CN101177956B - 柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法包括如下步骤：(1)在支撑柱上布置轨道梁：将承重轨道固定安装在支撑柱上，将顶推轨道布置在承重轨道的两侧；(2)对滑移结构进行高空滑移：将滑移结构置于承重轨道上方，并使滑移结构的底面直接与承重轨道的上表面相接触；将驱动设备安装在顶推轨道上，并让驱动设备与所述的滑移结构相连；启动驱动设备，顶推滑移结构在承重轨道上滑移到位；(3)割除支撑柱上的轨道梁，并将支撑柱与滑移结构固定连接，完成施工。本发明的施工设备包括承重轨道、顶推轨道和驱动设备，顶推轨道设置在承重轨道面的两侧，构成分离式轨道；驱动设备的一端与顶推轨道相连，另一端用于与滑移结构相连。

Description

柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备

所属技术领域

本发明涉及一种对建筑结构进行高空滑移的施工方法及其设备，特别涉及一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备。

背景技术

目前，体育馆、剧场、停机坪或博物馆等大跨度空间结构的土建、钢结构、装修及设备安装的工程量都较大，上部屋盖结构如果采用高空滑移的施工方法，可以与其他土建工程平行作业，缩短施工总工期。另外，利用高空滑移的方法进行施工时，屋盖结构的拼装平台设置在建筑物的室外，屋盖结构的起重及拼装设备相对集中，特别对于在场地狭小或需跨越其他结构、设备等而引起的起重设备无法进入施工时更为合适。

在以往的高空滑移工程中，参见图1、图2，轨道梁包括竖向承重的轨道和水平顶推的轨道，简称承重轨道1和顶推轨道2，承重轨道1固定在支撑柱3上，顶推轨道2直接固定安装在承重轨道1上，而滑移结构4通过滑靴9支撑在顶推轨道2上，将驱动设备5a安装在顶推轨道2上，启动驱动设备5a，滑移结构4通过滑靴9与顶推轨道2的接触而进行滑移。在滑移的过程中，滑移结构4并不与承重轨道1直接接触。将整个滑移结构顶推到位后，首先割除支撑柱上的顶推轨道2，在承重轨道1与滑移结构4底面之间补装一段支撑柱，使支撑柱达到设计标高，当所有的支撑柱与滑移结构形成可靠连接后，割除滑靴9、顶推轨道2和支撑柱3间的承重轨道。

上述对建筑结构进行高空滑移的方法具有以下缺陷：

(1).滑靴的下端与顶推轨道接触，而滑移结构位于滑靴之上，支撑柱并没有直接与上部滑移结构接触，结构滑移到位后，支撑柱与上部滑移结构连接的施工工序复杂，耗费大量的时间、人力和物力；

(2).在以往高空滑移工程中，尤其是大吨位结构的高空滑移，承重轨道的受力模式为点接触式，在滑移过程中承受较大的荷载峰值，为了保证其具有足够的强度、刚度和稳定性，轨道梁截面需要较大的几何尺寸，结构笨重。随着结构跨度和自重的增大，滑移支撑系统中轨道梁及支撑柱的要求也相应提高，因此支撑系统的投入占整个工程总造价的比例增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备，有效避免了滑移过程承重轨道受力集中，降低对承重轨道的要求，提高施工过程的安全性，且滑移效率高、施工便利，支撑系统投入费用低。本发明的一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法可以通过以下的技术措施来实现，具体包括如下步骤：

(1).在支撑柱上布置轨道梁，轨道梁包括承重轨道和顶推轨道：在用来安装承重轨道的每根支撑柱的两侧分别安装钢牛腿，使钢牛腿的上翼缘顶面与支撑柱的顶面平齐；然后将承重轨道分段安装在支撑柱间，将每段承重轨道的两端分别与位于该段承重轨道两侧的钢牛腿对接固定，从而将承重轨道固定安装在支撑柱上，并使承重轨道的顶面、钢牛腿的上翼缘顶面和支撑柱顶面标高相等，将顶推轨道布置在承重轨道的两侧；

(2).对滑移结构进行高空滑移：将滑移结构置于承重轨道上方，并使滑移结构的底面直接与承重轨道的上表面相接触；将驱动设备安装在顶推轨道上，并让驱动设备与所述的滑移结构相连；启动驱动设备，顶推滑移结构在承重轨道上滑移到位；

(3).割除支撑柱上的轨道梁，并将支撑柱与滑移结构固定连接，完成施工。

本发明还可以作以下改进，所述的步骤1中，在用来安装承重轨道的每根支撑柱的两侧分别安装钢牛腿，使钢牛腿的上翼缘顶面与支撑柱的顶面平齐；然后将承重轨道分段安装在支撑柱间：将每段承重轨道的两端分别与位于该段承重轨道两侧的钢牛腿对接并相固定，并使承重轨道的顶面、钢牛腿的上翼缘顶面和支撑柱顶面标高相等，由于滑移结构的底面与承重轨道的顶面直接接触，从而可以实现滑移结构的等标高滑移。

本发明可以作进一步改进，所述的步骤2中，可以对滑移结构进行单条滑移，即将滑移结构分成若干个滑移结构单元，分别将每一个滑移结构单元独立滑移到设计位置。

当采用单条滑移施工时，如单条滑移结构单元拼接容易造成轴线偏差，或单条滑移结构单元的强度、刚度或稳定性不能满足滑移要求时，对滑移结构进行的滑移方法还可以是逐条累积滑移，步骤如下：首先组装第一个滑移结构单元，将其置于承重轨道的上方，并使滑移结构单元的底面直接与承重轨道的上表面相接触；将驱动设备安装在顶推轨道上，并将驱动设备与所述的第一滑移结构单元相连；启动驱动设备，顶推滑移结构单元在承重轨道上滑移到第一次滑移目标位置；然后组装第二个滑移结构单元，增设驱动设备，与第二滑移结构单元相连，再启动驱动设备，顶推两个滑移结构单元进行累积滑移到第二次滑移目标位置；依此类推，完成全部滑移结构单元的累积滑移，将整个滑移结构顶推到设计位置。

所述的步骤1中，至少安装两条轨道梁，即在所述的支撑柱上至少安装两条承重轨道，并在每条承重轨道的两侧安装顶推轨道，以实现对滑移结构进行整体顶推滑移，并在滑移过程中对结构进行纠偏，即通过控制驱动设备来保证滑移结构一直沿着轨道梁的轴线进行滑移。轨道梁安装完毕后，转入步骤2。

本发明所述的支撑柱可以为钢柱、混凝土柱或钢管(钢骨)混凝土柱；所述的滑移结构可以为钢桁架，还可以为空间网格结构、张弦结构等。

本发明的一种柔性轨道分离式顶推滑移施工设备可以通过以下的技术措施来实现：它包括承重轨道、顶推轨道和驱动设备，其特征在于在用来安装承重轨道的每根支撑柱的两侧分别安装有钢牛腿，钢牛腿的上翼缘顶面与支撑柱的顶面平齐；承重轨道分段安装在支撑柱间，每段承重轨道的两端分别与位于该段承重轨道两侧的钢牛腿对接固定，从而使承重轨道固定安装在支撑柱上，并使承重轨道的顶面、钢牛腿的上翼缘顶面和支撑柱顶面标高相等；承重轨道的腹板二侧面上安装有间隔排列、并与该腹板侧面垂直的竖向的加劲板，所述加劲板伸出至承重轨道的宽度范围之外，它们的顶面设置为水平面，在上述的所有加劲板外伸部分的顶面上固定安装有沿承重轨道长度方向通长布置的支撑平板，所述的顶推轨道固定安装在该支撑平板上并位于承重轨道面的两侧，而不在承重轨道上方的轨道面上，构成分离式轨道；所述的驱动设备的一端与顶推轨道相连，另一端用于与滑移结构相连。

本发明所述的承重轨道的二侧面上还设有间隔排列的加劲板，且加劲板伸出至承重轨道的宽度范围之外，所述的顶推轨道在承重轨道两侧的加劲板上方对称布置。

本发明可以作如下改进，所述的承重轨道可以是型钢梁，如H型钢，在所述的承重轨道的腹板二侧面上安装有与该腹板侧面垂直的竖向加劲板，且加劲板伸出至承重轨道的宽度范围之外，各加劲板的外伸部分顶面相平齐；在加劲板外伸部分的顶面上还安装有沿承重轨道长度方向布置的支撑平板，所述的顶推轨道固定安装在该支撑平板上。所述的承重轨道还可以是箱形或工字形钢梁等。

本发明所述的承重轨道与顶推轨道相分离，使得承重轨道的上表面与滑移结构的底面，即滑移面直接接触，从而使承重轨道承受均布荷载，极大地降低承重轨道的荷载峰值，即可以将承重轨道设置为较为柔性的轨道，充分利用滑移结构自身的刚度调节自重荷载在支撑体系的分配，滑移结构在滑移过程中不依赖轨道梁传递竖向荷载，竖向荷载直接传递到滑移系统的支撑柱上，从而降低了对轨道梁刚度的要求，降低成本。

本发明所述的驱动设备采用液压爬行器，所述的液压爬行器的一端设有楔型夹紧座，与顶推轨道相连，楔型夹紧座上还连接有液压油缸，液压油缸用于与滑移结构相连。启动液压爬行器，利用与楔型夹紧座相连的液压油缸驱动滑移结构进行滑移。采用自平衡顶推技术，参见图13，即滑移结构对承重轨道的摩擦力F2与楔型夹紧座对顶推轨道的作用力F1大小相等，方向相反，实现轨道梁和滑移结构间水平内力自平衡。在顶推滑移过程中，下部支撑柱只承受竖向荷载，极大降低了对支撑柱的要求。

与现有技术相比，本发明的优点是：

在本发明采用柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备，具有以下优点：

(1).承重轨道面与顶推轨道分离，改现有技术中承重轨道与滑移结构之间的点接触为面接触，使承重轨道承受均布荷载，降低承重轨道的荷载峰值，轨道设置为柔性轨道，从而降低了对轨道梁刚度要求，可以在很大程度上减小承重轨道梁的截面，在滑移距离大的工程中，可以大幅节省轨道的钢材用量，具有极佳的经济效益。

(2).承重轨道与结构滑移面之间实现面与面的接触，在滑移过程中承重轨道和结构接触滑移面的摩擦力分布均匀，极大地提高了滑移效率，减小结构的磨损程度，同时便于驱动设备在滑移结构上的灵活分散布置。

(3).对承重轨道滑移面与结构滑移面进行等标高设计，结构滑移到位后即就位于设计标高，滑移结构直接与自身支撑结构连接，轨道梁的拆除不会对结构产生影响，施工便利。

(4).轨道梁和滑移结构水平内力自平衡，在顶推滑移过程中下部支撑柱只承受竖向荷载，极大降低支撑柱的要求，支撑结构投入费用低。

(5).充分利用结构自身刚度大的特点，滑移结构在滑移过程中自身刚度和稳定性得以满足，提高施工过程的安全性。

附图说明

图1是利用现有技术的轨道梁对结构进行滑移的示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是现有技术的轨道梁对结构进行滑移的效果图；

图4是应用本发明所述的滑移施工方法对结构进行滑移的示意图；

图5是图4的B-B向剖视图；

图6是本发明中将承重轨道与支撑柱等标高布置的放大分解示意图；

图7是图6的C-C向剖视图；

图8是本发明实施例中拼装第1个滑移结构单元的示意图；

图9是本发明实施例中第1个滑移结构单元滑移到第一次滑移目标位置及拼装第2个滑移结构单元的示意图；

图10是本发明实施例中第1、2个滑移结构单元滑移到第二次滑移目标位置及拼装第3个滑移结构单元的示意图；

图11是本发明实施例中整个滑移结构滑移完毕的示意图；

图12是本发明实施例中的钢桁架分解效果图；

图13是本发明实施例中的施工设备工作时的受力分析示意图。

具体实施方式

本发明的实施例如图4～13所示，对具体实施方式作进一步详细描述。

如图4～13所示的一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备是本发明实施例之一，其建筑物的总建筑面积约66280m²，建筑总高度为44.5m，结构体系为钢筋混凝土剪力墙体-钢桁架外挑悬挂结构，采用顶部大型悬挑钢桁架结构与楼层悬挂结构相组合的结构形式。大型悬挑钢桁架共8榀，采用双向交叉平面桁架，桁架高8m，长124m，支撑在剪力墙上部，并与剪力墙内钢管混凝土柱固接，钢桁架上、下弦分别设置五层和六层楼层钢梁，形成整体桁架屋盖体系。

采用柔性轨道分离式顶推滑移施工方法及其设备，充分利用结构自身刚度，将8800吨的大型悬挑钢桁架结构在37m高空累计滑移124m，完成屋盖体系的安装。具体步骤如下：

(1).在支撑柱3上布置两条轨道梁，每条轨道梁包括承重轨道1和顶推轨道2：在南、北两侧剪力墙的支撑柱3上各固定安装一条承重轨道1，并将承重轨道1的上表面与支撑柱3的顶面等标高布置；将顶推轨道2对称布置在承重轨道1的两侧。支撑柱3为钢管混凝土柱，在支撑柱3上安装完轨道梁后，再浇注柱内部的混凝土，并保证钢管柱在开始受力前混凝土强度就达到设计强度，然后再对滑移结构进行拼装和滑移。安装轨道梁时，在支撑柱3顶部的两侧分别安装钢牛腿8，二钢牛腿8自支撑柱3的侧面垂直向外伸出，钢牛腿8的上、下翼缘及腹板分别固定焊接在支撑柱3上，钢牛腿8的上翼缘上表面与支撑柱3的顶面相平齐。将承重轨道1分段焊接固定在支撑柱3间，将每段承重轨道1的二端面分别与支撑柱3两侧的钢牛腿8相对接并焊接固定，并使承重轨道1的顶面、钢牛腿8的上翼缘顶面和支撑柱3顶面标高相等。

(2)对钢桁架进行高空逐条累积滑移：首先在结构组装区11组装第一个滑移结构单元41，将其置于承重轨道1的上方，并使滑移结构单元41的底面直接与承重轨道1的上表面相接触；选择液压爬行器5作为驱动设备，将液压爬行器5的一端安装在顶推轨道2上，另一端与第一滑移结构单元41相连；启动液压爬行器，顶推第一滑移结构单元41在承重轨道上滑移到第一次滑移目标位置；然后组装第二个滑移结构单元42，增设液压爬行器5，与第二滑移结构单元42相连，再启动液压爬行器，顶推两个滑移结构单元进行累积滑移到第二次滑移目标位置；依此类推，完成全部滑移结构单元的累积滑移，将整个滑移结构顶推到设计位置。

(3).割除钢管柱3上的轨道梁，即割除承重轨道1和顶推轨道2，并将钢管柱3的柱顶与滑移结构4，即钢桁架的下弦焊接固定，完成施工。

上述柔性轨道分离式顶推滑移施工设备包括承重轨道1、顶推轨道2和驱动设备，顶推轨道2设置在承重轨道1面的两侧，构成分离式轨道；承重轨道1是H型钢梁，其截面形状与钢牛腿8的截面形状一致，H型钢承重轨道1的腹板二侧面上安装有间隔排列、并与该腹板侧面垂直的竖向的加劲板6，且加劲板6伸出至承重轨道1的宽度范围之外，各加劲板6局部外伸部分的顶面设置为水平面。相应的，在支撑柱3上钢牛腿8的腹板上也安装有与该腹板相垂直的竖向加劲板6，在上述的所有加劲板6外伸部分的顶面上固定安装有沿承重轨道1长度方向通长布置的支撑平板7，顶推轨道2固定安装在该支撑平板7上。即在施工过程中，将每段承重轨道1的二“H”形端面分别与支撑柱3两侧的钢牛腿8的端面相对齐并焊接固定，从而将钢牛腿8和H型钢承重轨道1的上、下翼缘及腹板分别相对接，使支撑柱3的顶面与承重轨道1的上翼缘顶面、钢牛腿8的上翼缘顶面等标高布置，从而实现滑移结构的等标高滑移。驱动设备为液压爬行器5，液压爬行器5为组合式驱动设备，液压爬行器5的一端设有的楔型夹紧座51，与顶推轨道2相连，楔型夹紧座51上还连接有用于与滑移结构4相连的液压油缸52。启动液压爬行器5后，与楔型夹紧座51相连的液压油缸52便驱动滑移结构4进行滑移。在滑移过程中，滑移结构4对承重轨道1的摩擦力F2与楔型夹紧座51对顶推轨道2的作用力F1大小相等，方向相反，实现轨道梁和滑移结构间水平内力自平衡。

本施工方法还可以应用于支撑柱为钢柱或混凝土柱等情况，本施工方法还适用于滑移结构为空间网格结构、张弦结构等情况。

Claims (9)

1.一种柔性轨道分离式顶推滑移施工方法，其特征在于具体包括如下步骤：

(1).在支撑柱(3)上布置轨道梁，轨道梁包括承重轨道(1)和顶推轨道(2)：在用来安装承重轨道(1)的每根支撑柱的两侧分别安装钢牛腿(8)，使钢牛腿的上翼缘顶面与支撑柱(3)的顶面平齐；然后将承重轨道(1)分段安装在支撑柱(3)间，将每段承重轨道(1)的两端分别与位于该段承重轨道(1)两侧的钢牛腿(8)对接固定，从而将承重轨道(1)固定安装在支撑柱(3)上，并使承重轨道(1)的顶面、钢牛腿(8)的上翼缘顶面和支撑柱(3)顶面标高相等，将顶推轨道(2)布置在承重轨道(1)的两侧；

(2).对滑移结构(4)进行高空滑移：将滑移结构(4)置于承重轨道(1)上方，并使滑移结构(4)的底面直接与承重轨道(1)的上表面相接触；将驱动设备安装在顶推轨道(2)上，并让驱动设备与所述的滑移结构(4)相连；启动驱动设备，顶推滑移结构(4)在承重轨道(1)上滑移到位；

(3).割除支撑柱(3)上的轨道梁，并将支撑柱(3)与滑移结构(4)固定连接，完成施工。

2.根据权利要求1所述的一种分离式柔性轨道顶推滑移方法，其特征在于在所述的步骤2中，对滑移结构(4)进行单条滑移，即将滑移结构(4)分成若干个滑移结构单元，分别将每一个滑移结构单元独立滑移到设计位置。

3.根据权利要求1所述的一种分离式柔性轨道顶推滑移方法，其特征在于在所述的步骤2中，对所述的滑移结构(4)进行的滑移方法为逐条累积滑移，步骤如下：首先组装第一个滑移结构单元(41)，将其置于承重轨道(1)的上方，并使滑移结构单元的底面直接与承重轨道(1)的上表面相接触；将驱动设备安装在顶推轨道(2)上，并将驱动设备与所述的第一滑移结构单元(41)相连；启动驱动设备，顶推滑移结构单元在承重轨道(1)上滑移到第一次滑移目标位置；然后组装第二个滑移结构单元(42)，增设驱动设备，与第二滑移结构单元(42)相连，再启动驱动设备，顶推两个滑移结构单元进行累积滑移到第二次滑移目标位置；依此类推，完成全部滑移结构单元的累积滑移，将整个滑移结构(4)顶推到设计位置。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种分离式柔性轨道顶推滑移方法，其特征在于所述的步骤1中，至少安装两条轨道梁，即在所述的支撑柱(3)上至少安装两条承重轨道(1)，并在每条承重轨道(1)的两侧安装顶推轨道(2)，以实现对滑移结构(4)进行整体顶推滑移，轨道梁安装完毕后，转入步骤2。

5.根据权利要求4所述的一种分离式柔性轨道顶推滑移方法，其特征在于在所述的支撑柱(3)为钢柱、混凝土柱或钢管混凝土柱中的一种。

6.一种权利要求1所述的分离式柔性轨道顶推滑移设备，包括承重轨道(1)、顶推轨道(2)和驱动设备，其特征在于在用来安装承重轨道(1)的每根支撑柱的两侧分别安装有钢牛腿(8)，钢牛腿的上翼缘顶面与支撑柱(3)的顶面平齐；承重轨道(1)分段安装在支撑柱(3)间，每段承重轨道(1)的两端分别与位于该段承重轨道(1)两侧的钢牛腿(8)对接固定，从而使承重轨道(1)固定安装在支撑柱(3)上，并使承重轨道(1)的顶面、钢牛腿(8)的上翼缘顶面和支撑柱(3)顶面标高相等；承重轨道(1)的腹板二侧面上安装有间隔排列、并与该腹板侧面垂直的竖向的加劲板(6)，所述加劲板(6)伸出至承重轨道(1)的宽度范围之外，各加劲板(6)的外伸部分顶面相平齐，在上述的所有加劲板(6)外伸部分的顶面上固定安装有沿承重轨道(1)长度方向通长布置的支撑平板(7)，所述的顶推轨道(2)固定安装在该支撑平板(7)上并位于承重轨道(1)的两侧，构成分离式轨道；所述的驱动设备的一端与顶推轨道(2)相连，另一端用于与滑移结构(4)相连。

7.根据权利要求6所述的分离式柔性轨道顶推滑移设备，其特征在于所述的顶推轨道(2)在承重轨道(1)两侧的加劲板(6)上方对称布置。

8.根据权利要求7所述的分离式柔性轨道顶推滑移设备，其特征在于所述的承重轨道(1)为H型钢梁。

9.根据权利要求8所述的分离式柔性轨道顶推滑移设备，其特征在于所述的驱动设备为液压爬行器(5)，所述的液压爬行器(5)的一端设有楔型夹紧座(51)，与顶推轨道(2)相连，楔型夹紧座(51)上还连接有用于与滑移结构(4)相连的液压油缸(52)。

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