屋面大跨度网架逐条累积滑移技术研究

发表时间:2021/7/1   来源:《建筑科技》2021年6月上   作者:苏驰翔1 徐虎2 侯颖昭3
[导读] 针对国家残疾人冰上运动比赛训练馆屋面钢网架结构的特点、现场场地狭小,施工工期短,质量要求高的特点,安装采用了逐条累积滑移的施工方法,解决了以上问题,在不影响各个专业施工的基础上节约了时间成本和经济成本。

1.2.北京市朝阳区北京城建七建设工程有限公司  苏驰翔1   徐虎2      邮编:100020
3.海南省海口市中建八局华南公司海南分公司    侯颖昭3              邮编: 570000

摘要:针对国家残疾人冰上运动比赛训练馆屋面钢网架结构的特点、现场场地狭小,施工工期短,质量要求高的特点,安装采用了逐条累积滑移的施工方法,解决了以上问题,在不影响各个专业施工的基础上节约了时间成本和经济成本。
关键词:屋面网架;逐条累积滑移;滑移单元;
        1引言
        国家残疾人冰上运动比赛训练馆屋面钢网架结构总重量近600吨,投影面积达11000㎡,可采取的合理有效的施工方法一般为整体提升或分片吊装,但是本工程场地狭小,并且场地下无地下室结构或其它混凝土结构,钢网架投影部位下方为原状杂填土,既不具备大型起重设备施工的条件,也没有足够的场地进行网架焊接球和杆件存,拼装焊接场地更无从谈起,同时因为本工程工期较紧,如果采用整体提升或分片吊装,则将会影响场馆的冰面结构筏板的施工以及二次结构砌筑的施工,或将导致整体后期工序都受到较大的影响。
        针对国家残疾人冰上运动比赛训练馆屋面钢网架结构的特点、现场场地狭小,施工工期短,质量要求高的特点,安装采用了逐条累积滑移的施工方法。解决了以上问题,不影响各个专业施工,并节约了成本。
        2工程概况
        国家残疾人冰上运动比赛训练馆项目为中国残疾人体育运动管理中心的新建工程,项目建设地点位于北京市顺义区后沙峪镇天北路321号。用地面积18 000m2,总建筑面积31473m2。国家残疾人冰上运动场馆由冰球馆和冰壶馆组成,场馆二者5.500m标高以下为一个整体,以上为两个单体。左侧为冰球馆,右侧为冰壶馆。场馆屋面钢结构采用正放四角锥焊接球网架,网架支座采用球形钢支座,支撑在四层混凝土柱上。

图1 场馆结构模型
        2.1冰球馆网架 
        冰球馆网架平面尺寸为92.8m×68.981m,四角是半径5.9m圆弧,面积为6369㎡,东西跨度为77m,最大悬挑7.85m;南北跨度为55m,最大悬挑7.6m;网架共由6764根杆件,1748个焊接球组成,重约420吨。
        2.2冰壶馆网架
        平面尺寸为92.8m×41.153m,四角是半径5.9m圆弧,面积为3795㎡,东西跨度为77m,最大悬挑7.85m;南北跨度为36m,最大悬挑3m;网架共由4852根杆件,1261个焊接球组成,重约158吨。

图2 场馆钢结构构件数量统计
        3 逐条累积滑移法施工技术
        3.1 逐条累积滑移施工工艺流程

图3 逐条累积滑移施工流程图
        3.2逐条累积滑移施工技术
        3.2.1滑移钢轨布置
        分别在G轴、P轴、A轴、E轴设置滑移支撑轨道,轨道落在支座和支撑梁上,为固定支撑梁在混凝土柱上安装钢箍,支撑梁焊接在钢箍上。
        为抵抗网架水平推力,分别在G轴设置冰球馆限位钢梁,E轴设置冰壶馆限位钢梁。

图4 边跨滑移轨道布和限位钢梁布置图
        3.2.2材料选用及要求
        支撑梁为Q345B规格为HP350×350×12×19mm的型钢;限位钢梁为Q345B规格为HN400×200×8×13mm的型钢;限位钢梁加劲板选用材质为Q345B规格为20mm钢板;钢箍选用材质为Q345B规格为20mm钢板;滑鞋选用材质为Q345B规格为20mm钢板;轨道固定板选用材质为Q345B规格为10mm钢板。
        3.2.3钢箍、支撑梁、限位梁安装
        (1)钢箍安装到位看,在钢箍下垫薄钢板,调整钢箍到水平。调整完成后将薄钢板与钢箍焊接。
        (2)支撑梁安装到位后,调整梁顶标高,柱间梁顶的左右高差。
        (3)柱底板安装完成后,用塔吊吊装支撑架。用千斤顶校正垂直度。
        (4)垂直度校正后,将立柱焊在钢板上,并加焊4块20×100×100mm加劲板。
        (5)吊装上节支撑架。
        3.2.4支座安装
        网架支座是连接网架上部结构和下部结构的重要结构部件,位于十字板和支座预埋件之间,它能将网架上部结构承受的荷载可靠地传递给混凝土柱,是网架的重要传力装置。支座有固定支座和活动支座两种。冰球馆4个固定支座,20个活动支座,都为球形钢支座,冰壶馆8个固定支座,14个活动支座,都为球形钢支座。
        3.2.5轨道安装
        (1)由于滑道长度较大,滑道需进行分段现场拼接施工。
        (2)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)两平行线轨道的接头位置宜错开,其错开距离为3m。
        2)当在支撑梁上铺钢轨时,钢轨底面应与支撑梁顶面贴紧;如有间隙,且其长度超过200㎜时,应加垫板垫实,垫板长度不应小于100㎜,宽度应大于轨道底面10-20㎜每组垫板不应超过3层,垫好后应与支撑梁焊接固定。
        3)滑道在滑移之前应涂抹润滑油。
        4)轨道中心线以全站仪放点为基准测量偏差。
        5)轨道的直线性检查,可以用经纬仪打线,每间隔2m测一次轨道间距。
        6)标高用水平仪测。
        3.2.6滑移单元划分
        场馆屋面网架采用分块累积滑移,共分为9个单元。第一单元为三个网格,后面分块时每轴线作为滑移单元,第9单元原位拼装:

图5 冰球馆冰壶馆滑移单元划分示意图
        3.2.7逐条累积滑移施工方法
        网架拼装完毕后,通过预先设置的滑移轨道和计算机控制的液压同步滑移设备顶推此段网架,向12轴线方向滑移一段距离,暂停滑移,随后每拼装一个滑移单元滑移一次,共经8次顶推施工完成安装。

图6 网架滑移节点做法
        (1)自锁型液压爬行器
        滑移施工选用自锁型液压爬行器,自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力,从而实现推移的设备。此设备可抛弃反力架,省去了反力点的加固问题,省时省力,且由于与被移构件刚性连接,同步控制较易实现,就位精度高。“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构,一端以楔型夹块与滑移轨道连接,另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接,中间利用液压油缸驱动爬行。
        (2)计算机同步控制系统
        液压同步滑移施工技术采用计算机控制,通过数据反馈和控制指令传递,可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。
        (3)逐条累积滑移施工
        屋面网架安装涉及累积滑移作业的施工主要分为如下6个步骤:
        第一步:滑移单元拼接完成;
        第二步:支撑基座拆除,滑移单元与拼接胎架分离;
        第三步:滑移单元开始滑移;
        第四步:千斤顶支顶;
        第五步:重复上述四个步骤,直到结构滑移到位;
        第六步:结构滑移到位,千斤顶承担结构重量,拆除滑靴和轨道。千斤顶回落,结构重量传至支座,完成滑移施工,拆除千斤顶。
        4 总结
        本工程中网架结构采用液压同步顶推滑移施工技术进行安装,具有如下的优点:
        (1)原方案为现场拼装、用350吨吊车单元吊装。以一个最小吊装单元为例,宽5.5m长68.75m,重量为20t。采用AC350吊车,自重72t,配重142t,以双支腿受力工况计算,每个支腿受117t,以6平米支腿垫板,地面受力为195KN/m2。
        后期因设计变更,在场馆内地面打桩,场地筏板能承受20KN/m2,在基础施工时已施工完毕。网架进场施工,场地已不具备,只能选择滑移施工。
        (2)与传统的卷扬机钢丝绳(钢绞线)牵引不同,顶推滑移启动和制动时,不会因为有柔性钢绞线的延伸而使得钢结构抖动或颤动,且液压爬行器滑移过程的推进力及推进速度完全可测和可控。计算机系统通过传感器检测液压爬行器的推进力及速度,更能控制各爬行器之间的协调同步,减小因网架左右不同步变形导致的内力增大。当有意外超载或同步超差时,系统会及时做出调整并发出报警信号,从而使滑移过程更加安全可靠。
        (3)滑移顶推反力由距构件很近的一段轨道直接承受,因此对轨道基础处理要求低;
        (4)顶推滑移启动、制动时的加速度极小,滑移梁上不会有过大的动荷载,使得滑移临时设施用量降至最小。
参考文献:
[1]蔡小平. 大跨度空间网格结构的拼装和滑移施工[J]. 建筑施工, 2020 (11).
[2]曾范永; 张宇涵. 山东某电厂煤场封闭改造网架施工技术研究[J]. 邢台职业技术学院学报, 2020 (10).
作者简介:
1第一作者简介:姓名:苏驰翔;性别:男;出生年份:1994;籍贯:四川南充市;职称:助理工程师;研究方向:地下空间。
2第二作者简介:姓名:徐虎;性别:男;出生年份:1993;籍贯:河北省承德市;职称:助理工程师;研究方向:土木工程。
3第三作者简介:姓名:侯颖昭;性别:男;出生年份:1993;籍贯:海南省海口市;职称:助理工程师;研究方向:土木工程。

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