CN105421771A - 一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢结构建筑施工领域，具体涉及一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法。具体包括如下步骤：a.安装桁架两端通长轨道及跨中短轨道；b.桁架高空拼装；c.安装不等高滑移柱临时稳定措施；d.张弦桁架的高空滑移及拉索张拉穿插施工；e.滑移到位后滑移钢柱与下部支撑钢柱进行对接，割除滑靴，完成施工。本发明施工过程中力传递明确，力转换过程均匀安全，滑移柱子稳定性高，结构滑移过程同设计状态接近，同时减少了施工临时措施、降低了大型机械设备的投入、为土建等其他专业的施工提供了作业面、降低了大型机械进入场内的施工安全风险、缩短了工期，实现了不等高张弦桁架安全平稳的就位。

Description

一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法

技术领域

本发明属于钢结构建筑施工领域，具体涉及一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法。

背景技术

张弦结构作为一种新型的结构形式，其由抗弯刚度较大的刚性构件（实腹式梁、桁架等）和高强度拉索组成，自重较轻，可以跨越很大空间，近年来在体育场馆、会展、剧场等大跨度空间结构中得到越来越广泛的应用。而此类建筑的造型新颖别致，给钢结构施工提出了更高的要求；高空滑移施工方法应具有较传统施工方法施工措施、机械设备投入少，施工速度快，安全可靠且所需工作面要求低的特点而越来越广泛的使用在此类结构中。

由于建筑造型的需要，此类结构中张弦桁架在垂直跨度方向上桁架的标高随着建筑造型要求而变化，采用桁架带柱高空滑移施工方法，滑移过程中由于滑移柱底部与轨道接触面只有竖向约束作用，滑移柱顶部与张弦桁架采用成品球铰支座连接方式只约束线位移而不约束角位移，滑移过程中滑移柱及滑移结构的稳定问题突出，另一方面由于滑移过程中伴随着索体张拉以及滑移结构约束的不断变化滑移柱及滑移结构的变形控制问题突出，同时伴随着滑移柱滑移到位的对接等一系列问题。

鉴于上述情况，本申请提出一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，解决不等标高张弦结构带柱累积滑移过程中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，有效解决了不等高张弦桁架带柱滑移过程中的稳定性问题，解决了张弦桁架滑移与拉索张拉交替施工过程中结构的安全性、稳定性问题，同时减少了施工临时措施、降低了大型机械设备的投入、为土建等其他专业的施工提供了作业面、降低了大型机械进入场内的施工安全风险、缩短了工期，实现了不等高张弦桁架安全平稳的就位。

为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，

a.桁架两端通长轨道及跨中短轨道安装：根据张弦桁架沿着滑移方向上的标高变化情况确定桁架两端通长承重轨道梁的标高，将支撑桁架的钢柱在承重轨道梁标高处分成两段，分为滑移钢柱和支撑钢柱，在支撑钢柱侧面安装通长的轨道梁，轨道梁包括承重轨道和滑移轨道，滑移轨道安装在承重轨道顶面；桁架跨中部位设置门式支撑架，门式支撑架水平桁架上部设置承重轨道梁，顶部设置短滑移轨道，短滑移轨道标高根据最高榀桁架索张拉时需要的最低标高要求确定；

b.桁架高空拼装：通过滑移钢柱顶部的成品球铰支座连接滑移柱与张弦桁架，张弦桁架跨中部位通过临时的滑移支撑架支撑；滑移柱高度及临时滑移支撑架高度随着桁架标高不同变化；

c.不等高滑移柱临时稳定措施安装：滑移方向上的稳定性通过设置的柱间临时支撑及连杆实现；垂直滑移方向上柱子的稳定性通过设置在滑移柱柱底与桁架上弦杆之间的临时支撑及设置在成品球铰支座顶部的门式加劲板实现；

d.张弦桁架的高空滑移及拉索张拉：液压爬行器设置在三条轨道上，通过液压同步控制系统实现同步滑移；桁架滑移到跨中短轨道悬挑端后，通过设置在桁架两端的张拉千斤顶同步张拉索体，索力一次性张拉建立索力，后续不进行补张拉，拉索张拉完成后安装次桁架下弦杆与对应拉索撑杆下节点之间斜向撑杆用于保证张拉完成的索体在滑移过程中面外的稳定性，拉索张拉完成桁架脱离跨中短轨道后滑移出短轨道；

e.滑移到位后滑移钢柱与下部支撑钢柱进行对接，割除滑靴，完成施工。

本发明的不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法中滑移柱子与桁架的稳定性通过以下技术措施实现：

（1）.首榀张弦桁架带柱滑移：在桁架两端滑移方向前后各设置倒三角稳定杆，倒三角稳定杆端部通过竖向小短柱支撑在滑移轨道上；垂直滑移方向上稳定性通过设置从滑移柱底部到桁架上弦杆的支撑+约束成品球铰支座转动的门式加劲板实现稳定性；

（2）.两榀及两榀以上张弦桁架同时滑移：滑移方向上稳定性通过设置十字型柱间支撑+滑移柱底部的传力连杆实现；垂直滑移方向上稳定性通过设置从滑移柱底部到桁架上弦杆的支撑+约束成品球铰支座转动的门式加劲板实现稳定性；

（3）.柱顶成品球铰支座转动的临时约束：设置门式加劲板，门式加劲板与滑移钢柱顶板焊接，与成品球铰支座顶紧，只约束成品球铰支座的转动（单向滑移能力不约束）；

本发明的不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法中张拉完成的索体滑移过程中面外稳定性通过以下技术措施实现：

设置从索撑杆下节点到次桁架下弦杆之间的临时撑杆，滑移方向前后均设置；

本发明的不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法中滑移柱子垂直度保障措施及滑移到位后滑移柱与支撑柱对接保障措施：

（1）.滑移方向上的垂直度通过设置柱间支撑增强各滑移柱之间的整体刚度；

（2）.垂直滑移方向上的垂直度通过预偏实现，各不等高柱子的预偏量通过全过程施工模拟分析确定；

（3）.对接措施：滑移柱底部在滑移轨道处设置瓦片口，增强滑移柱前后滑靴的刚度减小滑移过程中滑移柱的竖向变形，滑移到位后上下柱子实现等标高等强对接焊接；

本发明的不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法中滑移结构的同步控制措施及减少滑移柱底部摩擦面差异措施：

同步控制采用计算机控制液压滑移设备，该系统由计算机、动力源模块、测量反馈模块、传感模块和相应的配套软件组成，通过CAN串行通信协议组建局部网。在原有位移传感器和油压传感器的情况下，附加采用激光测距仪器测量滑移结构各个滑移点的位移并将数据准确传递到计算机中，计算机通过位移传感器+油压传感器+激光传感器三者反馈的数据经计算机处理后控制液压爬行器实现牵引的同步性；同时当滑移不同步值大于5mm时采用单点单动功能调整，确保不同步距离控制在5mm以内。在滑靴底部设置UH-MG工程塑料，作为滑移过程中的滑板既减小摩擦力，同时减小滑移柱底部摩擦面的差异性。

本发明的有益效果：

（1）.结构带柱滑移，桁架的标高差通过调整滑移柱的高度解决，承重轨道滑移面沿着滑移方向在同一标高上，结构按设计标高滑移，滑移到位后滑移柱与支撑柱直接对接，无需进行结构的反顶。

（2）.滑移柱之间设置的临时稳定措施、滑移柱与桁架之间设置的临时稳定措施既有效的传递了顶推力，又增强了各榀桁架之间的整体刚度，同时索体的张拉提高了滑移结构在滑移过程中的刚度和稳定性，同步滑移姿态平稳，提高了施工过程的安全性。

（3）.拉索的张拉与桁架的高空拼装及滑移穿插进行，形成流水作业，缩短了工期。同时拉索的施工位置固定，均位于跨中支撑架悬挑端所在的轴线上，索体的施工作业面要求低，对其他专业的施工影响小。拉索索力的一次性张拉到位一方面提高了桁架的刚度，另一方面索力建立的过程桁架跨中部位逐步脱离跨中滑移胎架，桁架跨中实现了自动卸载，且卸载过程平稳安全，实现滑移轨道数量由三条到两条的转变。同时实现跨中滑移支撑架循环利用。

（4）.本发明采用累积滑移的施工方法，结构在施工过程中刚度逐渐增大，安装过程受力均匀，不易产生附加变形，滑移到位的就位措施易实施，安装准确，精度能得到保证。且拼装及高空吊装位置固定，机械效率高，同时减少了大量临时支撑架的使用，既降低了成本，也降低了对支撑架底部混凝土结构的要求，安全性和工期得到保障，也为其他专业的施工提供了作业面。

附图说明

图1本发明所述滑移方法首榀桁架滑移示意图；

图2本发明所述滑移方法前两榀桁架滑移示意图；

图3本发明所述滑移方法前三榀桁架滑移示意图；

图4滑移柱滑移方向上临时稳定措施示意图；

图5滑移柱垂直滑移方向上临时稳定措施示意图；

图6首榀桁架单榀滑移时滑移柱临时稳定措施；

图7桁架跨中滑移支撑架连接示意图。

图中：1—支撑钢柱、2—斜撑一、3—承重轨道梁、4—滑移轨道、5—滑靴、6—液压爬行器、7—滑移钢柱、8—斜撑二、9—成品球铰支座、10—门式加劲板、11—柱间支撑、12—门式支撑架、13—滑移支撑架、14—短承重轨道梁、15—斜撑三、16—铸钢件、17—斜撑四、18—橡胶垫板、19—临时挡板、20—张弦桁架一、21—张弦桁架二、22—张弦桁架三、23—索一、24—索二、25—独立支撑架。

具体实施方式

如图1~7所示为本发明实施例之一，某会展中心某一分区结构采用张弦桁架结构型式，主要由张弦桁架、垂直支撑桁架及桁架支撑钢柱组成，结构投影尺寸为142.5m×90m。张弦桁架数量为8榀，桁架间距12m~21.7m不等，张弦桁架的跨度为90m，矢高9m（其中桁架高度3m），桁架标高25.742m~33.266m不等，桁架通过单向滑动支座和固定铰支座与钢柱连接。

采用不等高带柱累积滑移施工方法，将屋盖结构在23m高空带柱累计滑移142.5m，完成结构的安装，具体步骤如下：

（1）.两侧长轨道、跨中短轨道及独立支撑架安装：

根据8榀张弦桁架钢柱柱顶标高最小值确定承重轨道梁3的顶标高，所有钢柱在此标高位置分段，分为支撑钢柱1和滑移钢柱7，支撑钢柱1先与下部结构安装固定。在各个支撑钢柱1之间安装承重轨道梁3，承重轨道梁3与支撑钢柱1侧面预留牛腿等强对接，承重轨道梁3顶面与支撑钢柱1顶面齐平，同时安装斜撑一2；滑移轨道4用压板安装固定在承重轨道梁3顶面中心处。

短承重轨道梁14支撑在底部门式支撑架12上，门式支撑架12由两个竖向支撑架及一个水平立体桁架组成，短滑移轨道4用压板固定在短承重轨道梁14顶面中心处，短滑移轨道4标高根据最高榀桁架索张拉时保证索体与门式支撑架12悬挑端构件不干涉的原则确定。

桁架四分之一点处设置两独立支撑架作为桁架高空拼装时的临时支撑点。

（2）.滑移钢柱、滑移支撑架、张弦桁架安装：

安装第一榀滑移桁架两侧滑移钢柱7以及桁架跨中部位的滑移支撑架13，滑移钢柱7安装完后采用临时措施固定保证其垂直度及稳定性；安装滑移钢柱7顶部成品球铰支座9，成品球铰支座一端为固定铰支座，一端为单向滑动支座。

张弦桁架一20分四段吊装，各分段在地面拼装完成；张弦桁架一20标高及轴线复核无误后进行桁架铸钢件16与成品球铰支座9的对接焊接。

安装成品球铰支座9顶部的门式加劲板10，门式加劲板10与滑移钢柱7顶板焊接，与成品球铰支座9顶紧，只约束成品球铰支座9的转动（单向滑动支座滑移能力不约束）；安装斜撑二8、斜撑四17；安装滑移支撑架13顶部的橡胶垫板18及临时挡板19。

（3）.首榀桁架滑移：

安装滑移钢柱7、滑移支撑架13底部的液压爬行器6；卸载张弦桁架跨中四分之一点处的独立支撑架25；启动液压爬行器6，顶推首榀滑移桁架在三条不等高轨道上滑移到跨中短轨道悬挑端（索张拉轴线）。

（4）.第二榀张弦桁架安装、首榀桁架索张拉及逐跨累积滑移：

安装张弦桁架二21；安装两榀桁架滑移钢柱7之间的柱间支撑11；安装两榀桁架之间的联系桁架；

张弦桁架一20两端同时设置张拉千斤顶同步张拉索一23，桁架跨中部位脱离滑移支撑架13，撤去滑移支撑架13完成桁架的卸载；

张弦桁架二21跨中滑移支撑架13底部设置液压爬行器6；卸载张弦桁架二21四分之一点处的独立支撑架；启动液压爬行器6，进行累积滑移使张弦桁架二21滑移到到跨中短轨道悬挑端（索张拉轴线）；

依次类推，完成全部张弦桁架结构的累积滑移。

（5）.滑移钢柱7对接、临时措施拆除：

滑移钢柱7与支撑钢柱1进行全熔透等强对接；割除滑移钢柱7侧面滑靴5；拆除跨中门式支撑架12、独立支撑架25、割除柱间支撑11、斜撑二8、割除门式加劲板10、割除支撑钢柱1侧面承重轨道梁3，完成施工。

本施工方法还可以应用于支撑柱为钢管混凝土柱或钢骨混凝土柱等情况。

Claims (7)

1.一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

a.安装桁架两端通长轨道及跨中短轨道；b.桁架高空拼装；c.安装不等高滑移柱临时稳定措施；d.张弦桁架的高空滑移及拉索张拉穿插施工；e.滑移到位后滑移钢柱与下部支撑钢柱进行对接，割除滑靴，完成施工。

2.根据权利要求1所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，所述步骤a具体为：根据张弦桁架沿着滑移方向上的标高变化情况确定桁架两端通长承重轨道梁的标高，将支撑桁架的钢柱在承重轨道梁标高处分成两段，分为滑移钢柱和支撑钢柱，在支撑钢柱侧面安装通长的轨道梁，轨道梁包括承重轨道和滑移轨道，滑移轨道安装在承重轨道顶面；桁架跨中部位设置门式支撑架，门式支撑架水平桁架上部设置承重轨道梁，顶部设置短滑移轨道，短滑移轨道标高根据最高榀桁架索张拉时需要的最低标高要求确定。

3.根据权利要求1所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，所述步骤b具体为：通过滑移钢柱顶部的成品球铰支座连接滑移柱与张弦桁架，张弦桁架跨中部位通过临时的滑移支撑架支撑；滑移柱高度及临时滑移支撑架高度随着桁架标高不同而变化。

4.根据权利要求1所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，所述步骤c具体为：滑移方向上的稳定性通过设置的柱间临时支撑及连杆实现；垂直滑移方向上柱子的稳定性通过设置在滑移柱柱底与桁架上弦杆之间的临时支撑及设置在成品球铰支座顶部的门式加劲板实现。

5.根据权利要求1所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，所述步骤d具体为：液压爬行器设置在三条轨道上，通过液压同步控制系统实现同步滑移；桁架滑移到跨中短轨道悬挑端后，通过设置在桁架两端的张拉千斤顶同步张拉索体，索力一次性张拉建立索力，后续不进行补张拉，拉索张拉完成后安装次桁架下弦杆与对应拉索撑杆下节点之间斜向撑杆用于保证张拉完成的索体在滑移过程中面外的稳定性，拉索张拉完成桁架脱离跨中短轨道后滑移出短轨道。

6.根据权利要求1所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，所述步骤e：滑移方向上的垂直度通过设置的柱间支撑增强各滑移柱之间的刚度实现；垂直滑移方向上的垂直度通过预偏实现，各不等高柱子的预偏量通过全过程施工模拟分析确定。

7.根据权利要求4所述的一种不等标高张弦桁架带柱累积滑移施工方法，其特征在于，滑移柱子与桁架的稳定性通过以下措施实现：

首榀张弦桁架带柱滑移：在桁架两端滑移方向前后各设置倒三角稳定杆，倒三角稳定杆端部通过竖向小短柱支撑在滑移轨道上；垂直滑移方向上稳定性通过设置从滑移柱底部到桁架上弦杆的支撑和约束成品球铰支座转动的门式加劲板实现稳定性；

两榀及两榀以上张弦桁架同时滑移：滑移方向上稳定性通过设置十字型柱间支撑和滑移柱底部的传力连杆实现；垂直滑移方向上稳定性通过设置从滑移柱底部到桁架上弦杆的支撑和约束成品球铰支座转动的门式加劲板实现稳定性；

柱顶成品球铰支座转动的临时约束：设置门式加劲板，门式加劲板与滑移钢柱顶板焊接，与成品球铰支座顶紧，只约束成品球铰支座的转动。