【施工】实用！钢结构累积滑移+松装施工要点全过程解析

编者注

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项目概况

成都东安湖体育公园三期工程多功能体育馆屋面钢结构为大跨双向正交桁架结构。 钢屋面三维模型如图1所示。

钢屋盖共有13个桁架（11个主桁架+2个悬臂桁架），单桁架质量120~180t，桁架高度9m，跨度108m，安装高度42.5m，是箱形型材+H型钢型材。

图1 钢屋面3D模型

施工方法及流程

场地布置

结合东安湖体育公园总体建设部署，按照主体结构自东向西的施工顺序，现场平面布置如图2所示。

图2 钢屋面施工布置图

桁架段

第一段桁架和西侧的悬臂桁架分为4个六面体和一些预埋杆。 单体桁架主要分4段组装，如图3所示。

一楼桁架

b整体桁架

图3 桁架分割图

设备选型

滑钢结构单元采用300t履带式起重机，主臂42m+副臂36m； 南北框架结构采用180t履带式起重机，主臂长57.9m+副臂18.7m。 起重能力满足现场施工要求。

施工流程

对体育馆钢结构进行了全面分析，并考虑了现场工况。 南北两侧框架结构优先吊装安装。 安装完成后暂时修复。

钢结构安装流程如下：独立轨道承载平台施工→南北两侧框架柱、梁安装→导轨及拼装平台安装→第一桁架及悬臂桁架1、2段安装→ 镶嵌杆件 → 第一段桁架、悬臂桁架卸载 → 安装履带、第一段桁架、悬臂桁架滑动 → 安装第二段桁架2，用次梁临时固定 → 安装第二段桁架1 → 安装第二段桁架第3节→安装第二个桁架第4节→安装次桁架→将第二桁架整体卸载→固定次梁和次桁架→滑移并安装第三桁架和次桁架→循环安装前10根桁架吊装第11根桁架→安装东侧悬臂桁架并整体卸载→主桁架及南北框架固定焊接，焊接东西铰接节点→拆除轨道并组装平台。

施工重点难点

1）履带吊行走场地条件较差，土质比较松软钢结构基础预埋件，且成都雨水较多，直接吊装安全风险较高。

2）高空拼装桁架时，第一桁架的滑动稳定性难以控制。

3）结构变形控制是本工程最难的方面之一，且为双向拱。

关键施工技术

外框吊装

外框架柱采用塔式起重机和180t履带式起重机安装体育场中心的框架柱和框架梁（见图4）。

图4 外框架结构

高空滑台安装

高空滑梯轮胎架宽6m，各轴位置均设置支撑点。 支撑点布置如图5所示。

图5 高空滑动平台支撑点布置

滑轨安装

屋顶采用钢结构，采用三轨累积滑移技术。 1号轨道采用塔式起重机的标准节段搭建支撑架。 支撑架上装有轨道梁，轨道布置在轨道梁上，如图6所示。轨道2、3号轨道布置在混凝土框架梁上（见图7）。

图6 支撑架结构

图7 轨道布局

1号轨道支撑架塔机标准段总高度为33.9m，下方设置4m×6m×0.6m独立混凝土基础。 混凝土基础与塔机标准节通过预埋件固定连接。 支撑框架基础宜布置间距≤11m，如图8所示。

图8 支撑架基础布置（单位：m）

1号轨道梁断面采用H1500×400×22×35焊接钢。 每隔2.5m设置一加强板。 轨道与轨道梁之间距离500mm处放置钢板，并用压块固定。 两侧轨道2、3设置在混凝土框架梁上，通过预埋件与下部混凝土梁固定钢结构基础预埋件，并用压块压紧。 轨道结构如图9所示。

图9 轨道结构

桁架组装

桁架采用地面整体拼装、分段吊装的方式安装。 整体地板组装采用水平组装方式。

将第一桁架和悬臂结构组装成六面体框架，然后吊装。 其工艺流程为：布置轮胎架→拼装底部大梁→拼装立柱→拼装底梁及横腹杆→拼装顶梁→拼装斜撑并焊接。

单体桁架整体水平组装，分段吊装于地面。 其工艺流程为：布置轮胎骨架→组装弦杆和竖腹杆→组装斜腹杆→依次焊接段。

安装过程

第一桁架采用六面体单元，按照第1节→第2节→第3节→第4节的顺序吊装，吊装到位后临时固定，拉缆风绳。 六面体单元共设有4个吊耳进行吊装，并在相应隔断处安装加强板，保证局部吊装强度满足物料要求，吊索角度应≤60°。

单桁架分段吊装时，按第2节→第1节→第3节→第4节的顺序进行。吊装到位后，及时连接次梁和次桁架，悬臂杆采用H250×。 250×9×14型钢临时固定。

卸载

桁架分 3 个阶段卸载。 卸载顺序为A→B→C（a→b→c）。 桁架分3阶段卸载并循环3次。 不在轨道上进行卸载（见图10）。

图10 卸货点布置

卸料采用双刀板循环切割方式，利用割枪对支撑点以下的双刀板进行循环切割，实现卸料量的高精度控制，按1量级循环切割→2→3→4→5（见图11）。

图11 高空组装及卸货

防倾覆措施

1）单件卸载阶段，单框桁架卸载前，提前安装次梁、次桁架。 次梁、次桁架和主桁架采用高强螺栓或贯穿螺栓铰接固定。 铰链节点如图 12 所示。

图 12 铰接节点

2）在卸料和滑动的第一阶段，在滑动轨道上安装防倾覆支架。 断面为H250×250×9×14，滑靴和轨道均设有拉出限位。 防倾覆支撑如图13所示。

图13 防倾覆支撑

累计滑差

考虑到机组的累计滑移，根据滑移过程和支架底部反力值，拟配置3台TJV-65液压泵源系统，在体育馆桁架滑移时控制8台液压履带。 履带布置如图14所示，履带安装结构如图15所示，滑履结构如图16所示。

图14 爬行器布局

图15 履带安装结构

图16 滑履结构

整体卸载

桁架滑入到位且测量正确后，使用千斤顶缓慢卸载整个结构。 卸载顺序和方向如图17所示。

图17 施工卸料顺序及方向

过程监控

施工过程中进行变形监测、同步监测、应力监测与控制。 单桁架内布置≥11个应力监测点进行监测（见图18）。 结构整体变形监测主要在拼装阶段、整体拼装就位阶段、卸载阶段、滑动阶段和整体卸荷阶段。

应变测量点

b 应力测量点

图18 监测点布置

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大型体育场馆屋面钢结构累积滑移+松装施工技术（全文发表于《建筑技术（中英文）》2021年第6期）