大跨度屋盖钢结构胎架滑移施工工法

'大跨度屋盖钢结构胎架滑移工法申报资料中建三局钢结构建筑安装工程公司深圳建升和钢结构建筑安装工程有限公司13 大跨度屋盖钢结构胎架滑移工法一、前言随着国民经济的腾飞，大跨度空间结构蓬勃发展，建筑师的设计越来越大胆，表现在：跨度越来越大，造型越来越新颖、别致，结构越来越复杂。同时现代人生活节奏增快，市场条件瞬息万变，导致业主对工期的要求也越来越高。传统的施工工艺已无法满足施工的需要，各施工单位采取各种手段进行施工改革：增加大型机具设备，改革管理体制，增加劳动力及劳动时间，但所有这些方案都无法使施工条件得到根本上改变。于是施工工艺上的变革成为必然，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。深圳建升和钢结构建筑安装工程有限公司近年来不断的在这些工艺的基本思路上，结合了工程本身的特点推陈出新。99年通过分段高空组装、分片桁架滑移工艺成功安装了深圳机场二期扩建航站楼并获得了国家级工法后，又分别于99年和2002年采用胎架滑移工艺和曲线整体滑移工艺成功施工了沈阳桃仙机场航站楼和广州新白云机场航站楼，总结了一整套关于不同施工条件下滑移施工的思路和方法。本胎架滑移工法就是以桃仙机场为蓝本制作的。二、工艺特点2．1大跨度桁架体系直接就位在设计位置，支座安装精度易于保证。2．2行走式塔吊和胎架沿同一方向同步退吊。整个屋盖钢结构吊装仅由两台以下行走式塔吊和一组胎架即可完成。13 2．3可充分利用桁架下部的楼面或地面结构，降低了结构的安装高度，同时不需要大量的脚手架及脚手架搭拆人员，降低了设备投入成本。2．4采用该工艺使屋盖钢结构的吊装、组对、焊接、测量校正、油漆等工序都可在同一胎架上重复进行，即可提高屋盖的安装质量、改善施工操作条件，又可以增加施工过程中的安全性。三、适用范围本工法适用于复杂支承条件的大跨度单跨、多跨空间桁架或网架结构，最适用于跨度不超过两个行走式塔吊臂长之和、多榀桁架相同、单榀桁架重量大、支座情况较为复杂的空间桁架、网架体系。四、工艺原理大跨度屋盖钢结构胎架滑移工法概括起来是：结构直接就位在设计位置，垂直起重设备和胎架沿屋盖结构组装方向单向移动，通过滑移胎架和行走吊机完成屋盖结构的安装。将屋盖钢结构按照榀数和网格数分成若干单元，单元可在胎架移走后形成稳定的受力体系，在满足此条件下尽量减少每单元桁架及网格数，但不得少于两榀桁架或两个网格；各单元按照吊车的起重能力又分为若干段。沿桁架垂直方向设置行走式塔吊和胎架滑移的轨道。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，通过卷扬机牵拉将胎架移动到屋盖单元的设计位置。吊机行走至组装单元就近位置，顺次将需要的分段吊装至滑移胎架上，拼装焊接成单元后，拆除滑移胎架支撑，将组装单元直接落放在设计支座位置。13 以卷扬机为动力源，通过滑轮组将胎架沿轨道空载滑移至下一组装单元位置，通过调节、修改形成下一单元的组装胎架，与楼面或地面做临时固定。塔吊行走至本组装单元就近位置拉点处牵拉进行等标高滑移，待滑移单元滑移到设计位置后，拆除滑移轨道，固定支座。如此逐单元拼装，分片滑移，直至完成整个屋盖的施工。概括起来该工法为：高空分片组装、单元整体滑移、累积就位的施工工艺。13 五、工艺流程滑轨布置牵拉机具准备滑移胎架安装吊机准备结构单元分段吊装结构单元脱离滑移胎架滑移胎架至下一结构单元拼装位置倒运滑轨系统修改胎架满足该单元结构拼装吊装两个单元间结构吊机退移至下一单元就近位置吊装上一单元屋面板等拆除轨道及胎架拆除塔吊及收尾测量、校正安装、螺栓连接、焊接滑移工作流程图13 六、施工要点6．1滑移胎架的设计、制作、安装及稳定性控制6．1．1滑移胎架竖向支撑体系可采用格构式型钢柱、桁架体系，也可采用普通钢管脚手架，胎架及钢格构架应具有足够的强度和刚度。经计算可承担自重、拼装桁架传来荷载及其他施工荷载，并在滑移时不产生过大的变形。6．1．2胎架设计需要易于搭拆，必要时根据高度作成标准节，可通用。6．1．3胎架的下部底盘需要用型钢或钢管作成，整体胎架固定在铺设于楼面的型钢格构架上刚度满足胎架空载滑移的需要，底盘下部设有滚轮可在楼面、地面布置的轨道上滚动滑移。详见图。6．1．4滑移胎架可在每一个连接上部结构拼接点处单独设置，也可通过通过过渡胎架及横杆连成整体。13 6．1．5滑移胎架的胎架的顶部平台既可作为支撑平台，同时可兼做操作平台，面积根据操作空间定。6．2滑移轨道的设计、铺设和倒运6．2．1滑移轨道沿屋盖结构下部的楼面（地面）通长设置。但因为滑轨可倒运，使用时只需要同时铺设满足三个单元安装的滑轨长度。材料按三个结构单元长度准备。6．2．2根据上部荷载和楼面（地面）承载力确定楼面（地面）是否需要加固处理。胎架滑移轨道尽量设计在下部有梁的位置，避免直接铺设于楼板上。6．2．3滑移轨道采用普通铁轨，选型根据上部荷载确定。6．2．4为了缓冲摩擦力对下部结构的影响，可在滑轨下部铺设枕木，枕木的间距根据滑移荷载和铁轨选型计算确定。6.3多头牵拉同步控制在本工工法的滑移方案中采用二台以上卷扬机设计的牵拉轴线处同时牵拉的牵拉系统，如因牵拉支座处摩阻力及牵拉力不同影响滑移同步，施工就应采取相应的措施来保证滑移同步。6．3．1采用二台以上改装卷扬机，设计专用的控制柜，多台卷扬机既可以同时启动，又可以单独工作纠偏。6．3．2在滑移轨道上设置刻度标尺。每5cm一格，1m为一大区格，各柱间为一个控制单元，多条轨道上同时向卷扬机控制总台报数，如不同步值超出限值，即可作相应的停滑处理。6．3．3合理设计滑轮组机构，在减小单绳牵拉力的同时，尽量减小各台卷扬机牵拉力的差距。6．4变形观测6．4．1结构下挠变形观测13 在每榀桁架组装完毕之后，对所有观测点位进行第一次标高观测，并做好详细记录，待主桁架脱离承重架之后，再进行第二次标高观测，并与第一次观测记录相比较，测定主桁架的变形情况。6．4．2承重胎架沉降变形观测由于主桁架静荷载及脚手架自重影响，组装胎架将出现不同程度的沉降现象，需在主桁架标高控制时作相应的调节对策.即根据胎架的沉降报告相应的进形标高补偿,以保证主桁架空间位置的准确性.6．4．3组装胎架倾斜变形观测:为保证测量平台上所测放中心线，控制节点在水平位置上的准确性，每次单元组装滑移完毕之后，需通过激光铅直仪将楼地面已经做好永久标记的激光控制点垂直投测到测量操作平台上。建立新的单元组装测控体系，并用全站仪进行角度和距离闭合。6．5计算与分析6．5．1结构稳定性分析根据结构单元的划分进行单元结构的计算分析，分析组装、拆除滑移胎架前后、连接结构完成前后的单元受力，必要时增加临时支撑体系以增加其稳定性。6．6．2胎架的承载力计算根据施工方案的要求单元拼装胎架需要承担桁架荷载、施工临时活荷载及脚手架胎架自重。滑移时还需要根据滑移速度进行惯性力和风荷载的计算。以此为根据进行胎架构件设计、滑移轨道布设、底盘设计和牵引设备布置。6．5．3楼面承载力验算：以设计要求楼面允许活荷载为极限荷载，如胎架传至楼面荷载超过此极限，需要对楼面进行加固。加固可采用钢管支撑，钢管布置及选型根据计算定。13 七、主要机具、设备行走式塔吊或履带吊：一台或两台卷扬机：改装单门滑轮：2T，5T，10T双门滑轮：2T，5T，10T螺旋千斤顶：10T，30T倒链：2T，5T，10T拼装胎架脚手架钢管及连接件：至少可拼装二榀桁架或二个网格的网架。八、劳动力配备劳动力需要根据工程的用钢量、面积、结构规模和允许展开的作业面，下表为工程量为2000t左右的劳动力需求建议：序号类别单位数量1管理人员人152铆工人304电焊工人105架子工人156油漆工人127电工人38测量工人49探伤人210机操工人611起重工人1012普工人33合计人14013 九、质量控制9．1滑移过程的质量控制9．1．1控制卷扬机转速，保持滑移速度在30cm/min以下，尽量减小动态对结构的影响。9．1．2同步控制及水平偏差控制各滑移支座轴线偏移≥控制目标时发出警告≥计算极限偏移量时停滑各轴线支座间不同步≥50mm时不间断修正≥100mm时停滑胎架滑移时，滑移单元到位前应采取限位措施，限位精度控制在10mm以内。9．2结构单元拼装精度控制结构单元安装允许偏差序分项允许偏差（mm）1主架支座中心偏移L/3000且≤302相临支座高差L1/900且≤303支座最大高差304主架纵向、横向长度±L/2000且≤±305单元间距L/20006跨中垂直度H/2507杆件弯曲矢高L2/100013 9跨中下挠L/2509．3结构单元的稳定控制在胎架滑移施工时，胎架需要重复使用，因而在屋盖未形成整体结构，就将胎架撤离结构单元，尤其是开始施工时的第一个单元，结构单元往往稳定行不足，需要加强控制。9．3．1进行结构分析，在结构稳定的基础上进行结构单元划分。9．3．2将单元结构桁架及网格间所有结构连接件全部连接好，支座按设计要求进行固定好后，方可将滑移胎架滑走。9．3．3如结构单元无法满足稳定要求，按照设计进行加固。9．3．4安装第一个单元时，在结构单元两侧（刚度较弱方向）增加数道缆风，以增加结构稳定和抗风能力。必要9．3．4必要时需要对薄弱结构进行应力—应变测试：通过计算分析选择主要受力构件、焊接节点、临时加固构件、临时支撑构件作为测试对象，进行焊接、支座安装、胎架支撑拆除前后过程的应力-应变测试。以控制胎架滑移后未形成整体屋盖局部结构单元是否满足受力要求。应力测试采用数据采集系统配备打印机，测点编号并与数据采集系统接好，进行滑移全过程的应力监控，计算机控制系统每30秒钟自动采集一组数据，如发现应力值有超过限定值的，通报指挥台，采取相应措施，选各测点应力较大、较小及突变数据组打印。十、安全注意事项因本工法有高空作业，大吨位、大体积构件运动作业的特点，因此施工中除严格执行国家及地方有关安全操作规程外，还应认真个贯彻执行下列特殊的安全保证措施：13 10．1组装胎架是本工法实施的主要场所之一，滑移单元的组装、焊接、测量、油漆均在胎架上完成。因此，拼装胎架应连成整体，使其强度、刚度、稳定性均可满足施工操作及安全需要，各胎架间铺设走道板，胎架及走道板下满铺安全网。10．2胎架滑移前，应认真检查各部位，以防局部产生障碍，影响结构和胎架滑移，导致结构产生过大内力和造成人员伤亡。10．3滑移时应派专人对滑移过程的轨道、滑移单元的变形，滑移单元的水平偏移，各牵拉点的同步偏差进行观测，发现问题及时处理。10．4钢结构是良好导电体，四周应接地良好，施工用的电源线必须是胶皮电缆线，所有电动设备应装漏电保护开关，严格遵守安全用电操作规程。10．5滑移过程中如遇台风、大雨等恶劣气候影响时，应中断滑移，将支座点锁固在最近的柱顶。十一、工程实例及效益分析沈阳桃仙机场航站楼扩建之主航楼钢屋盖大跨度曲线空间桁架安装，采用了塔吊退吊，胎架滑移工艺，现工程已顺利完工，由于采用了该胎架滑移方案使本工程无论在经济效益、提高技术水平，还是在缩短工期等诸方面都取得了明显的效果。1、可将总长96.4m桁架安装速度提高到三天两榀。仅用93天完成了23榀主桁架,近3000t钢结构安装。节约了工期，为沈阳桃仙机场2000年底投入运营争取了时间，奠定了基础。2、根据现场施工条件与散装、整榀吊装、桁架滑移等方法相比，可将施工开资降低到最低限度，节约了施工投入资金126万元，取得了明显的经济效益。13 1、根据查新资料表明，沈阳桃仙机场航站楼屋盖胎架滑移工艺在我国属首次应用，因而施工中无类似的工程可以借鉴，本工程的顺利完成，将添补我国此项施工工艺的空白，为今后类似工程的施工提供理论依据和实际操作方法。13'