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重慶大劇院舞臺桁架高空滑移安裝施工技術(shù)探討

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]

    摘　要：重慶大劇院舞臺桁架綜合工期、安全、經(jīng)濟和技術(shù)可行性采用半榀吊裝、高空拼裝、整榀滑移方案。即在另處樓地面拼裝半榀桁架，施工三個(gè)方向剪力墻時(shí)完成滑軌埋件、桁架支座埋件工作，進(jìn)行滑軌、拼裝平臺、滑移小車(chē)安裝，豎向組立整榀桁架，利用葫蘆滑移，利用門(mén)架將桁架就位。
    　　關(guān)鍵詞：舞臺桁架；高空：滑移；安裝
    　　
    　　1 工程概況
    　　
    　　重慶大劇院工程項目總建筑面積103317m2，建筑高度64m，地上7層，地下2層，該工程結構復雜，為筒體、框架、剪力墻加鋼結構組成。該工程內設大、中兩個(gè)劇場(chǎng)，大中劇場(chǎng)舞臺均為砼筒體結構。屋頂均為鋼桁架，鋼桁架擱置底標高分別為46m、37m。大劇場(chǎng)舞臺桁架(GHJ-1)每榀長(cháng)25.05m、高4.6m、自重20.3t，整體重量193t；中劇場(chǎng)舞臺桁架(GHJ-2)每榀長(cháng)22.55m、高4.1m，自重17.1t，整體重量133t。桁架由工廠(chǎng)標準化制作，預拼后將中間腹桿切斷，上下弦桿各分兩段，再運輸到現場(chǎng)安裝。下面僅對大劇場(chǎng)予以介紹，桁架布置如圖1、2所示。
    　　
    　　2 方案的選擇
    　　
    　　由于舞臺桁架具有重量重，標高高，最近一榀位置遠離塔吊位置就達30m，雖然布置了400tm重型塔吊也無(wú)法滿(mǎn)足單榀整體吊裝的需要，為此項目部就現有施工條件進(jìn)行方案的對比選擇。
    　　
    　　2．1　桁架地面拼裝，整體吊裝
    　　利用現場(chǎng)塔吊在地面對每榀桁架進(jìn)行組拼，然后進(jìn)行整體吊裝就位，最后安裝桁架聯(lián)系桿件，每榀桁架重量均超過(guò)了塔吊單吊和抬吊的起重能力，無(wú)法滿(mǎn)足要求；若采用集群千斤頂6榀整體吊裝，需另添設備，費用很高。
    　　
    　　2．2　桁架地面分段拼裝，分段吊裝
    　　現場(chǎng)地面對桁架分段拼裝，分兩段吊裝，高空對拼焊接，最后安裝桁架間系桿，需在舞臺下方搭設高空對接支撐平臺，支撐平臺要從-8.20m至+46.00m標高，架體的強度、剛度和穩定性都要求較高，操作危險系數較高。
    　　
    　　2．3　桁架高空散拼，焊接安裝
    　　在舞臺桁架下方地面搭設54m高44800m3高空散拼滿(mǎn)堂腳手架平臺，進(jìn)行桁架高空散拼，腳手架搭設量大，費用高，工期也較長(cháng)，拖延舞臺機械安裝隊伍進(jìn)場(chǎng)。
    　　
    　　2．4　桁架高空滑移法
    　　首先在地面將桁架散件組拼成半榀，利用塔吊將半榀桁架吊至(27)軸處+46.00m標高三角架懸挑平臺進(jìn)行整體拼焊連接，再逐步將每?jì)砷噙B由(27)軸向(21)軸滑移安裝就位。
    　　根據塔吊布置情況和結構實(shí)際情況，經(jīng)分析鋼桁架結構采用滑移技術(shù)較為有利。首先構件是平面型的且構件在整個(gè)滑移過(guò)程中不會(huì )對滑道產(chǎn)生側向水平推力；其次舞臺簡(jiǎn)體能提供滑道設置的最好條件，筒體幾何尺寸方正、桁架支撐端剪力墻支撐條件好。第三塔吊的布局和吊重完全滿(mǎn)足滑移各工序的要求。綜合工期、安全、經(jīng)濟和技術(shù)可行性等方面考慮，第四種方案要優(yōu)于前三種方案，即采用半榀吊裝、高空拼裝、整榀滑移方案。
    　　
    　　3 滑移基本思路
    　　
    　　3．1　桁架在另處樓地面拼焊接成半榀，待整體拼裝。
    　　
    　　3．2　根據桁架橡膠支座的標高將(27)、(P)、R～S軸三向砼剪力墻施工至+45.358m，在P、R～Ｓ軸墻頂預埋滑道支腳埋件－10×300×300mm＠500，27軸墻預留三腳架孔，見(jiàn)圖3。

    3．3　將p、R～S軸桁架12個(gè)支墩砼澆至+46.158m，安裝預埋件和橡膠支座(+46.128m)，砼墩高約800mm，滿(mǎn)足墻體鋼筋錯開(kāi)搭接長(cháng)度設計要求，見(jiàn)圖3、圖4。

    3．4　在P、R-S軸桁架支墩之間安裝滑道和滑移小車(chē)。
    　　3．5　在(27)軸搭設桁架對接三腳架懸挑拼裝平臺，進(jìn)行桁架豎立拼裝，并同時(shí)在桁架兩端安裝八字斜撐，見(jiàn)圖5、6。


    　4 施工工況計算分析
    　　
    　　4．1　抗傾覆計算
    　　大劇場(chǎng)桁架長(cháng)25m，高4.6m，寬0.35m，進(jìn)行豎立滑行，桁架的傾覆應是施工中關(guān)注的重點(diǎn)。進(jìn)行工況受力模型如圖7。
    　　外力作用點(diǎn)位置h2選取原則是使①、②桿件不受力?？紤]滑車(chē)摩擦系數為μ＝0.1，則f=Gμ=10.15KN擬采用3.5T葫蘆，最大輸出力Fmax=35KN，牽引時(shí)候由于存在傾覆力矩，滑車(chē)對桁架的支承力N’作用點(diǎn)會(huì )自動(dòng)偏離重力作用線(xiàn)?？紤]桁架下翼緣的剛度及桁架寬度350mm，N’與G的最大力偶臂諏a1=130mm。
    　　開(kāi)始牽引瞬間，取F=35KN，要使①桿件不受力，則Fh2×0.13+fh0所以h2≤1.0585m。
    　　當桁架進(jìn)入?速滑行時(shí)，F=f，支承力N’自動(dòng)左移，要使②桿件不受力，則Fh2+N×013≥fh0，h2≥1.05n，故取h2=1.05m。
    　　考慮滑移小車(chē)絕大部分時(shí)間是勻速前進(jìn)，應以h2≥1.05m來(lái)控制。
    　　
    　　4．2　滑移工況下滑道的剛度和變形驗算
    　　將滑移過(guò)程中產(chǎn)生的支承反力以移動(dòng)荷載形式作用于軌道上，對軌道槽鋼及支撐軌道的槽鋼運用影響線(xiàn)原理進(jìn)行結構最不利內力及變形的驗算。本工程簡(jiǎn)化計算如圖8：


    5 施工方法
    　　
    　　5．1　滑道安裝
    　　滑道采用125a槽鋼。槽鋼的槽口向上，利用槽鋼的兩側翼緣作為滑車(chē)橫向限位?；朗┕r(shí)其中心線(xiàn)與桁架端定位軸線(xiàn)重合，以保證鋼結構滑移到位后能順利進(jìn)行桁架的就位安裝。
    　　為方便桁架就位，滑道上表面標高與支座預埋件上表面相平。故滑道槽鋼在桁架支座處應斷開(kāi)。采用門(mén)式架對桁架就位，為平衡水平推力，利用預埋螺栓設置限位擋塊。
    　　為固定及支撐滑道槽鋼，每隔0.5m將槽鋼與混凝土墻上的預埋鐵件焊接連接。將滑道槽鋼放好，調整滑道槽鋼的頂面標高，最后焊接牢固。
    　　
    　　5．2　桁架地面拼裝
    　　桁架在制作時(shí)為便于運輸將中間腹桿切斷，上下弦桿各分兩段，散件拼裝，故需搭設拼裝平臺。拼裝平臺采用枕木和鋼梁搭設，拼裝完成后形成半榀桁架。
    　　
    　　5．3　半榀吊裝及高空組裝
    　　(27)軸剪力墻內側雙排外架分別搭設至
    45.718m標高，其上操作平臺護欄、支撐架斜撐設置為活動(dòng)式。
    　　在拼裝平臺以上兩側外架之間均應拉結，并設置鋼桁架支撐。拼裝平臺上沿桁架中間3根立腹桿位置放置3個(gè)5t機械式千斤頂，用于調節桁架起拱和下弦平直度，千斤頂與桁架下弦采用頂托連接支撐。上弦及立腹桿采用腳手架管與操作平臺進(jìn)行固定，拼裝時(shí)將桁架兩端直接放置于滑行小車(chē)上進(jìn)行拼裝。桁架吊裝就位前將滑行小車(chē)固定于拼裝平臺內的滑道上，兩側用斜鐵固定住滑行小車(chē)的承壓輪上方與槽鋼翼緣接觸部位；
    　　將半榀桁架吊放至平臺上，并將千斤頂調至最初始狀態(tài)，頂托與桁架套好。用腳手架管和扣件將該半榀桁架與平臺固定，固定點(diǎn)選擇立腹桿中部和上弦桿節點(diǎn)中部：將另一半榀桁架吊放就位，固定。
    　　將拼裝接點(diǎn)螺栓安裝完但不初擰；調整整榀桁架的平直度與起拱度；再將螺栓終擰并焊接節點(diǎn)，24h后進(jìn)行焊縫超聲波檢測合格：將拼裝點(diǎn)臨時(shí)連接板割除，并打磨平整；用斜支撐槽鋼將小車(chē)與桁架上弦用螺栓連接并擰緊。
    　　
    　　5．4　桁架滑移
    　　桁架在小車(chē)上固定完后將拼裝平臺靠筒體內側架管拆除，并用手拉葫蘆和鋼絲繩將桁架與對面墻埋件上的耳板連拼拉平成直線(xiàn)狀但不受力，去除制動(dòng)斜鐵，滑移步驟如下：
    　　將(21)軸桁架兩個(gè)半榀在樓面拼裝完后用3#塔吊至滑行小車(chē)和拼裝平臺上，分別進(jìn)行拼裝固定，并安裝臨時(shí)斜撐桿件與小車(chē)連接，在校正后焊接；將此榀桁架滑移至(26)軸6m處停止；用同樣方法拼裝(22)軸桁架并校正焊接；安裝兩榀桁架之間的系桿梁并將高強螺栓終擰：分別在兩端往中間第三根直腹桿邊安裝臨時(shí)剪刀撐；用手拉葫蘆和鋼絲繩將桁架兩端兩根直腹桿中部與對面(20)軸上的埋件連接；兩條滑軌上方各設2名工人拉葫蘆，每次拉100mm，由王長(cháng)統一吹哨指揮；滑行至(21)軸和(22)軸位置時(shí)停止。
    　　
    　　5．5　桁架的就位
    　　安裝門(mén)式架并焊接完成，割去桁架與小車(chē)的固定鋼板：在桁架兩端各加一個(gè)剪刀撐；利用門(mén)架、12t手拉葫蘆和兩鋼絲繩同時(shí)提升兩端桁架上弦，提高高度為100mm，以避免水平推力而使門(mén)架產(chǎn)生彎距和剪力：將滑行小車(chē)移去，并割除桁架底部的滑軌；將桁架與橡膠支座連接就位，并焊接桁架間除剪刀撐外的梁和支撐桿件。
    　　
    　　6 結論
    　　
    　　6．1　滑移作為鋼結構安裝的一種基本形式不斷推廣?；品绞诫S結構形式不斷調整。
    　　
    　　6．2　牽引方式既可采用技術(shù)含量高的機電一體化的智能操作方式，也可采用簡(jiǎn)單的人工操作方式，可以在滑移同步控制有保證的前提下根據現場(chǎng)施工需要選擇。
    　　
    　　6．3　本工程鋼桁架滑移方案的成功實(shí)踐，在保證同等施工質(zhì)量的前提下，避免了更大噸位的塔吊的選用，提前工期一個(gè)月以上，節約費用約300萬(wàn)元。
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