，考慮到本次工程屋面造型大多為懸挑部分屋蓋，因此在滑靴設(shè)置前需要掌握屋面軸與軸的空間位置與不同軸的質(zhì)量進(jìn)行支反力計算，按照10%摩擦因數(shù)計算展區(qū)各分區(qū)屋面的支座反力以及軸總頂推力大小，確定不同區(qū)域的頂推裝置規(guī)格以及數(shù)量，經(jīng)過計算后發(fā)現(xiàn)整個展區(qū)以靠東區(qū)域的頂推力最大，所以分布方式考慮到結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性需要，以軸頂推為主。另外，滑移梁中心線與滑移中心線偏移應(yīng)控制在±3mm 以內(nèi)針對相同半徑的軌道，其在頂推階段不需要考慮桁架結(jié)構(gòu)與滑靴關(guān)系，因?yàn)閮烧卟淮嬖谵D(zhuǎn)動的情況，所以設(shè)計人員在滑靴裝置設(shè)置過程中，只需要針對桁架受到溫度差影響，致使伸長量發(fā)生變化的情況進(jìn)行合理的預(yù)防即可。

最后，液壓泵站安裝與防護(hù)是本次工程滑雪設(shè)備需要高度重視的作業(yè)內(nèi)容，在頂推裝置旁邊，搭建可以放置液壓泵站的平臺，在泵站桁架結(jié)構(gòu)部位安裝就位后，繼續(xù)完成信道線與液壓管線的安裝工作。考慮到頂推裝置安裝距離過長，因此在液壓系統(tǒng)選擇期間，考慮多方面因素最終選擇使用分布式結(jié)構(gòu)（輔助夾軌器油缸控制閥、油缸頂推控制安裝在頂推裝置附近，液壓泵站只進(jìn)行壓力源輸出的工作，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。）

4.3 頂推滑移的控制

本項(xiàng)目主要采用液壓頂推滑移系統(tǒng)進(jìn)行頂推滑移控制，液壓頂推滑移系統(tǒng)主要由液壓泵源系統(tǒng)、液壓頂推器、傳感檢測與計算機(jī)同步控制系統(tǒng)構(gòu)成，液壓頂推滑移系統(tǒng)的配置本著安全性、實(shí)用性、符合性的原則進(jìn)行。另外，在桁架屋面頂推繞扇形移動期間，需要保障裝置可以在等角速度的狀態(tài)下運(yùn)行。

根據(jù)頂推重物頂推點(diǎn)布置要求，確定液壓泵源流量、液壓頂推器數(shù)量，為了讓施工作業(yè)達(dá)到最佳的效果采用多模塊組合的方式，每一套模塊以一套液壓泵源系統(tǒng)為核心，能否獨(dú)立控制一組液壓頂推器進(jìn)行多吊點(diǎn)擴(kuò)展，滿足各種類型滑移工程的作業(yè)需要，順利完成各工序作業(yè)。

5 結(jié)語

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)屋面桁架施工期間，需要確定展館建設(shè)的工作重點(diǎn)，需要確定施工作業(yè)流程，明確每道工序的作業(yè)要點(diǎn)，借助計算機(jī)保障施工作業(yè)順利推進(jìn)，在縮短工期的同時，可以有效的控制工程作業(yè)成本，確保施工滑移的質(zhì)量、單跨度以及滑移距離都可以達(dá)到項(xiàng)目建設(shè)要求。