CN100572713C - 大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法,第一阶段为将钢桁架的构件在地面组成分段吊装单元,沿建筑物一侧滑移初始位置架设高空拼装平台,在高空拼装平台上架设短滑道,并搭设挂索操作平台、纵向索盘平台、卷扬机和边滑道,再搭设支撑中滑道的固定支撑架,第二阶段为高空整榀拼装及挂索,第三阶段为同步带索累计滑移,先安装纵向索及上部索夹节点,再安装横向索及下部索夹节点,随后进行钢桁架带索累计滑移,直至就位,第四阶段为支座就位及钢桁架合拢。主要解决了使曲面大跨度双向张弦带索钢桁架低成本安全就位的技术问题,减少了大型吊装设备及工时、缩短了工期、减少了对钢桁架下看台等其它工程施工影响,可实现立体交叉施工。

Description

大跨度双向张弦桁架带^m计?骨移施工方法(一) 技术领域本发明涉及一种大跨度预应力张弦钢桁架的高空就位施工方法。(二) 背景技术国家体育馆是奥运会主场馆之一,其屋盖结构呈波浪形曲线,钢屋架为单曲面双向张弦桁架钢结构,钢屋架平面投影为两个矩形,纵向长195.5m,横向宽114m。其上弦为正交正放 的平面桁架,横向18榀,纵向14榀,网格间距为8.5m,钢屋架上弦的结构高度为1.518〜 3.973m。钢屋架下弦为双向预应力空间张拉索网,横向14榀,纵向8榀带索,横向为双索, 纵向为单索。整个桁架通过角部八个三向固定球铰支座、六个双向滑动球铰支座和七十个单 向滑动球铰支座支承在周边劲性钢筋混凝土柱顶。由于比赛馆跨度超大,钢屋架超长、超宽 、超重,还由于比赛馆四周有多层已先期施工的劲性钢筋混凝土框架看台,工期紧张,施工 总体安排需要组织立体交叉施工,因此,如何最大限度地减少对看台和其它后续工程的影响 ,省工省时地将屋架和双向预应力空间张拉索网安装在体育馆的承重结构之上,是施工中的 技术难题。传统的施工方法有以下几种:1、 高空散装方案:即在屋盖高度搭设支撑及操作脚手架,根据吊装设备能力将屋盖结 构分成小榀单元,吊至高空拼装的方法,施工简单,质量容易保证,尤其对于双向结构更易 保证各向桁架的拼装精度和质量。但由于本工程有地下室,空间高度大,四周有看台,所以 脚手架的搭设,楼板的支顶,不仅困难,而且工程量庞大;满堂脚手架也不利于交叉施工, 所以高空散装方案会严重影响工期和成本。2、 整体提升方案:是利用场地条件,场区中心采用整体提升方法,看台上部高空拼装;整体提升与散装方法相比,可以减少脚手架及拼装平台的高度,减少高空作业量,加快施工 进度,提高安全度。但地面低拼装平台的搭设同样因周边看台结构的存在受限而变得困难, 且很难做到一次拼装到位提升,于是需要较多的高空补拼。此方案脚手架照常存在,同时仍 需要部分高空拼装。3、 高空滑移方案:即在跨端搭设高空拼装平台,然后将屋盖逐步滑移到位,滑移到位 后再进行索体安装的方案,通常的滑移方法是沿建筑物的长轴方向纵向滑移,但因本工程的 屋架为曲面形状,纵向支座标高不同高,且呈竖曲线分布,所以沿纵向滑移就变成了曲线滑 移,滑移时桁架受力状态随屋架坡度变化,如此只能是单榀滑移,由于该屋盖是双向结构,所以滑移到位后另一方向的结构补拼也将是非常困难的,所以此方法难以实施。另外,根据工程的具体情况,比赛馆四周有多层已先期施工的看台斜梁,看台结构是主 体型钢混凝土框架的一部分,由于工期紧张,施工总体安排需要组织立体交叉施工,因此屋 架施工方法的另一难点是必须找到一种能最大限度地减少对其他后续工程影响的施工方法。 (三)本发明内容本发明的目的是提供一种大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法,主要解决使曲面 大跨度双向张弦钢桁架省工省时安全地带索累计滑移就位的技术问题,并同时解决减少工时 、縮短工期、减少对看台等其它工程施工影响、实现立体交叉施工的技术问题。本发明的目的是这样实现的:这种大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法,其特征在于分为钢桁架地面分段组装 和滑移支撑系统搭设、高空整榀拼装及挂索、同步带索累计滑移、双向预应力索分步对称张 拉四个阶段;(1) 、第一阶段施工步骤如下: 钢桁架的构件从工厂运至施工现场后在地面组成分段吊装单元:沿建筑物一侧滑移初始位置架设用于拼装钢桁架的高空拼装平台,高空拼装平台为两个 柱距宽,在高空拼装平台的外侧相对于横向索延长线的地面位置安装横向索盘;在高空拼装平台上架设沿滑移方向的短滑道,短滑道悬挑出高空拼装平台的内沿;紧邻高空操作平台的内边搭设高度低于高空拼装平台的挂索操作平台,在挂索操作平台 的一端外侧设置纵向索盘平台,在纵向索盘平台另一端上面设置巻扬机;在建筑物两跨端沿滑移轴向的柱顶部搭设边滑道;在两跨中间、沿滑移方向自第三根柱至倒数第二根柱之间搭设支撑中滑道的固定支撑架 ,中滑道架设在固定支撑架上,中滑道的高度低于边滑道,在中滑道与钢桁架之间由滑移胎 架支撑;(2) 、第二阶段施工步骤如下:a:将第一、二榀钢桁架吊装至高空拼装平台,在第一、二榀钢桁架之间连接桁架间杆件;b:然后使前两榀钢桁架向前滑移一个柱距,同时吊装第三榀钢桁架; C:在第二、三榀钢桁架之间连接桁架间杆件,拼装好三榀钢桁架;将第一榀钢桁架滑移出高空拼装平台至短滑道的悬挑处,将横向索的索端牵引到第一榀 钢桁架相应的铸钢节点处,将横向索的索端与相应的铸钢节点固定连接;前滑移一个柱距,同时吊装第四榀钢桁架,在第三、四榀钢桁架 之间连接桁架间杆件;e:当第三榀钢桁架滑出短滑道后,在该榀钢桁架的铸钢节点处向下垂直安装挂索钢撑杆;f:穿横向索,将横向索与索夹节点连接;(3) 、第三阶段施工步骤如下:当第四榀钢桁架滑出短滑道,安装钢撑杆后,先安装纵向索及上部索夹节点,再安装横 向索及下部索夹节点。使纵向索索端与索夹节点连接牢固,并进行纵向索预紧,随后进行钢桁架带索累计滑移, 如此循环,依次带索滑移后续的钢桁架;当钢桁架滑移到距滑移终端一个柱距时,将荷载转移至中滑道两侧的转换滑道和转换牛 腿上支撑;拆除第一榀钢桁架下面的滑移胎架,继续滑移,直至就位;(4) 、第四阶段施工步骤如下:当钢桁架整体滑移到位后,用千斤顶多点同时顶升钢桁架,在支座位置割除滑移轨道,填 塞支座的方法安装支座,完成钢桁架四周各铸钢节点与滑动支座的焊接;在滑移初始位置上的两榀钢桁架底部安装支座,进行原位拼装,并将横向索端部分别固 定在四周的固定支座上,并预紧;实现整个钢桁架合拢,完成钢桁架带索累计滑移施工。优选的技术方案:上述横向索经滚筒被牵引到第一榀钢桁架相应的铸钢节点处。上述纵向索预紧的预紧力为设计索力的20%。发明具有以下有益效果:通过合理假定、稳定分析、整体有限元分析及合理设置液压爬 向器的位置,改善滑移胎架的受力状态等方法,保证了滑移胎架的安全;解决了滑移过程中 推力的传递及滑动胎架的稳定性、方便撑杆、双向预应力索安装及拼装固定支撑架向滑动胎 架的转换等一系列难题。本发明采用纵向桁架沿横向累计滑移,然后张拉的技术路线。艮卩: 纵向桁架先在地面分段拼装,然后在高空组装平台上拼成整榀;组拼两榀后开始拼装节间横 向桁架构成滑移单元;向前滑移一个柱距。依次往复,逐跨组装纵、横向桁架,逐跨推进, 直至滑移到位,最后进行预应力索张拉。这种方法对吊装设备要求不高,减少了大量散拼临 时支撑架;减少大型机械设备使用数量,不需要满堂脚手架,縮小了高空作业范围,安全性 较好,且能最大限度地减少对屋盖下面施工作业面的影响,为交叉施工创造有利条件,可以 使体育馆机电管线安装、看台板施工与钢屋盖施工同步进行。本发明是一种沿建筑物短轴方向横向滑移的施工方法,SP:以建筑物的纵向(144.5m) 为跨度方向组装、滑移。滑移跨度大,滑移次数少,可以解决本工程曲面钢桁架滑移的特殊 情况,滑移轨道变成了水平、直线,可以由逐条滑移改为累计滑移。在平台上能先组成双向 结构,滑移时更接近设计状态;减少了滑移后的高空作业量,达到减少对其他工序的影响, 并能达到组织交叉施工的目的。本发明为最大限度减少屋盖施工对其他工序的影响,桁架滑移采取了带索滑移的方法, 纵向索适度张拉可提高滑移时桁架的刚度,对滑移有利,但带索给滑移增加了难度和工作量 。首先要增加安装撑杆和穿索的操作平台,本工程是在拼装平台的前面设置的。安装钢撑杆 和穿索需在桁架滑移出拼装平台后进行。因为钢撑杆和索的存在,中间滑道要降低,所以又 需要采用滑移胎架。预应力索钢撑杆最长为9.248m,滑移胎架的高度定为llm。这样中间支 撑变成了由26m高的滑道支撑架和llm高的滑移胎架两部分组成。由于中间滑道降低llm,使 本工程的滑移轨道为26. 754m(北)、26. lm(中)、33. 85m(南)三个不同标高,且差别很大。轨 道标高的不同及高滑移胎架的出现给滑移增加了很多困难。在中滑道,爬行器推力作用点的 标高为26. lm,拼装平台上对应支撑点(短滑道)的标高为36. 949ni,很显然在滑移时存在令 桁架转动的力偶。本工程为解决这一难题,首先是增加了辅助滑移胎架,并加强前部几个滑 移胎架的纵向整体刚度,使其能较好地向上传递水平推力,同时在组装平台处增加了同步助 推千斤顶,有效地避免了滑移中的上翘,保持滑移的稳定。体育馆屋盖因为滑移轨道标高不等,桁架不对称,所以滑移保持同步比较困难。本发明 采用了计算机控制液压滑移设备,液压牵引作业由计算机通过行程传感器进行闭环控制,实 现牵引的同步和负载的均衡。在滑移过程中出现滑道不同步时,通过单独加压顶推滞后滑道 的控制油泵方法,确保滑移至预定距离时,最大不同步距离控制在5mm以内;另外为防止桁 架结构侧向位移,将滑靴与南、北轨道间的挡块间隙控制在10mm以内。可实现对不等高,不对称桁架屋盖和双向预应力索体一步就位,同步控制,同时施工, 避免了钢桁架与索体分步施工,减少了工时,縮短了工期,减少了工程造价和施工成本。 (四)附图说明图1是实施例高空整榀拼装的钢桁架形状示意图; 图2是滑移支撑体系及滑道的平面结构示意图; 图3是在中滑道处滑移支撑体系立面结构示意图。 图4是挂索的示意图。图5是中滑道和滑移胎架位置的立体示意图。图6是本发明第二阶段施工步骤a的示意图; 图7是本发明第二阶段施工步骤b的示意图; 图8是本发明第二阶段施工步骤b的示意图;图9是本发明第二阶段施工步骤d的示意图;图10是本发明第二阶段施工步骤d的示意图。图中:l一高空拼装平台、2 —短滑道、3—检修平台、4一边滑道、5 —中滑道、6—横向 索盘、7—挂索操作平台、8—转换滑道、9一转换牛腿、IO —纵向索盘平台、ll一巻扬机、 12—滑移胎架、13 —固定支撑架、14一横向索、15—纵向索、16—柱、17—看台、18—滚筒 、19一钢桁架、20—焊接球节点、21—铸钢节点、22—挂索钢撑杆、23 —索夹节点。 (五)具体实施方式本发明的实施例参见图1-10,这种大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法分为钢桁 架地面分段组装和滑移支撑系统搭设、高空整榀拼装及挂索、同步带索累计滑移、支座就位 及钢桁架合拢四个阶段。(1) 、第一阶段施工步骤如下: 钢桁架的构件从工厂运至施工现场后在地面组成分段吊装单元。参见图2、 3、 4、 5,沿建筑物一侧滑移初始位置架设用于拼装钢桁架的高空拼装平台 1,高空拼装平台l为两个柱距宽,在高空拼装平台的外侧相对于横向索延长线的地面位置安 装横向索盘6。在高空拼装平台上架设沿滑移方向的短滑道2,短滑道悬挑出高空拼装平台的内沿。 紧邻高空操作平台的内边搭设高度低于高空拼装平台的挂索操作平台7,在挂索操作平台的一端外侧设置纵向索盘平台IO,在纵向索盘平台另一端上面设置巻扬机ll。在建筑物两跨端沿滑移轴向的柱顶部搭设边滑道4,边滑道4的方向为钢桁架短轴方向。 在两跨中间、沿滑移方向自第三根柱至倒数第二根柱之间搭设支撑中滑道的固定支撑架13,中滑道5架设在固定支撑架13上,中滑道5的高度低于边滑道4,在中滑道5与钢桁架19之间由滑移胎架12支撑。中滑道和滑移胎架位置参见图5。(2) 、第二阶段施工步骤如下:步骤a参见图6,将第一、二榀钢桁架吊装至高空拼装平台l,在第一、二榀钢桁架之间 连接桁架间杆件;步骤b参见图7、 8,然后使前两榀钢桁架向前滑移一个柱距,同时吊装第三榀钢桁架, 在第二、三榀钢桁架之间连接桁架间杆件,拼装好三榀钢桁架。钢桁架滑移出高空拼装平台1至短滑道2的悬挑处,将横向索 14的索端经滚筒18牵引到第一榀钢桁架相应的铸钢节点21处,将横向索14的索端与相应的铸 钢节点21固定连接。步骤d参见图9、 10,将前三榀钢桁架向前滑移一个柱距,同时吊装第四榀钢桁架,在第 三、四榀钢桁架之间连接桁架间杆件。步骤e参见图4,当第三榀钢桁架滑出短滑道后,在该榀钢桁架的铸钢节点处向下垂直安 装挂索钢撑杆22;步骤f参见图4,穿横向索14,将横向索14与索夹节点23连接。(3) 、第三阶段施工步骤如下-当第四榀钢桁架滑出短滑道,安装钢撑杆22后,先安装纵向索15及上部索夹节点23,再 安装横向索14及下部索夹节点23。使纵向索索端与索夹节点23连接牢固,并进行纵向索预紧,随后进行钢桁架带索累计滑 移,如此循环,依次带索滑移后续的钢桁架。'当钢桁架滑移到距滑移终端一个柱距时,将荷载转移至中滑道两侧的转换滑道8和转换 牛腿9上支撑。拆除第一榀钢桁架下面的滑移胎架,继续滑移,直至就位,完成整榀钢桁架的拼装,参 见图l。(4) 、第四阶段施工步骤如下:当钢桁架整体滑移到位后,用千斤顶多点同时顶升钢桁架,在支座位置割除滑移轨道,填 塞支座的方法安装支座,完成钢桁架四周各铸钢节点与滑动支座的焊接;在滑移初始位置上的两榀钢桁架底部安装支座,进行原位拼装,并将横向索14端部分别固 定在四周的固定支座上,并预紧;实现整个钢桁架合拢,完成钢桁架带索累计滑移施工。

Claims (3)

1.一种大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法,其特征在于分为钢桁架地面分段组装和滑移支撑系统搭设、高空整榀拼装及挂索、同步带索累计滑移、支座就位及钢桁架合拢四个阶段; (1)、第一阶段施工步骤如下: 钢桁架的构件从工厂运至施工现场后在地面组成分段吊装单元; 沿建筑物一侧滑移初始位置架设用于拼装钢桁架的高空拼装平台,高空拼装平台为两个柱距宽,在高空拼装平台的外侧相对于横向索延长线的地面位置安装横向索盘; 在高空拼装平台上架设沿滑移方向的短滑道,短滑道悬挑出高空拼装平台的内沿; 紧邻高空操作平台的内边搭设高度低于高空拼装平台的挂索操作平台,在挂索操作平台的一端外侧设置纵向索盘平台,在纵向索盘平台另一端上面设置卷扬机; 在建筑物两跨端沿滑移轴向的柱顶部搭设边滑道; 在两跨中间、沿滑移方向自第三根柱至倒数第二根柱之间搭设支撑中滑道的固定支撑架,中滑道架设在固定支撑架上,中滑道的高度低于边滑道,在中滑道与钢桁架之间由滑移胎架支撑; (2)、第二阶段施工步骤如下: a:将第一、二榀钢桁架吊装至高空拼装平台,在第一、二榀钢桁架之间连接桁架间杆件; b:然后使前两榀钢桁架向前滑移一个柱距,同时吊装第三榀钢桁架; c:在第二、三榀钢桁架之间连接桁架间杆件,拼装好三榀钢桁架; 将第一榀钢桁架滑移出高空拼装平台至短滑道的悬挑处,将横向索的索端牵引到第一榀钢桁架相应的铸钢节点处,将横向索的索端与相应的铸钢节点固定连接; d:将前三榀钢桁架向前滑移一个柱距,同时吊装第四榀钢桁架,在第三、四榀钢桁架之间连接桁架间杆件; e:当第三榀钢桁架滑出短滑道后,在该榀钢桁架的铸钢节点处向下垂直安装挂索钢撑杆; f:穿横向索,将横向索与索夹节点连接; (3)、第三阶段施工步骤如下: 当第四榀钢桁架滑出短滑道,安装钢撑杆后,先安装纵向索及上部索夹节点,再安装横向索及下部索夹节点; 使纵向索索端与索夹节点连接牢固,并进行纵向索预紧,随后进行钢桁架带索累计滑移,如此循环,依次带索滑移后续的钢桁架; 当钢桁架滑移到距滑移终端一个柱距时,将荷载转移至中滑道两侧的转换滑道和转换牛腿上支撑; 拆除第一榀钢桁架下面的滑移胎架,继续滑移,直至就位; (4)、第四阶段施工步骤如下: 当钢桁架整体滑移到位后,用千斤顶多点同时顶升钢桁架,在支座位置割除滑移轨道,填塞支座的方法安装支座,完成钢桁架四周各铸钢节点与滑动支座的焊接; 在滑移初始位置上的两榀钢桁架底部安装支座,进行原位拼装,并将横向索端部分别固定在四周的固定支座上,并预紧;实现整个钢桁架合拢,完成钢桁架带索累计滑移施工。
2, 根据权利要求l所述的大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工方法 ,其特征在于:上述横向索经滚筒被牵引到第一榀钢桁架相应的铸钢节点处。
3, 根据权利要求1或2所述的大跨度双向张弦桁架带索累计滑移施工 方法,其特征在于:上述纵向索预紧的预紧力为设计索力的20%。
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