屋面桁架鋼結(jié)構(gòu)液壓同步頂推滑移施工技術(shù)

李富 陳光

1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518045；2.中建二局陽(yáng)光智造有限公司 廣東 河源 517000

1 工程概況

屋面桁架由南北向布置的H型鋼次梁及鋼拉桿將11榀東西向H型主桁架連接成為整體結(jié)構(gòu)。單榀主桁架跨度為34.5m，單榀主桁架重量約為32噸，屋面桁架南北向整體結(jié)構(gòu)跨度為53.6m，屋面桁架總重量約為400噸。主桁架上弦桿中心安裝標(biāo)高為33.395m，主桁架下弦桿中線標(biāo)高為30.255m[1]。

2 工程重難點(diǎn)

單榀桁架外觀幾何尺寸約為3.6m×34.5m，重量為32噸。塔吊起重性能不滿足于整榀桁架吊裝就位且大型吊裝設(shè)備無(wú)法上屋頂樓板。

在主體東段三層（20.90m）樓板上搭建拼裝平臺(tái)，使混凝土結(jié)構(gòu)合理受力，避免樓層板遭到破壞，保障結(jié)構(gòu)安全。

鋪設(shè)滑移軌道時(shí)要嚴(yán)格控制軌道表面水平，使用全站儀進(jìn)行定位放線，保證軌道絕對(duì)平行及側(cè)擋塊間距，以防在滑移過(guò)程中出現(xiàn)“啃軌”現(xiàn)象。

桁架桿件數(shù)量多，拼裝過(guò)程要保證桁架結(jié)構(gòu)尺寸精度，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的現(xiàn)象[2]。

3 施工思路

在C區(qū)主體東段三層（20.9m）樓板上利用支撐胎架搭設(shè)拼裝平臺(tái)，將整榀桁架進(jìn)行合理分段，以滿足使用塔吊拼裝施工。

屋面桁架東西兩側(cè)邊緣分別是A-54軸線與A-58軸兩條混凝土梁，梁截面分別為1300×2200mm、800×2200mm，利用這兩條混凝土大梁，在梁頂布置滑移軌道。

桁架拼裝完成后，采用液壓頂推滑移的方式向就位處頂推，11榀主桁架分為5個(gè)分塊滑移就位，兩兩分塊滑移就位后即可補(bǔ)其間次梁[3]。

4 桁架施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 桁架拼裝施工技術(shù)

4.1.1 桁架結(jié)構(gòu)分段。屋面桁架結(jié)構(gòu)共11榀相同形式的主桁架構(gòu)成，每榀桁架加工分為6段，其中桁架加工最重段為跨中段，重量約為5.4噸，長(zhǎng)度約為15m；腹桿為嵌補(bǔ)段中最重為0.65噸。

4.1.2 拼裝支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)。屋面桁架單榀桁架重約32t，長(zhǎng)度約35m，跨中高度約3.5m，桁架安裝底標(biāo)高為30.030m，在主體東段三層板（20.90m）上利用胎架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及H型鋼搭設(shè)拼裝平臺(tái)，桁架拼裝底標(biāo)高為30.600m。

為避免桁架結(jié)構(gòu)拼裝時(shí)由于自重產(chǎn)生荷載直接作用于三層樓板上，采用“底部架空式分配梁架空”技術(shù)，提前在混凝土梁頂預(yù)埋埋件，控制預(yù)埋件頂面標(biāo)高高于板面標(biāo)高20～30mm，將底部分配梁調(diào)平后與預(yù)埋件固定焊接，再將胎架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)落于分配梁頂，即可將拼裝過(guò)程產(chǎn)生的荷載全部傳遞作用于混凝土梁。

桁架結(jié)構(gòu)拼裝過(guò)程采用Midas GEN有限元程序仿真分析，荷載組合選用1.2DL，DL為結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重。

圖1 格構(gòu)支撐材料、截面及受力分析

分析結(jié)果表明桁架拼裝過(guò)程，結(jié)構(gòu)單元強(qiáng)度、剛度滿足受力要求。

4.2 液壓頂推滑移施工關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 液壓同步頂推滑移原理?！耙簤和巾斖苹萍夹g(shù)”采用液壓頂推器作為滑移驅(qū)動(dòng)設(shè)備。液壓頂推器采用組合式設(shè)計(jì)，后部以頂緊裝置與滑道連接，前部通過(guò)銷軸及連接耳板與被推移結(jié)構(gòu)連接，中間利用主液壓缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)頂推力。

液壓頂推器與被推移結(jié)構(gòu)通過(guò)銷軸連接，傳力途徑非常直接，啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)延時(shí)，動(dòng)作精確度好。由于其反力點(diǎn)為步進(jìn)頂緊式接觸，不會(huì)在滑移過(guò)程中產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，所以同步控制效果更好。步進(jìn)式的工作過(guò)程，使得同步誤差在每個(gè)行程完成后自然消除，無(wú)累積誤差，同步精度很高。

液壓頂推器的頂緊裝置具有單向鎖定功能。當(dāng)主液壓缸伸出時(shí)，頂緊裝置工作，自動(dòng)頂緊滑道側(cè)面；主液壓缸縮回時(shí)，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動(dòng)。

4.2.2 液壓同步頂推滑移控制要點(diǎn)。兩條滑移軌道兩側(cè)的側(cè)擋塊的起始安裝位置應(yīng)在同一軸線位置處，并在每條軸線位置處重新設(shè)置起始點(diǎn)，以減小安裝累積誤差，滿足滑移同步性的要求；通過(guò)計(jì)算機(jī)人機(jī)界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、順控（單行程動(dòng)作）、手動(dòng)控制以及單臺(tái)頂推器的點(diǎn)動(dòng)操作，從而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)整體滑移安裝工藝中所需要的同步滑移、安裝就位調(diào)整、單點(diǎn)毫米級(jí)微調(diào)等特殊要求。

4.2.3 滑移軌道設(shè)計(jì)。本次滑移施工共設(shè)置兩條滑移軌道，分別設(shè)置在A-54軸線和A-58軸線上，軌道中心線與梁中心線重合。滑移軌道在桁架結(jié)構(gòu)滑移過(guò)程中，起到承重、導(dǎo)向作用。

軌道由16a槽鋼、側(cè)擋塊及預(yù)埋件組成，單條軌道長(zhǎng)度為47.5m，在混凝土梁澆筑前需預(yù)埋埋件，用以焊接固定滑移軌道。側(cè)擋塊起直接抵抗頂推反力及滑移精度控制的作用。

4.2.4 滑移支座和頂推點(diǎn)設(shè)計(jì)。本工程主桁架共有11榀，滑移施工將兩兩桁架分為一個(gè)分塊，共分成5個(gè)滑移分塊。待分塊五拼裝完成后向前頂推滑移，留出“桁架11”拼裝位置，“桁架11”與分塊五拼組成整體后，再整體滑移就位。

單個(gè)滑移分塊設(shè)置2個(gè)頂推點(diǎn)，通過(guò)耳板及滑移支座將桁架與液壓頂推器進(jìn)行連接。

4.2.5 滑移支座受力分析?；浦ё?jié)點(diǎn)分析采用ANSYS有限元程序仿真分析,基本荷載組合：1.4LL；LL為反力。注：取反力為680/4=170KN，LL：170KN，1.4LL：238KN 進(jìn)行有限元分析[4]。

根據(jù)計(jì)算，牛腿最大應(yīng)力為130MPa<295MPa，最大變形為4.2mm。整個(gè)計(jì)算模型符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本工程屋面桁架鋼結(jié)構(gòu)采用液壓同步頂推滑移的方法進(jìn)行施工，解決了吊裝設(shè)備覆蓋范圍不足的情況，并且桁架拼裝過(guò)程與桁架間次梁補(bǔ)桿可同時(shí)進(jìn)行施工，大大節(jié)省了項(xiàng)目工期。

采用液壓同步頂推滑移技術(shù)進(jìn)行安裝，能夠有效地保證整個(gè)安裝過(guò)程的穩(wěn)定性及安全性，希望本工程中所應(yīng)用的施工技術(shù)，能為類似鋼桁架工程施工提供一定的借鑒與參考。

圖2 滑移支座模擬計(jì)算分析