大跨度钢结构曲线滑移工法

青岛建设集团公司企业工法

QDCG-GF13002

大跨度钢结构高空曲线滑移

施工工法

Construction Method of long span structure steel curve

slippage in high space

2005-12-31 发布 2006-1-10 实施

青岛建设集团公司发布

目次

1. 前言 (2)

2. 特点 (2)

3. 适用范围 (2)

4. 工艺原理 (2)

5. 工艺流程及关键技术 (2)

6. 机具设备 (7)

7. 劳动组织及安全 (8)

8. 质量要求 (8)

9. 效益分析 (8)

10. 应用实例 (9)

1 前言

青岛流亭机场扩建二期航站楼工程屋面为72m跨曲面钢结构，该部分是影响总体施工进度及主体结构施工的关键和技术难点。由集团及置业公司项目部组成的课题组通过反复研究、论证，解决了大跨度钢结构、曲线轨道、不等标高、长距离滑移中的诸多技术难题，首创了其中的多项关键技术，并形成了大跨度钢结构累积--整体高空曲线滑移综合施工技术。该项技术成果于2003年12月28日通过青岛市科技局主持的成果鉴定，并获得2004年青岛市科技进步一等奖和建设部“中联重科杯”华夏科技三等奖。本工法是集团置业公司以“大跨度钢结构累积--整体高空曲线滑移综合施工技术”为核心技术，并通过推广应用、总结工程实践和进一步完善的基础上研究、编写形成的。

2 特点

2.1 技术先进，操作简单，控制有效。本工法采用了液压牵引、计算机控制曲线同步滑移及纠偏技术、近点牵引、刚性连接等多项能够减少滑移过程中大跨度钢结构及混凝土支撑结构附加应力的先进及创新性技术，可以有效地保证结构和施工的安全。

2.2 本工法综合应用了地面单元组装、分段吊装、高空拼装、曲线滑移的技术，其技术经济效果明显。

（1）减少了高空作业、增加了地面作业，能够有效地提高钢结构的工程质量；

（2）土建、安装等分项可以同步穿插施工，大大缩短了工期；

（3）可以减少大吨位吊车及混凝土结构加固的费用（仅增加了滑移箱梁和轨道），较大地降低工程成本。

3适用范围

本工法适用于在混凝土结构上建造的轴线平行的曲线或直线大跨度钢结构工程，也适用于其他轴线平行的大跨度钢结构工程。

4工艺原理

通过运用地面单元组装、分段吊装、高空拼装、曲线滑移的综合施工技术使土建、安装等分项工程与钢结构工程保持同步施工。

通过综合运用液压牵引、计算机控制、纠偏技术以及屋架间设刚性连接、近点牵引等减少结构附加应力、增加滑移稳定性的技术，保证了大跨度钢结构高空曲线滑移的同步性和稳定性，以及钢结构和混凝土支撑结构的安全。

5工艺流程及关键技术Array 5.1 施工顺序及工艺要点

主桁架施工前，需完成钢桁架及穹顶结构

的拼装平台和胎膜架，并在混凝土柱间安装滑

移钢箱梁。钢结构的总体工艺流程为：地面单

元组装→分段吊装→高空对接→曲线滑移→顶

升就位。

5.1.1 钢结构的散件运到现场后，在建筑物外侧

的拼装平台上进行地面整体组装（见图

5.1.1.1）。将1榀主桁架及穹顶结构，分别在各自的胎膜架上进行单元组装。

5.1.2 搭设空中对接拼装台架及滑移轨道。将地面拼装的主桁架分2段由300t履带式起重机吊装至滑移箱梁上，在拼装平台上进行空中对接。待对接点焊接基本完成后，起重机方可脱

钩，见图5.1.2.1。

5.1.3 主桁架拼装成形后，采用液压牵引系统，实施计算机控制下的高空曲线滑板滑移。第1榀主桁架高空拼接完成后，将其滑移到前一榀主桁架的位置（见图5.1.3.1），然后再吊装第2榀主桁架。在第2榀完成高空拼接后，分段吊装穹顶结构并安装钢支撑等构件，使其形成稳定的空间结构，然后再进行滑移。按上述顺序循环进行，直到完成全部屋面钢结构滑移就位。支撑、檩条等主要结构构件用起重机安装于主桁架上，随主桁架滑移就位。大跨度钢结构累积高空曲线滑移的施工顺序见图5.1.3.1。

5.1.4 全部滑移结束后，使用千斤顶将主桁架逐榀顶升就位，并撤除滑移轨道及箱梁。 5.2工艺流程

大跨度钢结构施工的工艺流程见图5.2.1.1。

及图5.1.3.1 钢结构累积—整体曲线滑移施工顺序

图5.1.2.1 钢结构分段吊装及拼装

图5.2.1.1 工艺流程

5.3 关键技术及操作要点

5.3.1 主桁架分段吊装

由于大跨度钢结构重量较大，应结合吊装机械的起重能力，将其分段吊装，并应通过计算确定每段吊点的数量和位置，吊装验算的内容还包括：构件的强度及变形、索具的选择、吊装机械的选择等。机场航站楼主桁架分为两段吊装，吊机站位端倒三角单片和梯形桁架作为段一，另段倒三角形桁架为段二，见图5.1.1.1。段一长度72.44m ，重量约47t ；段二的段长为68m ，重量约36t ，段一吊装见图5.3.1.1。

5.3.2 滑移箱梁、轨道、滑板设计及混凝土结构验算

（1）为了承受滑移过程的荷载，在混凝土柱之间设两道滑移钢箱形梁。经计算其强度、刚度满足要求，见图5.3.2.1。

（2）滑移轨道及滑板。滑道在整个水平牵引中起承重、导向和横向限制滑板水平位移的作用。每条滑道采用两根14＃

槽钢，槽口向下焊接于箱梁顶面上。滑道中心线分别向圆弧的内侧，偏离30mm ，以减小滑移过程中滑移单元自重对滑移箱梁的偏心影响，见图5.3.2.1。

根据工程主桁架跨度大、自重较大、不等标高曲线滑移有水平推力、加之滑移轨道沿轴线圆弧布置的特点，选择了滑板滑移的方法。滑板上设对支座底板限位的组合式挡块。滑板滑移的速度较慢，且均匀，能有效地减少滑移产生的结构附加应力，保证滑移的安全。

（3）滑移过程混凝土结构验算

由于高空不等标高曲线滑移对混凝土柱产生垂直及水平作用力。为了保证混凝土结构的安全，将滑移过程的荷载进行组合，应对混凝土柱做验算，混凝土柱的断面和配筋应能够满足滑移过程的要求。 5.3.3 计算机控制的曲线滑移

（1）液压牵引系统

液压牵引系统包括：液压牵引器，钢绞线、固定液压牵引器的反力架，液压泵站，动力

柜及相应计算机控制系统。

牵引力的计算：滑移单元由六榀主桁架、五榀穹顶及其他连接构件组成。整体自重约1000t 。滑板与滑道钢板间滑动摩擦系数设计值约0.13～0.15。此值参考类似工程实测值和实验值。根据滑板布置位置和总重分布，滑道承受最大压力出现位置，滑移牵引依据此荷载情况设计。

牵引钢绞线与滑板角度设为β′，牵引点位置到第一块滑板的转角为β，滑道对滑板底部和侧面的摩擦阻力分别设为F 底和F 侧，牵引力为F ，滑道对滑板的水平推力为N ，摩擦系数μ取0.15。液压牵引器两次设置位置条件相似，β′均为9.3°，以此进行如下计算：

β′×=+sin 6F N （1） )685(cos N F ++=′×µβ （2）

图5.3.1.1 主桁架吊装示意

47T

图5.3.2.1 滑移箱梁、轨道、滑板