钢屋架多点顶推累积滑移施工方法

专利名称：：钢屋架多点顶推累积滑移施工方法钢屋架多点顶推累积滑移施工方法(一)
技术领域：
本发明涉及一种大型钢结构屋架体系的滑移施工方法。(二)
背景技术：
：五棵松文化体育中心体育馆作为北京2008年奥运会的篮球比赛场馆，建筑面积63429ltf，可容纳观众l.8万人。五棵松体育馆的屋盖桁架是由双向正交鱼腹式桁架组成的空间桁架体系。体育馆轴线尺寸为120mX120m方形，钢桁架的跨度为120m，间距12m。钢桁架共26榀7种类型，其端部高度均为6.3m，而中部高度为6.3m9.3m不等，且其下弦不在同一个标高上；钢桁架上下弦和腹杆杆件截面为箱形或H型，最大板厚50mm，构件的重量较大，单榀桁架最重的达到165t。这样的大跨度、且下弦不在同一个标高的钢屋架很难实现同步平稳滑移、安全平稳安装就位，同时，该工程还面临着要求进一步降低工程造价和进一步縮短工期的难题。该工程钢屋架体系就位的技术难点如下(1)、屋盖桁架结构是由双向正交鱼腹式桁架组成的空间受力体系，其结构跨度大，桁架总长达120m，同时桁架空间双向受力，起拱值150mm，总重量达到3500吨，构件在安装滑移过程中，由于空间体系尚未形成，原双向受力，在滑移过程中为单向受力体系，结构受力体系改变大，不易保证空间的整体性，多次滑移，滑移同步控制难度较大。(2)、由于屋盖桁架结构为双向受力体系且下弦为鱼腹式，存在空间关系，下弦节点均不在一个标高，地面拼装、高空拼装空间关系控制难度较大。(3)、屋盖桁架结构单件体型大，高度在6.39.3m之间，构件的单重较大，最重桁架的重量达到163t。由于桁架总重量较大，滑移支撑系统单点最大荷载达到3000kN且滑移施工荷载为可变荷载，滑移支撑系统设计难度较大。(4)、由于滑移期间北京昼夜温差较大，滑移施工历时四个月，气候变化引起的温差达3CTC，钢桁架结构也会因温差变化对结构产生温度应力，因而发生变形。很难保证屋盖体系同步平稳滑移施工。在现有大型钢结构屋盖体系空中滑移的传统施工中，可供选择的方案主要有1)、屋盖承重结构的整体提升工艺。2)、散件的空中拼装工艺。3)、地面平台组件、空中拼装工艺。由于本工程钢桁架距室内地面较高，需搭设满堂的拼装平台，必然是相当费时费工的，而且必将影响土建结构的施工，延误施工工期。由于鱼腹式桁架下弦为变标高，而且双向均是变断面，搭设拼装胎架十分麻烦，各点标高难以调整。如果采用大型吊装设备，只能放在室外或沿周边行走，不仅费用高，而且对臂长要有特殊的要求，特别是中间的桁架，用吊车很难就位。现有滑移工艺采用的滑移装置是由钢索牵引的双轨道，一般只适用于单向受力结构体系。现有常用的滑移系统设备有液压牵引滑移系统，该系统是借助液压提升器用钢绞线的牵引方式进行大型构件滑移，滑移安全性有较大提高。但钢绞线是一种柔性索具，有较大的弹性，同步控制较难实现，就位精度较低，对轨道基础要求较高。这种滑移方式必须设置反力架。若钢绞线导向不好，还会引起"窝缸"事故，有一定的安全隐患。
发明内容本发明的目的是提供一种钢屋架多点顶推累积滑移施工方法，要解决大跨度双向鱼腹式钢桁架结构屋盖体系累积同步平稳滑移、安全平稳安装就位的难题，还解决桁架下弦不在同一个标高的滑移问题；并同时解决降低工程成本，縮短工期、不影响土建结构的施工的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案这种钢屋架多点顶推累积滑移施工方法，其特征在于先搭设三滑道、六滑轨的滑移支撑体系，在主体结构的一侧搭设一个滑移单元宽的高空拼装平台IO，利用主体结构左右两边的混凝土槽形梁3作为边滑道，在边滑道的两肢壁各铺设一根边滑轨l，在主体结构中线平行于边滑道架设一条中滑道临时支撑胎架5，在中滑道临时支撑胎架5上铺设两根中滑轨4。步骤[l]，在地面拼装胎架19上拼装一个个钢桁架组件20，然后吊装到高空拼装平台IO上，拼装第一滑移单元21。将第一滑移单元21与液压同步多点顶推机构连接；液压同步多点顶推机构由六至八台液压爬行器、三台液压泵站和同步滑移控制系统组成。顶推第一滑移单元使其沿滑道由拼装位置向前同步滑移一个滑移单元的距离。步骤[2]，再拼装第二滑移单元，并与第一滑移单元相连，进行第二次滑移，向前同步推进滑移同样的距离。步骤[3至N]，如此拼装、滑移N次，完成整个钢屋架的滑移。步骤[N+1]，然后卸载落架，钢屋架由施工中的受力状态逐步过渡到设计受力状态。步骤[N+2]，拆除高空拼装平台10和中滑道临时支撑胎架5。上述主体结构可以是混凝土结构或钢结构。上述边滑轨l由间隔分布的钢压板9固定连接在混凝土槽形梁2上，混凝土槽形梁的两肢壁3.l之间有水平支撑杆3.2和交叉支撑杆3.3。上述边滑轨1上横置滑移托梁7，滑移托梁7在相对于两条最外侧边滑轨的两侧连接轨挡8，边滑轨与轨挡之间留有645mm的间隙。上述中滑轨与钢桁架下弦之间连接不同高度的一列滑移托座28，相邻滑移托座之间连接传递拉力的拉杆6。上述中滑道临时支撑胎架5由格构柱和钢桁架连接而成，格构柱29向下从楼板26的预留孔洞穿过，格构柱底部连接柱脚荷载转换支架27。上述液压同步多点顶推机构的布置是在第一滑移单元第一榀桁架后的四根边滑轨l和两根中滑轨4上各配有一台液压爬行器和一台液压泵站，在第二榀桁架后的中滑轨4上配有两台液压爬行器；以中滑道上的四台液压爬行器并联为一组，并设定为基准点，以位于一侧的两台液压爬行器为一组，设定为主令点A，以另一侧两台液压爬行器为另一组，设定为从令点B，将基准点位置的液压爬行器滑移速度设定为标准值，作为同步控制速度和位移的基准。上述同步滑移控制系统包括a、与液压爬行器连接的行程传感器、位移传感器和油压传感器，用于采集液压爬行器各顶推点的位移、顶推力和主油缸位置信息，并输入同步滑移控制系统主机；b、与主机连接并输入同步控制程序和数据的输入设备；c、主机内用于存储同步控制程序的存储器，以基准点位置的液压爬行器滑移速度设定为标准值，作为同步控制速度和位移的基准存储在存储器中；d、主机内的运算器、比较器和控制器，用于根据各传感器采集的位移量值与标准值进行比较，从令点B以位移量来跟踪比对主令点A，根据两点间位移量之差AL，取中值AL/2，计算出各液压爬行器所需的顶推力和顶推速度，并对各液压爬行器的油压分别发出动态调整指令，控制各液压爬行器协调同步动作；e、与主机连接并能够按照人们的需要将处理结果输出的输出设备；f、与主机信号连接的阀门执行器，依据主机的指令分别对各液压泵站的启闭和各液压爬行器油管阀门大小和进行动态调节。本发明具有以下特点和有益效果滑移支撑体系是三滑道、六滑轨布置，在主体结构中间位置加设一条临时支撑胎架作为中滑道，使得原本只适用于单向受力结构体系的滑移技术，也能够适用于双向受力结构体系。通过增设中间滑道，增加了桁架在滑移过程中的受力支撑点，因而减小了桁架因受力状态改变造成的不利影响，减小了桁架的下挠。本发明根据施工条件及屋盖外形特点，利用混凝土主体结构东西两边的混凝土槽形梁作为两条边滑道，为保证混凝土槽形梁在滑移工况下两单肢能够共同作用，施工时在槽形梁中部增加支撑杆件，即混凝土槽形梁的两槽壁之间用水平支撑杆、交叉支撑杆进行刚度加强，充分利用现有结构，减少了边滑道的架设，省去了边滑道支撑的搭设，简化了施工措施，提高了滑移施工过程的安全性，避免搭设大面积的操作平台，对工程其他专业的施工影响较小，焊工在平台上焊接，容易保证质量。由于分段滑移方案，能够保证总工期的实现，质量和安全有较好的保障。每一边滑道有两根滑轨，滑轨接头位置一边加设一块压板，防止轨道摆动。轨道的两端头均加设轨挡，防止轨道串动。为适应温差引起的变形量，减少温度应力对边滑道产生的影响，在滑轨与轨挡之间留有间隙，防止由于轨道限位器与轨道靠紧后将钢结构的温度应力传递到混凝土槽形梁上，造成破坏。针对鱼腹式桁架的特点，为适应鱼腹形桁架的不同截面高度，本发明在中滑道加设不同高度的滑移托架，解决了桁架下弦不在同一个标高的滑移问题。本发明还在中滑道支撑胎架格构柱底部加设柱脚荷载转换支架，解决了中滑道支撑胎架柱荷载传递的问题。本发明采用高空逐段拼装的施工方法，高空拼装平台搭设在主体结构的一侧，将主桁架分为24m左右的制作单元，利用地面的拼装场地进行拼装，拼装成钢桁架组件，然后将钢桁架组件吊装到高空拼装平台上，拼装成一个稳定的、具有一定刚性的滑移单元，向前同步推进滑移一个滑移单元的间距；然后再连接、拼装下一个滑移单元，再向前同步推进滑移同样的距离。如此拼装、滑移n次，完成整个钢桁架屋盖的滑移。然后经过落架，钢桁架屋盖结构由施工中的受力状态逐步过渡到设计受力状态。本发明在主体结构的一侧搭建一个小范围的高空拼装平台，拼装一个单元的桁架，然后实施滑移，而不是搭设满堂拼装平台，这种安装方式可节约脚手架钢管五个月的租赁费用、节约施工胎架钢材约180吨。采用本发明进行安装，现场只需2台大型吊车，可节约各种大型吊车的台班费。采用本发明进行施工，拼装和滑移基本不占用总工期，同土建专业可实现同步施工。降低了工程成本，节约了资金，縮短了工期，基本上不影响土建结构的施工，因而可提前工期34个月，为相关专业的施工创造了条件，为后续施工赢得了宝贵的时间。本发明考虑到桁架的断面特点、现场施工条件以及工期的总体要求，采用能控制同步顶推的液压同步多点顶推机构和多点顶推高空累积同步滑移施工方法，最大滑移吨位达到3500吨。本发明通过增设中间滑道，形成多滑道、多滑轨、多点顶推，分散顶推点所受应力，保证各台液压爬行器均匀受载，保证各个滑移点同步滑移。本发明通过采用同步滑移控制系统和传感器与液压爬行器连接，采用应力、变形实时监测系统，实现在滑移过程中对桁架的应力、挠度进行监控，滑移的重量、跨度、面积、形状不受限制，滑移距离不受限制，可以保证同步滑移精度的要求，保证结构的安全，实现了液压多点顶推同步滑移，解决了大空间吊装的问题。本发明针对大跨度双向正交鱼腹式空间钢桁架的安装，有效地解决了大型钢结构屋盖体系安装就位的难题。本发明采用高空累积滑移的方法，其优势主要是屋架支座标高都是统一的，在屋架北侧有空场可以搭设高空平台，结构两边有槽型梁可以用做轨道基础，采用累积滑移可以解决双向桁架的拼装，对于受力状况，可以在深化设计时建立有针对性的计算模型，进行工况分析，通过对相应杆件的调整来解决受力上的难题。本发明在施工中采用自锁型液压爬行滑移系统，该系统是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现推移的设备。与液压牵引滑移系统相比具有以下优点(1)滑移设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件/设备水平滑移。(2)抛弃传统反力架，采用夹紧器夹紧轨道，充当自动移位反力架进行推移。(3)可多点推拉，分散构件、混凝土柱、混凝土梁所受应力。(4)推移反力由距构件很近的一段轨道直接承受，因此对轨道基础处理要求低。(5)由于油缸与构件刚性连接，易同步控制，就位准确性高。(6)工作可靠性好，不易出故障。(7)液压爬行器具有逆向运动自锁性，使滑移过程十分安全，并且构件可以在滑移过程中的任意位置长期可靠锁定。(8)设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，适用面广，通用性强。液压爬行滑移系统与液压牵引滑移系统的比较<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明可适用范围1、大跨度重型钢结构屋面，无论是平面桁架、空间桁架，还是张弦梁、张弦桁架，形状是直线，还是曲线，都可适用。2、施工场地狭窄，工期较紧的钢结构屋面体系。3、吊装设备辐射不到的屋盖体系。4、在施工场地范围内，无法搭设满堂拼装胎架的屋面系统。5、场地内须进行土建交叉作业的钢屋盖工程。(四)图1是本发明累积滑移施工的流程图。图2是混凝土槽形梁的结构示意图。图3是图2中A—A剖面图。图4是滑轨与混凝土槽形梁连接和轨挡的示意图。图5是钢压板的分布示意图。图6是不等高滑移托座的示意图。图7是格构柱底部穿过楼板并与柱脚荷载转换支架连接的示意图。图8是液压同步多点顶推机构滑移控制点平面布置图。图9是施工方法步骤1之前先搭设滑移支撑体系和高空拼装平台的示意图。图10是施工方法步骤1开始拼装第一滑移单元的示意图；图ll是施工方法步骤l拼装第一滑移单元的示意图；图12是施工方法步骤1拼装完成第一滑移单元的示意图；图13是施工方法第一滑移单元滑移完成、拼装完第二滑移单元的示意图。附图标记l一边滑轨、2—结构柱、3—混凝土槽形梁、3.l—混凝土槽形梁的两肢壁、3.2—水平支撑杆、3.3—交叉支撑杆、4一中滑轨、5—中滑道临时支撑胎架、6—拉杆、7—滑移托梁、8—轨挡、9一钢压板、IO—高空拼装平台、ll一第一液压爬行器、12—第二液压爬行器、13—第三液压爬行器、14一第四液压爬行器、15—第五液压爬行器、16—第六液压爬行器、17—第七液压爬行器、18—第八液压爬行器、19一地面拼装胎架、20—钢桁架组件、21—第二滑移单元、22—第一滑移单元、23—第一液压泵站、24—第二液压泵站、25—第三液压泵站、26—楼板、27—柱脚荷载转换支架、28—滑移托座、29—格构柱。(五)具体实施例方式实施例参见图1-13所示，这种钢屋架多点顶推累积滑移施工方法先搭设三滑道、六滑轨的滑移支撑体系。以主体结构一端作为滑移起始位置，主体结构是混凝土结构或钢结构，在滑移起始位置安装高空拼装平台IO，拼装平台为桁架的高空拼装提供支撑体系和作业平台。参见图2、3，在主体结构左右两边的结构柱2上分别架设混凝土槽形梁3，每一混凝土槽形梁的两肢壁上均铺设边滑轨l，混凝土槽形梁的两肢壁3.l之间连接水平支撑杆3.2、交叉支撑杆3.3。在主体结构中线平行于边滑道设置一列中滑道临时支撑胎架5，中滑道临时支撑胎架5上架设两根中滑轨4，上述边滑轨l和中滑轨4可以是直线形或曲线形。参见图4，边滑轨l使用若干个(如22个)箱型梁制成的滑移托梁7承托钢桁架结构；滑移托梁7在相对于两条最外侧边滑轨的两侧连接轨挡8，边滑轨与轨挡之间留有645mm的间隙。以防止桁架在滑移过程中轴线向外引起的偏移与扭转，使最终滑移到位时的状态与拼装时的状态一致，保持滑移的精度，利于准确就位。参见图4、5，边滑轨1和中滑轨由钢压板9固定连接在混凝土槽形梁2上。混凝土槽形梁上表面找平，设置预埋件，边滑轨l与混凝土槽形梁之间的连接采用钢压板形式连接，钢压板的间距lm。参见图6，由于中滑轨4位置的屋盖桁架下弦标高不一致，呈鱼腹式，而滑移轨道是水平的，为了找平标高，在钢桁架与中滑轨4之间设置若干个(如ll个)不等高的滑移托座28支撑桁架结构。为了防止滑移托座在前进中倾覆，在滑移托座前端加设了稳定支撑。为防止推进力传至桁架下弦，造成下弦受到过大拉力而变形，在相邻滑移托座之间连接了传递拉力的拉杆6。参见图6、7，中滑道临时支撑胎架5由格构柱和钢桁架连接而成，由于结构底板承载力不能承受格构柱传下来的荷载，在格构柱29穿楼板26的位置预留孔洞，格构柱底部连接柱脚荷载转换支架27，将格构柱传递的荷载通过柱脚荷载转换支架传递到混凝土剪力墙，再通过剪力墙传递至墙下的混凝土基础。参见图l、图9-12，步骤[l]，在地面拼装胎架19上拼装一个个钢桁架组件20，然后吊装到高空拼装平台10上，拼装第一滑移单元21。参见图8，将第一滑移单元21与液压同步多点顶推机构连接。顶推第一滑移单元使其沿滑道由拼装位置向前同步滑移一个滑移单元的间距。参见图13，步骤[2]:再拼装第二滑移单元21，并与第一滑移单元22相连，进行第二次滑移，向前同步推进滑移同样的距离。步骤[3至N]:拼装第三个滑移单元，并与第二滑移单元相连，进行第三次滑移；拼装第四个滑移单元，并与第三滑移单元相连，进行第四次滑移；拼装第五个滑移单元，并与第四滑移单元相连，进行第五次滑移；拼装第六个滑移单元，并与第五滑移单元相连，进行第六次滑移；拼装第七个滑移单元，并与第六滑移单元相连，进行第七次滑移；拼装第八个滑移单元，并与第七滑移单元相连，进行第八次滑移；拼装第九个滑移单元，并与第八滑移单元相连，进行第九次滑移；拼装第N个滑移单元，并与第九滑移单元相连，进行第N次滑移，完成整个钢屋架的滑移。步骤[N+1]，然后卸载落架，钢屋架由施工中的受力状态逐步过渡到设计受力状态。步骤[N+2]，拆除高空拼装平台10和中滑道临时支撑胎架5。参见图8，液压同步多点顶推机构由六至八台TJG-1000型液压爬行器、三台16KW液压泵站和同步滑移控制系统组成，在第一滑移单元的第一榀桁架后的边滑轨1和中滑轨4上各配有两台液压爬行器和一台液压泵站，当需要的顶推力逐步加大后，在第二榀桁架后的中滑轨4上配置两台液压爬行器；以中滑道上的第三液压爬行器13、第四液压爬行器14、第七液压爬行器17、第八液压爬行器18并联为一组，并设定为基准点，中滑道配置35KW的液压泵站1台，即第二液压泵站24。以位于一侧的第一液压爬行器ll、第二液压爬行器12、第一液压泵站23为一组，设定为主令点A，以另一侧的第五液压爬行器15、第六液压爬行器16、第三液压泵站25为另一组，设定为从令点B，将基准点位置的液压爬行器滑移速度设定为标准值，作为同步控制速度和位移的基准。在本发明中，滑移水平推移速度约10米/小时。采用了分级加载滑移的方法待系统检测无误后开始正式滑移。经计算，确定液压爬行器所需的伸缸压力(考虑压力损失)和縮缸压力。开始滑移时，液压爬行器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，100%。上述同步滑移控制系统包括a、与液压爬行器连接的行程传感器、位移传感器和油压传感器，用于采集液压爬行器各顶推点的位移、顶推力和主油缸位置信息，并输入同步滑移控制系统主机。b、与主机连接并输入同步控制程序和数据的输入设备。c、主机内用于存储同步控制程序的存储器，以基准点位置的液压爬行器滑移速度设定为标准值，作为同步控制速度和位移的基准存储在存储器中。d、主机内的运算器、比较器和控制器，用于根据各传感器采集的位移量值与标准值进行比较，从令点B以位移量来跟踪比对主令点A，根据两点间位移量之差AL，取中值AL/2，计算出各液压爬行器所需的顶推力和顶推速度，并对各液压爬行器的油压分别发出动态调整指令，控制各液压爬行器协调同步动作；通过两点确定一条直线的几何原理，保证各台液压爬行器在滑移过程中始终保持同步，保证钢屋盖滑移单元及临时支撑结构在整个滑移过程中的平稳。e、与主机连接并能够按照人们的需要将处理结果输出的输出设备。f、与主机信号连接的阀门执行器，依据主机的指令分别对各液压泵站的启闭和各液压爬行器油管阀门大小和进行动态调节。权利要求1.一种钢屋架多点顶推累积滑移施工方法，其特征在于先搭设三滑道、六滑轨的滑移支撑体系，在主体结构的一侧搭设一个滑移单元宽的高空拼装平台(10)，利用主体结构左右两边的混凝土槽形梁(3)作为边滑道，在边滑道的两肢壁各铺设一根边滑轨(1)，在主体结构中线平行于边滑道架设一条中滑道临时支撑胎架(5)，在中滑道临时支撑胎架(5)上铺设两根中滑轨(4)；步骤[1]，在地面拼装胎架(19)上拼装一个个钢桁架组件(20)，然后吊装到高空拼装平台(10)上，拼装第一滑移单元(21)；将第一滑移单元(21)与液压同步多点顶推机构连接；液压同步多点顶推机构由六至八台液压爬行器、三台液压泵站和同步滑移控制系统组成，顶推第一滑移单元使其沿滑道由拼装位置向前同步滑移一个滑移单元的距离；步骤[2]，再拼装第二滑移单元，并与第一滑移单元相连，进行第二次滑移，向前同步推进滑移同样的距离；步骤[3至N]，如此拼装、滑移N次，完成整个钢屋架的滑移；步骤[N+1]，然后卸载落架，钢屋架由施工中的受力状态逐步过渡到设计受力状态；步骤[N+2]，拆除高空拼装平台(10)和中滑道临时支撑胎架(5)。全文摘要一种钢屋架多点顶推累积滑移施工方法，先搭设三滑道、六滑轨的滑移支撑体系，在主体结构一侧搭设高空拼装平台，利用混凝土槽形梁作为边滑道，在主体结构中线架设一条中滑道临时支撑胎架；在地面拼装钢桁架组件，然后吊装到高空拼装平台拼装第一滑移单元；将第一滑移单元与液压同步多点顶推机构连接；液压同步多点顶推机构由八台液压爬行器、三台液压泵站和同步滑移控制系统组成，顶推第一滑移单元后，再拼装第二滑移单元，与第一滑移单元相连后进行第二次滑移；如此拼装、滑移n次，然后卸载落架，拆除高空拼装平台和中滑道临时支撑胎架。解决了钢屋架同步滑移、安全平稳安装就位的难题，同时降低了工程成本，缩短了工期、不影响其它结构的施工。文档编号E04B7/00GK101200959SQ200710202788公开日2008年6月18日申请日期2007年11月29日优先权日2007年11月29日发明者储昭武,辉周,旻李,王念念,肖专文,谢会雪申请人:北京城建集团有限责任公司