论文部分内容阅读
摘 要：大跨度钢结构安装施工是个技术难点，屋盖钢结构安装可以采用分段吊装和整体滑移两种方案，各有特点，我们需要根据工程特点结合实际施工条件来综合确定，我们要尽可能的采用机械化的，先进的施工技术手段，使得方案能够满足切实可行，安全高效的同时，即保证工程质量，又能达到经济节约的目的。
关键词：大跨度；吊装；滑移；减少；措施费；合理；快速；高效
中图分类号：TU39313 文献标识码：B 文章编号：1671-3362（2013）03-0020-02
1 工程概况
中国2010年上海世博会主题馆是世博会永久保留建筑之一，位于上海世博会B片区。主题馆设计引入了“上海里弄”“老虎窗”等地方建筑特色，屋面三角形的连续构架，令人联想到风筝、纸飞机、飞鸟等象征自由、美好生活的元素。
屋面主桁架分为东区和西区两部分，主桁架的截面为正三角形，上弦和下弦的轴线标高差为3000mm，东区主桁架共9榀，每榀总长144米，由4根柱子支撑；西区主桁架共9榀，每榀总长126米，两端坐在柱子上，下方为两条通长预应力拉索。另外还有5组联系桁架连接主桁架，南北两侧还有两组边桁架和挑檐等附属结构。
主题馆效果图 屋面桁架轴测图
2 工程特点及分析
本工程具有以下施工特点：
（1）工期紧迫，任务异常繁重，施工技术难度大。例如，其中地上框架及屋面系统总量约15000吨的钢结构原计划在5个月内吊装完成，同时吊装作业与其它专业施工交叉作业或同时施工；
（2）吊装工作面窄——按本项目总体进度安排，在每块屋盖钢结构吊装时，地下室顶板已经施工完成，拼装及吊装工作面仅在每个分块的地下室顶板上进行；
（3）材料堆放与现场拼装空间定位难度大——构件大多为空间三维构件，就位和定位难度大；
（4）屋面系统跨度大——东区跨度144米，一榀桁架最重达80吨。西区为126m大跨度折线双索空间张弦桁架体系，跨度居国内之首。
面对这些困难，通过专家论证，采取“总体布局，分段瓦解，各个击破”的战术，确立并采用了“东区高空拼装整体滑移，用吊机上地下室顶板吊装，西区分段吊装，整体张拉，阻尼器安装，抗震消能”的施工方案。
3 东区屋面施工——桁架滑移
本工程东区地下室顶板的承载力有限，如果使用整体吊装方案，就需要对原有顶板进行加固措施，已使其能够承受大型起重机的重量；况且该工程工期紧张，各个工种之间交叉作业密集，施工作业面紧张；为了合理利用作业空间，其它工种让出作业区，并且综合考虑施工方案的经济性，高效性，特采取在东区屋面的A～C轴搭设高空安装平台，由南向北累计滑移的施工方案。
3.1 滑移施工的整体工艺流程
整体工艺流程为：
（1）设置临时支撑和拼装胎架；
（2）安装布置滑移钢梁，铺设滑移轨道；
（3）在拼装胎架上分段组装第一组桁架；
（4）液压爬行系统设备安装、调试，第一组桁架滑移；
（5）继续在拼装胎架上分段组装桁架；
（6）如第四、五步，累积滑移A-W轴桁架；
（7）桁架整体滑移到位；
（8）在吊车配合下，拆除滑移设施（爬行设备、轨道梁等）。
（9）卸载
鋼结构桁架在B轴外侧的拼装胎架上分段组装，由南向北（A轴向W轴）滑移。
3.2 滑移的保证措施
（1）在两侧结构钢柱上端钢板垫块下面加焊定向卡块，用来保证桁架延轴线方向滑移，防止桁架在动态行程中产生偏移与扭转，确保终滑移到位时的状态与拼装时的状态一致，保证滑移的准确，就位精准。
（2）液压同步滑移施工技术是采用PC控制，通过数据反馈和控制指令传递，可实现全自动同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。是自动控制原理在施工技术中的一次成功运用。
3.3 胎架及滑移轨道布置
每榀桁架的主管桁架、联系桁架、檩条和支撑等构件均在A轴两侧的胎架上进行拼装焊接，这样固定拼装施工作业区，即保证了安全，又因为避免了施工，机械的转场时间，提高了拼装速度。每榀主桁架分8段，每段15-18m，均在跨端组装。利用地上部分原钢结构框架，在10、15、20、25轴分别设置1条滑移轨道，采用标准50kg级轨道，通过轨道压板固定在轨道梁（结构框架梁）上，4条轨道间距均为45m。
3.4 滑移控制
采用超大型构件液压同步滑移施工技术和自锁型液压爬行器。每条轨道配置两组爬行器，整个桁架滑移共配置8组TJG-1000型液压爬行器。
每条轨道配置2个专业人员全程监控，同步滑移速度约为10m/h。同时，在地面用计算机全程监控，发现不正常信号或者滑移不同步，及时停止。
3.5 实施情况
“跨端组装、累计滑移”的钢结构施工方案，解决了大型吊机无法直接上地下室顶板进行吊装的难题，滑移由南向北进行，与北面地上部分钢结构框架的吊装施工形成流水作业。通过合理布置2台吊机，充分利用其优势，在跨端重复进行管桁架、檩条、支撑等安装工作，施工效率大大提高。
屋面钢结构滑移到位后，9榀桁架形成一个整体，所有屋面檩条高强度螺栓施工、焊接完毕后进行卸载。四条轨道的卸载量分别为20mm（10轴）、20mm（15轴）、15（20轴）mm、20mm（25轴），其中20轴流出5mm作为柱头焊接间隙。卸载采用液压千斤顶，按多次循环与位移控制相结合的原则，实现整体同步分级卸载。
4 西区屋面桁架分段吊装
4.1 基本情况
西区屋面为管桁架、张弦桁架屋面体系，张弦桁架共9榀，跨度126m，间距18m，上弦为倒三角管桁架，下弦索采用2根1670级高强钢丝束索。
4.2 方案选用
由于西区无地下室，场地条件比较好、地面承载力大，故上弦管桁架采取现场分段吊装。
4.3 实施过程
首先分3段在地面拼装成单元，并在撑杆位置附近设这2个临时高空组装胎架，采用300t履带式起重机CC2000型将3段分别吊装至十二级位置，搁置在临时胎架和结构支座上，在高空焊接组装成整体。
桁架起拱：主要考虑桁架自重下挠（要通过设计院计算）及拉索张拉施工，同时考虑分区桁架对接口的问题。
桁架间的屋面檩条和支撑采取25t汽车吊在跨间吊装。
5结论
（1）通过两个分区位置施工条件的分析，分别选择切实可行、合理的施工方案，保证了本项目的顺利实施。
（2）东区屋面通过液压滑移施工，不但攻克了东区屋面滑移及卸载的难题，而且大幅度减少地下室顶板巨额的加固措施费。
（3）西区屋面的分段吊装，在充分利用现有条件的情况下，更加快速、高效的完成西区的施工任务。
作者介绍：杨力峰（1978-），女，研究方向：钢结构加工施工技术。
关键词：大跨度；吊装；滑移；减少；措施费；合理；快速；高效
中图分类号：TU39313 文献标识码：B 文章编号：1671-3362（2013）03-0020-02
1 工程概况
中国2010年上海世博会主题馆是世博会永久保留建筑之一，位于上海世博会B片区。主题馆设计引入了“上海里弄”“老虎窗”等地方建筑特色，屋面三角形的连续构架，令人联想到风筝、纸飞机、飞鸟等象征自由、美好生活的元素。
屋面主桁架分为东区和西区两部分，主桁架的截面为正三角形，上弦和下弦的轴线标高差为3000mm，东区主桁架共9榀，每榀总长144米，由4根柱子支撑；西区主桁架共9榀，每榀总长126米，两端坐在柱子上，下方为两条通长预应力拉索。另外还有5组联系桁架连接主桁架，南北两侧还有两组边桁架和挑檐等附属结构。
主题馆效果图 屋面桁架轴测图
2 工程特点及分析
本工程具有以下施工特点：
（1）工期紧迫，任务异常繁重，施工技术难度大。例如，其中地上框架及屋面系统总量约15000吨的钢结构原计划在5个月内吊装完成，同时吊装作业与其它专业施工交叉作业或同时施工；
（2）吊装工作面窄——按本项目总体进度安排，在每块屋盖钢结构吊装时，地下室顶板已经施工完成，拼装及吊装工作面仅在每个分块的地下室顶板上进行；
（3）材料堆放与现场拼装空间定位难度大——构件大多为空间三维构件，就位和定位难度大；
（4）屋面系统跨度大——东区跨度144米，一榀桁架最重达80吨。西区为126m大跨度折线双索空间张弦桁架体系，跨度居国内之首。
面对这些困难，通过专家论证，采取“总体布局，分段瓦解，各个击破”的战术，确立并采用了“东区高空拼装整体滑移，用吊机上地下室顶板吊装，西区分段吊装，整体张拉，阻尼器安装，抗震消能”的施工方案。
3 东区屋面施工——桁架滑移
本工程东区地下室顶板的承载力有限，如果使用整体吊装方案，就需要对原有顶板进行加固措施，已使其能够承受大型起重机的重量；况且该工程工期紧张，各个工种之间交叉作业密集，施工作业面紧张；为了合理利用作业空间，其它工种让出作业区，并且综合考虑施工方案的经济性，高效性，特采取在东区屋面的A～C轴搭设高空安装平台，由南向北累计滑移的施工方案。
3.1 滑移施工的整体工艺流程
整体工艺流程为：
（1）设置临时支撑和拼装胎架；
（2）安装布置滑移钢梁，铺设滑移轨道；
（3）在拼装胎架上分段组装第一组桁架；
（4）液压爬行系统设备安装、调试，第一组桁架滑移；
（5）继续在拼装胎架上分段组装桁架；
（6）如第四、五步，累积滑移A-W轴桁架；
（7）桁架整体滑移到位；
（8）在吊车配合下，拆除滑移设施（爬行设备、轨道梁等）。
（9）卸载
鋼结构桁架在B轴外侧的拼装胎架上分段组装，由南向北（A轴向W轴）滑移。
3.2 滑移的保证措施
（1）在两侧结构钢柱上端钢板垫块下面加焊定向卡块，用来保证桁架延轴线方向滑移，防止桁架在动态行程中产生偏移与扭转，确保终滑移到位时的状态与拼装时的状态一致，保证滑移的准确，就位精准。
（2）液压同步滑移施工技术是采用PC控制，通过数据反馈和控制指令传递，可实现全自动同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。是自动控制原理在施工技术中的一次成功运用。
3.3 胎架及滑移轨道布置
每榀桁架的主管桁架、联系桁架、檩条和支撑等构件均在A轴两侧的胎架上进行拼装焊接，这样固定拼装施工作业区，即保证了安全，又因为避免了施工，机械的转场时间，提高了拼装速度。每榀主桁架分8段，每段15-18m，均在跨端组装。利用地上部分原钢结构框架，在10、15、20、25轴分别设置1条滑移轨道，采用标准50kg级轨道，通过轨道压板固定在轨道梁（结构框架梁）上，4条轨道间距均为45m。
3.4 滑移控制
采用超大型构件液压同步滑移施工技术和自锁型液压爬行器。每条轨道配置两组爬行器，整个桁架滑移共配置8组TJG-1000型液压爬行器。
每条轨道配置2个专业人员全程监控，同步滑移速度约为10m/h。同时，在地面用计算机全程监控，发现不正常信号或者滑移不同步，及时停止。
3.5 实施情况
“跨端组装、累计滑移”的钢结构施工方案，解决了大型吊机无法直接上地下室顶板进行吊装的难题，滑移由南向北进行，与北面地上部分钢结构框架的吊装施工形成流水作业。通过合理布置2台吊机，充分利用其优势，在跨端重复进行管桁架、檩条、支撑等安装工作，施工效率大大提高。
屋面钢结构滑移到位后，9榀桁架形成一个整体，所有屋面檩条高强度螺栓施工、焊接完毕后进行卸载。四条轨道的卸载量分别为20mm（10轴）、20mm（15轴）、15（20轴）mm、20mm（25轴），其中20轴流出5mm作为柱头焊接间隙。卸载采用液压千斤顶，按多次循环与位移控制相结合的原则，实现整体同步分级卸载。
4 西区屋面桁架分段吊装
4.1 基本情况
西区屋面为管桁架、张弦桁架屋面体系，张弦桁架共9榀，跨度126m，间距18m，上弦为倒三角管桁架，下弦索采用2根1670级高强钢丝束索。
4.2 方案选用
由于西区无地下室，场地条件比较好、地面承载力大，故上弦管桁架采取现场分段吊装。
4.3 实施过程
首先分3段在地面拼装成单元，并在撑杆位置附近设这2个临时高空组装胎架，采用300t履带式起重机CC2000型将3段分别吊装至十二级位置，搁置在临时胎架和结构支座上，在高空焊接组装成整体。
桁架起拱：主要考虑桁架自重下挠（要通过设计院计算）及拉索张拉施工，同时考虑分区桁架对接口的问题。
桁架间的屋面檩条和支撑采取25t汽车吊在跨间吊装。
5结论
（1）通过两个分区位置施工条件的分析，分别选择切实可行、合理的施工方案，保证了本项目的顺利实施。
（2）东区屋面通过液压滑移施工，不但攻克了东区屋面滑移及卸载的难题，而且大幅度减少地下室顶板巨额的加固措施费。
（3）西区屋面的分段吊装，在充分利用现有条件的情况下，更加快速、高效的完成西区的施工任务。
作者介绍：杨力峰（1978-），女，研究方向：钢结构加工施工技术。