初探大跨度钢结构胎架整体滑移法施工

初探大跨度钢结构胎架整体滑移法施工

初探大跨度钢结构胎架整体滑移法施工

【摘要】本文以广州花都亚运体育馆比赛馆的施工为例，介绍了大跨度光结构胎架整体滑移法施工的施工流程和技术重点，有一定的参考价值。

【关键词】大跨度；钢结构胎架；整体滑移

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

广州花都亚运新体育馆比赛馆为直径 116m、高33.3m 的圆形穹顶钢结构，整体钢结构在标高 5.5m 的土建结构以上。钢结构顶部为一直径约 7.5m 的中心压力环，材质为铸钢件，共 6 件，每件约重 6.8t，共计约 41t。屋盖结构 24 榀径向桁架和 5 榀环向桁架及1 榀钢环梁组成。桁架间有斜向支撑，其上覆盖檩条次结构。在半径 18.1m 和 31.47m 处分别设置有 1m宽的马道结构。环桁架 5，即结构最外围桁架为截面为倒立三角形，标高为下弦杆与土建结构11.69m 以上的 V 型柱相连，共24 组；上弦外侧的桁架与土建结构5.5m 以上的人字型柱相连，共 48 组。比赛馆穹顶钢结构立面及轴测图如图 1 所示。

2施工难点和创新点

在现场的西南角因山体遮拦外围吊机的行走路线，不利于比赛馆在此外围吊装，加上施工工期紧，结合其穹顶结构特点，采取双向旋转累积滑移施工方法。双向滑移即把比赛馆屋盖结构一分为二，同时对称旋转施工，在 2-3 轴到 2-11 轴搭建高空拼装平台（如图 2），高空作业的位置较集中，安全保障设施较好，交叉作业相对较少，可提高施工安全系数。滑移单元高空拼装采用 2 台 SCX2800 型 280t 履带吊机作为主要吊装机械，为加快施工进度，再投入 1 台SC500-2 型 50t 履带吊机协助吊装高空滑移单元的斜向支撑、檩条等次结构

构件。

3施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

滑移单元划分→滑移单元拼装→滑移高空拼装平台的搭建→滑移轨道设置→滑道和支座设计→液压滑移装置设计→制定滑移施工流程→滑移施工模拟分析→液压系统同步控制→穹顶滑移合拢。

3.2 操作要点

⑴ 滑移单元的划分

根据现场条件，每 5 根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元，例如 2-3~2-7 轴为滑移单元 1-1；2-9~2-13 轴为滑移单元 2-1。2-7~2-9 轴为拼装缝，滑移单元的合拢缝设在 2-29~2-31 轴之间。以 2-7 轴和 2-31 轴为中线，左半部为 A 区共 6 个拼装单元，右半部为 B 区共 5 个拼装单元。如图 3 所示。

⑵ 滑移单元拼装

每一滑移单元由 3 榀径向桁架和 5 榀环向桁架组成。滑移单元拼装顺序，采取“先径向、后环向”的原则，并结合桁架的分段方式进行拼装。在拼装过程中需要保证滑移单元的拼装精度和变形。滑移一单元拼装顺序图，如图 4 所示。

⑶ 滑移高空拼装平台的搭建

高空滑移拼装平台设置在 2-3 轴到 2-11 轴区域（如图 2），搭建两榀滑移单元高空拼装平台，在每根径向桁架下方设置 2 个支撑胎架。

⑷ 滑移轨道的设置

滑移轨道设置在环桁架 1（R1=18.0m）、5（R2=48.6m）下方，共计 2 条。内滑道需搭设支撑架，外滑道以环桁架 5 下混凝土柱为支撑架。支撑胎架之间用格构梁相连；外圈滑移轨道的支撑柱用 H 型钢连接，其上铺设滑移轨道，如图 5 所示。

⑸ 滑道和支座设计

a. 滑道：滑道中心线与滑移大梁轴线重合，以减小滑移过程中滑移单元自重荷载及水平推进力对滑移大梁的不利影响。滑道选用16a 热轧槽钢，与滑移大梁上表面间断焊接固定。滑道侧面对称设置挡板结构，起到对槽钢翼缘加固以及抵抗滑移支座处可能侧向推力的作用。

b. 支座：在两条滑道处分别设计临时滑移支座，并分别与上方环桁架、人字柱结构进行连接。滑移支座两侧与滑道中心线的切线平行，并与槽钢内壁保持适当间隙，起到横向水平限位及滑移导向的作用。滑移支座与滑道槽钢的接触面积通过计算确定，保证滑移过程中槽钢不出现明显变形。

⑹ 液压滑移装置设计

a. 液压顶推器（如图 6）

b. 液压泵源系统：将内圈单台液压顶推器的流量设定为外圈单台液压顶推器流量的 1 2.7。将内圈滑道的顶推速度和行程位移值设定为标准值，作为同步控制策略中速度和位移的基准。在计算机操作系统的控制下，其余所有液压顶推器（从令点）以位移量和速度来跟踪比对主令点。根据任意 1 个从令点与主令点 2 点间位移量之差ΔL 进行动态调整，保证各顶推点在滑移过程中始终保持同步。

c. 计算机控制系统：液压同步滑移采用传感监测和计算机集中控制，通过数据反馈和控制指令传递，全自动同步动作、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，能有效保证整个滑移过程的稳定性和安全性。

⑺ 制定滑移施工流程

第 1 榀滑移单元拼装就位→第 1 次滑移完成，第 2 榀滑移单元拼装就位→（同样方法完成前 5 榀滑移单元）→A 区第 6 榀滑移单元拼装就位，B 区滑移到对应位置→补装合拢缝和拼装缝→连接中心压力环，结构滑移完成。

⑻ 累积滑移施工模拟分析

①由于拼装、滑移过程中结构受力与设计状态不同，一方面边界

支撑条件和结构受力体系可能不同，另一方面整个结构体系是一个逐步建立的过程，存在结构转换，部分杆件受力特性可能发生改变。因此需要对施工过程中的若干关键工况进行计算，对可能发生的不利因素进行提前预警，以保证结构施工的安全；②滑移过程中需要计算分析的内容包括：结构的竖向、侧向位移；结构杆件验算；拼装过程的补充验算，分析构件拼装精度是否满足规范要求。

⑼ 液压系统同步控制

①保证各顶推点的液压顶推设备配置系数基本一致；②保证钢结构滑移过程中的稳定，防止出现卡轨等不利情况，即要求各顶推点在滑移中的同步性；③根据滑移半径比例进行角速度同步控制。⑽ 穹顶滑移合拢穹顶滑移完成，安装预留的拼装缝和合拢缝，最后将人字形柱和 V 型柱上部分肢柱与柱脚相连，以及相连径向桁架与中心压力环部分，并补装飘楼部分钢构件，完成比赛馆的安装。

4质量控制

4.1 技术条件

⑴ 安装控制精度要求，见表 1。

⑵ 轨道安装要求：①滑道中线与滑移大梁中心线偏移度控制在±3mm 以内；②1 个柱距内，标高偏差控制在 4mm 以内；③滑道槽钢的接头高差不大于1mm；④2 条滑道中心线间距允许偏差控制在

10mm之内；⑤滑道槽钢在滑移之前应涂抹黄油润滑。⑶ 滑移过程质量控制：①上下双滑道不同步控制在 15mm 以内，最大不超过 30mm；

②桁架竖向位移控制在 5mm 以内。

4.2 质量保证措施

⑴ 焊接前应先做焊接工艺试验，测出实际焊接收缩系数，指导实际焊接工艺，焊工随时注意焊接电流、电压及焊接速度，如发现异常问题应立刻整改，以确保质量。

⑵ 每一焊道焊完后，应将焊渣、飞溅及焊瘤清除干净,如自检后发现缺陷，则用碳弧气刨清除干净，并返修好后再开始下一焊道焊接。

⑶ 焊接过程中应控制温度，对于 Q235B、Q345B钢材，其温度应控制在200℃以下。