[国家级工法]大跨度穹顶钢屋盖双向旋转累积滑移施工工法

大跨度穹顶钢屋盖双向旋转累积滑移施工工法

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前言

随着国家经济的快速发展、大型公共建设项目的设计兴建，大跨度空间结构蓬勃发展，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。同时，伴随着现代人生活节奏的加快，以及全球经济的一体化发展，市场条件瞬息万变，同时由于国内生活生产水平的不断提高和提速，导致部分工程尚未完工便已有些跟不上时代的发展潮流。因此，业主对工程的前瞻性和工程工期的要求也越来越高。这也直接促进了各种新颖别致建筑的发展，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：改变以往建筑企业受计划经济、部门行业管理模式、地域条件等因素影响，而形成了“大而全，小而全”的企业发展形式，提升管理水平、改革经营体制、向总承包企业大型化和分包企业专业化发展的重组变革之中，细化专业施工能力，并滋生出很多专项施工的专业公司，带动了一批新兴产业的大发展。

伴随分包企业专业化的大发展，其对传统施工工艺的革新成为了必然，以钢结构专业施工为例，膜结构、张弦梁结构、大跨度拱形结构、预应力拉索自平衡结构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、滑移、整体提升、架桥接装等以往用于桥梁、构筑物建造的工艺开始应用于大跨度结构的施工中，并取得了可观的经济效益和社会效益。高空滑移施工法作为一种较为成熟的钢结构的施工方法，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。该方法可与其他土建工程平行作业，而使总工期缩短，特别在场地狭小或跨越其它结构、设备等而起重机无法进入时更为适合，在体育场或剧场等土建、装修及设备安装等工程量较大的建设项目中，更能发挥其经济效果。本文通过对鄂尔多斯机

场改扩建工程新航站楼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，形成了大跨度穹顶钢屋盖双向旋转累积滑移施工工法。

1.工法特点

1.1结构为大跨度圆形穹顶构造，结构旋转对称，能够区分沿经线方向的单榀构件；结构形式为曲面结构，不限于单纯的平面结构，支撑体系复杂；

1.2对施工场地要求小，在结构两侧对称位置各布置一个拼装场地即可，无须周边全线布置吊装及拼装场地；利用对称布置的两台普通吊装设备如塔吊或小吨位履带吊和胎架进行单榀构件组装，组装完成后沿同一弧度旋转滑移。整个屋盖钢结构吊装仅由两台塔吊（或普通履带吊）和两组胎架即可完成；

1.3选用的步进式液压顶推器，是一种通过后部顶紧，主液压缸产生顶推反力，从而实现与之连接的被推移结构向前平移的专用设备。此设备的反力结构利用滑道设置，省去了反力点的加固问题；

1.4液压推进器与被推移结构通过销轴连接，传力途径非常直接，启动过程中无延时，动作精确度好。由于其反力点为步进顶紧式接触，不会在滑移过程中产生相对滑动，所以同步控制效果更好。步进式的工作过程，使得同步误差在每个行程完成后自然消除，无累积误差，同步精度很高；

1.5采用空间多轨道不等高同步旋转累积滑移技术，内、中、外环至少设置2条以上同心、不同半径、不同高度的环形轨道，滑移施工时，不同轨道滑移（旋转）角度相同，滑移速度不同；

1.6滑移过程中采用计算机同步控制，液压系统传动加速度极小、且可控，能够有效保证整个安装过程的稳定性和安全性；

1.7滑移顶推、反力点等与其他临时结构合并设置，加之液压同步滑移动荷载极小的优点，可使滑移临时设施用量降至最小；

1.8可充分利用桁架下部的楼面或地面结构做拼装胎架，降低了结构直接吊装的安装高度；同时减少了满堂脚手架搭设面积，根据结构的榀数（N），可减少搭设面积(N-2/N)×100%（以鄂尔多斯机场为例，结构桁架共有24榀，脚手架搭设面积可节约达91.7%）,极大的降低了脚手架等周转材料的使用量和搭拆脚手架人员的需用量，

降低了材料、人员投入成本，缩短了施工工期；

1.9所有钢结构的吊装、组对、焊接、测量校正、检测、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；

1.10工厂加工与现场安装相结合，施工效率高，安装方便快捷，有利于提高施工速度，缩短工期；

2.适用范围

本工法适用于大跨度、多榀桁架(网架)构造相同、单榀桁架(网架)重量大的多榀旋转对称空间桁架或网架结构，尤其适用于支撑体系复杂的曲面结构如圆形穹顶结构。

3.工艺原理

大跨度穹顶钢屋盖双向旋转累积滑移工法，其工艺原理主要有以下几点：

3.1结构组装在拼装胎架（操作平台）进行，结构直接按照设计要求位置进行就位施工，首先完成对称两榀构件的组装，采用液压顶推器作为滑移驱动设备，使组装完成的对称两榀构件沿逆时针（或顺时针）方向滑移就位。

3.2液压顶推器为采用组合式设计，后部以顶紧装置与滑道连接，前部通过销轴及连接耳板与被推移结构连接，中间利用主液压缸产生驱动顶推力。

液压顶推器的顶紧装置具有单向锁定功能。当主液压缸伸出时，顶紧装置工作，自动顶紧滑道侧面；主液压缸缩回时，顶紧装置不工作，与主液压缸同方向移动。

液压顶推器工作流程示意图如下：

图3.2-1

步序1：液压顶推器顶紧装置安装在滑道上，靠紧侧向挡板；主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移结构连接；液压顶推器主液压缸伸缸，推动被推移结构向前滑移。

图3.2-2

步序2：液压顶推器主液压缸连续伸缸一个行程，顶推被推移结构向前滑移一端距离（一个步距）。

图3.2-3

步序3：一个行程伸缸完毕，被推移结构不动；液压顶推器主液压缸缩缸，使顶紧装置与滑道挡板松开，并跟随主液压缸向前移动。

图3.2-4

步序4：主液压缸一个行程缩缸完毕，拖动顶紧装置向前移动一个步距。一个行程的顶推滑移完成；从步序1开始执行下一行程的步序。

3.3将穹顶屋盖钢结构按照榀数分成若干拼装单元，拼装单元在从胎架移走后可形成稳定的受力体系，在满足此条件下，可根据工期及场地要求合理设置每单元桁架（或网架）数量，但不得少于两榀，且要对称布置。

3.4各单元按照吊车的起重能力又分为若干段，以达到地面分段拼装与高空组装的合理、方便、快捷。

3.5沿与桁架经线垂直方向（纬度方向）设置胎架滑移的轨道。

3.6根据单元的划分制作满足所有单元组装的可搭拆胎架，胎架需要连接成一个整体，通过吊机将胎架移动到屋盖单元的设计位置。