施工新技术(1)

大跨度钢结构施工技术小组成员：刘鹏、杨美文、彭田子、米尧、漆琳学校名称：重庆大学学校名称：重庆大学目录CONTENTS引言PARTONEPARTTWO技术内容PARTTHREE技术案例分析参考文献PARTFOUR引言PARTONE负责组员：刘鹏大跨度钢结构大跨度空间钢结构主要是指网架、网壳结构及其组合结构(两种或两种以上不同建筑材料组成)和混合结构(两种或两种以上不同结构形式构成)大跨度钢结构的施工技术，一般主要包含安装技术及卸载技术(若有临时支承)，这里主要谈安装技术。大跨度钢结构的施工技术1、基本概念PARTONE引言目前国内的大跨度空间结构施工工艺，归结起来不外乎分为三大类：高空分段拼装、滑移、整体提升2、大跨度空间钢结构安装施工技术发展现状PARTONE引言分条（块）吊装法高空散装法高空滑移法整体安装法混合安装法12345大跨度空间钢结构安装施工常用方法PARTONE引言（1）我国大跨度空间钢结构施工技术的新特点大跨度空间结构跨度趋大化，空间结构形式多样化，施工技术复杂化。结构形式不再局限于采用传统的单一结构形式，新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现预应力作为一项新技术，得到充分应用，涌现了索穹顶、张拉整体结构和索膜结构等新型结构形式各种各样的节点形式，结构复杂、设计难度越来越大构件加工难度大，加工精度要求高3、大跨度空间钢结构施工技术发展趋势PARTONE引言提升悬挑安装法123（2）大跨度钢结构新颖安装方法网壳结构外扩法整体张拉法PARTONE引言技术内容PARTTWO负责组员：彭田子漆琳1、定义高空滑移法是指分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。此条状单元可以在地面拼成后用起重机吊至支架上，在起重设备能力不足或其他情况下，也可用小拼单元甚至散件在高空拼装平台上拼成条状单元。高空支架一般设在建筑物的一端，滑移时网架的条状单元由一端滑向另一端。PARTTWO技术内容PARTTWO技术内容逐条积累滑移法把网架的第一分条单元滑移至第二分条单元，然后进行拼接之后再滑移至第三分条单元进行拼接，如此循环下去直至完成。单条滑移法把一个个条形单元逐渐的从轨道一端滑动至轨道另一端，然后每一条之间再进行组装。2、施工工艺流程施工准备→测量定位→高空拼装平台搭设→滑移轨道选择→滑移轨道搭设→高空平台拼装→拼装单元滑移→滑动支座安装及结构卸载固定PARTTWO技术内容施工准备→测量定位→安装滑移导轨→拼装条状单元→焊接→油漆→牵引滑移就位→验收单条滑移法逐条积累滑移法PARTTWO技术内容3、高空滑移法的特点1）由于在土建完成框架、圈梁以后进行，而且网架是架空作业的，因此对建筑物内部施工没有影响，网架安装与下部土建施工可以平行立体作业，大大加快了工期。2）高空滑移法对起重设备、牵引设备要求不高，可用小型起重机或卷扬机。而且只需搭设局部的拼装支架，如建筑物端部有平台可利用，可不搭设脚手架。3）采用单条滑移法时，摩擦阻力较小，如再加上滚轮，小跨度时用人力撬棍即可撬动前进。当用逐条积累滑移法时，牵引力逐渐加大，即使为滑动摩擦方式，也只需用小型卷扬机即可。由于网架滑移时速度不能过快（不大于1m/min），一般均需通过滑轮组变速。PARTTWO技术内容4、主要适用范围(1)高空滑移法可用于建筑平面为矩形、梯形或多边形等平面。(2)支承情况可为周边简支或点支承与周边支承相结合等情况。(3)当建筑平面为矩形时滑轨可设在两边圈梁上，实行两点牵引。(4)当跨度较大时，可在中间增设滑轨，实行三点或四点牵引，这时网架不会因分条后加大网架挠度，或者当跨度较大时，也可采取加反梁办法解决。(5)高空滑移法适用于现场狭窄、山区等地区施工，也适用于跨越施工，如车间屋盖的更换、轧钢、机械等厂房内设备基础、设备与屋面结构平行施工。大跨度空间钢结构的安装施工，一般采用逐条积累滑移法。PARTTWO技术内容1、由于高空滑移法是逐条进行拼接来完成安装，故其精度比较高2、由于此法都是在高空进行，所以对施工场地的要求很低，且几乎不需要临时支撑，造价相对较低。5、优缺点PARTTWO技术内容1、高空滑移法对滑移的速度要求较高，且要求在高空要进行精确拼接，所以对施工人员的技术要求较高。2、对曲线滑移轨道的铺设比较很难，且对某些设备如液压爬行器要求较高，有时需要从工厂定制。案例分析PARTThree负责组员：杨美文米尧学校名称：重庆大学中山博览中心工程名称中山博览中心屋盖技术名称大跨度钢结构施工技术施工单位中建国际建设有限公司PARTTHERE案例分析PARTTHERE案例分析工程概况中山博览中心工程位于中山市博爱六路紫马岭公园南门对面，中山市党校东侧。该工程总占地面积250000㎡，建筑面积120000㎡，建筑物总高度28m，是一座集展览、会议、服务等功能为一体的新型现代风格的建筑。屋盖部分为大跨度空间钢管桁架结构，覆盖整个常年展厅和综合展厅，平面尺寸为450m×216m，是中山市的一座标志性建筑。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺一、施工工艺的选择根据常年展厅的结构特点，如采用加固地下室，吊车进入场地内吊装或高空散拼以及整体提升等方法，虽能够完成此部分结构的安装，但措施费巨大且屋顶桁架下方区域其他专业将无法施工，对工期十分不利。为保证整体工程按时完工，必须保证各专业立体交叉施工，基于以上客观因素考虑，故采用“累积滑移”的施工技术，制定了“跨外平台拼装、逐段累积、同步滑移”的施工工艺,如下图所示。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺1、滑移工艺思路首先进行高空胎架及滑移轨道设计、搭设，然后在地面胎架上分段拼装主桁架、托架杆件（其中托架拼装成整体、桁架分三段进行），再利用150t履带吊将各托架和分段桁架吊至拼装平台上整体拼装，最后安装次桁架、水平支撑及檩条，形成空间滑移单元。滑移单元由两榀主桁架、托架和次结构组成，每拼装完一个滑移单元，屋盖整体向14轴线方向滑移18m，拼装平台随之腾空，进行下一个18m单元拼接。所有桁架累积滑移到距设计位置约1m时，暂停滑移工作，进行桁架支座安装，最后进行整体桁架屋盖的滑移到位，进行卸载、桁架与支座连接工作，滑移施工完成。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺2、高空拼装平台搭设为了避免占用结构内施工区域以及避免对部分地下室楼板进行加固，将拼装平台设计在结构外，见图4所示；同时结合主桁架及托架重量、吊车的起重能力以及常年展厅上方屋顶两侧托架中部支撑基本对称的特点，选择18m跨拼装单元作为一个滑移单位，因此高空拼接平台只需搭设18m宽即可满足使用要求。高空拼装平台如此设计，可提高起重设备利用率，，降低机械措施费用，减少平台搭设材料投入量。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺3、滑移轨道选择及搭设针对常年展厅屋顶桁架截面高、刚度大的特点，利用计算机仿真模拟滑移进行分析，得出现场仅采用2条间距为90m的轨道（轨道两侧均悬挑9m），既可完成常年展厅上方90m跨屋顶桁架的累积滑移安装。主桁架跨中不需要额外增设一条轨道，支撑于间距为90m的轨道上的滑移单元，其跨中挠度和局部杆件受力，均能满足国家规范的相关要求。鉴于图纸设计常年展厅屋顶桁架结构，支撑于南北两侧（B轴线和G轴线上）混凝土核心筒内砼柱或钢管格构柱的特点，通过预埋钢结构埋件，增加联系钢梁等方式，在B轴线和G轴线上架设两条滑移轨道，滑移轨道采用QU100钢轨，见图4所示。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺4、高空平台拼装桁架结构在高空平台上拼装时，预先通过计算机模拟其下挠变形值，并按照施工要求进行起拱或反变形设置，保证结构滑移前拆除支撑后主桁架的挠度值符合钢结构设计规范要求，确保结构安装质量。5、拼装单元滑移当相邻两榀桁架拼装完成后，利用液压千斤顶（爬行器）进行拼装单元的同步控制液压顶推累积滑移，滑移过程如图5所示。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺完成滑移一个拼装单元后，在拼装平台上进行下一榀桁架单元的拼装，然后再进行滑移……直至最后一个单元滑移完毕，见图6所示。6、滑动支座安装及结构卸载固定当整体桁架结构滑移离设计安装位置1.5m时，割除支座位置轨道，进行滑动支座安装，然后进一步进行滑移。当整体结构滑移到设计位置后，利用千斤顶进行逐点分级卸载，最终进行结构固定。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺二、累积液压顶推滑移本工程中根据现场施工条件和钢结构屋盖的外形特点，采用了钢结构桁架累积液压滑移安装的施工工艺，主要有以下特点和优势：1）采用液压爬行器作为动力装置，与传统的卷扬机钢丝绳牵引不同，爬行机器人滑移过程的推进力及推进速度完全可测和可控。计算机系统通过传感器检测爬行机器人的推进力及速度，控制各机器人之间的协调同步，当有意外超载或同步超差时，系统会及时做出调整并发出报警信号，从而使滑移过程更加安全可靠；2）滑移轨道充分利用原有结构进行支撑，既方便安装又节约成本；3）滑移不受屋盖底部场地限制，可以土建作业同时展开，解决了二者同时施工的矛盾，节约工期；4）由于爬行器与构件刚性连接，易同步控制，结构安装就位准确性高；5）累积滑移步骤性强，易于形成流水作业，提高了施工效率。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺三、安全施工及质量保障措施1、拼装胎架及轨道搭设基础设计为了保证构件高空拼装的质量以及滑移过程的安全，施工前应该拼装胎架及轨道支撑基础情况进行慎重考虑，对于部分座落在天然土层上的支撑，参照地质勘探报告数据进行基础设计，对于可能出现的基础沉降，应在胎架和轨道支撑设计时预留沉降值。2、计算机仿真技术应用由于屋盖桁架在滑移过程中工况与设计使用状态不同，为保证其在滑移过程中各构件的受力状态符合相关规范要求，对滑移进行了全过程进行计算机仿真分析。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺3、滑移过程监测本工程滑移距离长、结构自重大，结构加工、拼装精度要求高，为保证滑移施工的顺利实施，对滑移过程跟踪监测，尤其对屋盖滑移过程桁架以及轨道梁的挠度进行实时监控，如图9所示，对于出现的超出设计预期的变形、较大的声响等情况，及时通知现场滑移施工总指挥，以按照应急预案及时采取对应的处理措施，确保滑移安全、顺利的实施。滑移施工过程中，在每次构件高空胎架拼装前，对拼装平台支撑点标高进行抄测，对于出现的沉降值，在拼装时进行标高补偿，以保证每榀桁架结构的拼装质量。PARTTHERE案例分析技术应用情况-大跨度桁架逐段累计滑移安装工艺4、结构加固为了保证累积滑移的安全顺利进行，必须保证滑移轨道及滑移单元的安全可靠，现场分别采取措施对滑移轨道梁进行加固，见图10所示；为了滑移单元两端托架和主桁架结构受力出现不对称性，对托架、主桁架以及通过计算机模拟计算得出的应力比超标的杆件，进行加固处理，见图11所示。PARTTHERE案例分析屋盖结构和混凝土结构同时作业采用两条间距90m的滑轨完成了90*198m的屋盖结构滑移安装节约大量措施费46天完成屋盖3700t钢结构安装，提前2月完工突破轨道技术难题搭设一条轨道，减少轨道搭设材料和滑移设备投入双轨间距及累积滑移位于国内水平前列距离屋盖最大滑移距离198m,为国内钢结构积累经验计算机仿真模拟技术为累积安装成功实施提供理论数据支持××大跨度钢结构施工技术应用效果PARTTHERE案例分析应用效果适应性强整体性强造价经济抗震性优受力合理结构体系简洁节约用钢量大跨度钢结构施工技术应用效果PARTTHERE案例分析学校名称：重庆大学参考文献PARTSIX参考文献1.陈伟刘旭光等.中山博览中心屋盖累积滑移安装工艺.中国建筑工程总公司2.张可文.钢结构与索膜结构工程施工新技术典型案例与分析[M].北京：机械工业出版社,2011:30-34.3.孙永明,大跨度复杂空间