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    重慶大劇院舞臺(tái)桁架高空滑移安裝施工技術(shù)探討
    
                                  
                    
    作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
    
					時(shí)間：2009-12-22 20:26:15					[收藏]
    
               
    
                
    				
    				
    

               
    
               
      
				摘　要：重慶大劇院舞臺(tái)桁架綜合工期、安全、經(jīng)濟(jì)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(tái)、滑移小車安裝，豎向組立整榀桁架，利用葫蘆滑移，利用門架將桁架就位。 
      
　　關(guān)鍵詞：舞臺(tái)桁架；高空：滑移；安裝 
      
　　 
      
　　1 工程概況 
      
　　 
      
　　重慶大劇院工程項(xiàng)目總建筑面積103317m2，建筑高度64m，地上7層，地下2層，該工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為筒體、框架、剪力墻加鋼結(jié)構(gòu)組成。該工程內(nèi)設(shè)大、中兩個(gè)劇場(chǎng)，大中劇場(chǎng)舞臺(tái)均為砼筒體結(jié)構(gòu)。屋頂均為鋼桁架，鋼桁架擱置底標(biāo)高分別為46m、37m。大劇場(chǎng)舞臺(tái)桁架(GHJ-1)每榀長(zhǎng)25.05m、高4.6m、自重20.3t，整體重量193t；中劇場(chǎng)舞臺(tái)桁架(GHJ-2)每榀長(zhǎng)22.55m、高4.1m，自重17.1t，整體重量133t。桁架由工廠標(biāo)準(zhǔn)化制作，預(yù)拼后將中間腹桿切斷，上下弦桿各分兩段，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)安裝。下面僅對(duì)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(tái)桁架具有重量重，標(biāo)高高，最近一榀位置遠(yuǎn)離塔吊位置就達(dá)30m，雖然布置了400tm重型塔吊也無(wú)法滿足單榀整體吊裝的需要，為此項(xiàng)目部就現(xiàn)有施工條件進(jìn)行方案的對(duì)比選擇。 
      
　　 
      
　　2．1　桁架地面拼裝，整體吊裝 
      
　　利用現(xiàn)場(chǎng)塔吊在地面對(duì)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)法滿足要求；若采用集群千斤頂6榀整體吊裝，需另添設(shè)備，費(fèi)用很高。 
      
　　 
      
　　2．2　桁架地面分段拼裝，分段吊裝 
      
　　現(xiàn)場(chǎng)地面對(duì)桁架分段拼裝，分兩段吊裝，高空對(duì)拼焊接，最后安裝桁架間系桿，需在舞臺(tái)下方搭設(shè)高空對(duì)接支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)要從-8.20m至+46.00m標(biāo)高，架體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性都要求較高，操作危險(xiǎn)系數(shù)較高。 
      
　　 
      
　　2．3　桁架高空散拼，焊接安裝 
      
　　在舞臺(tái)桁架下方地面搭設(shè)54m高44800m3高空散拼滿堂腳手架平臺(tái)，進(jìn)行桁架高空散拼，腳手架搭設(shè)量大，費(fèi)用高，工期也較長(zhǎng)，拖延舞臺(tái)機(jī)械安裝隊(duì)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(biāo)高三角架懸挑平臺(tái)進(jìn)行整體拼焊連接，再逐步將每?jī)砷噙B由(27)軸向(21)軸滑移安裝就位。 
      
　　根據(jù)塔吊布置情況和結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，經(jīng)分析鋼桁架結(jié)構(gòu)采用滑移技術(shù)較為有利。首先構(gòu)件是平面型的且構(gòu)件在整個(gè)滑移過(guò)程中不會(huì)對(duì)滑道產(chǎn)生側(cè)向水平推力；其次舞臺(tái)簡(jiǎn)體能提供滑道設(shè)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足滑移各工序的要求。綜合工期、安全、經(jīng)濟(jì)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(jù)桁架橡膠支座的標(biāo)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(yù)埋滑道支腳埋件－10×300×300mm＠500，27軸墻預(yù)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(yù)埋件和橡膠支座(+46.128m)，砼墩高約800mm，滿足墻體鋼筋錯(cuò)開搭接長(zhǎng)度設(shè)計(jì)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。 
      
　　3．5　在(27)軸搭設(shè)桁架對(duì)接三腳架懸挑拼裝平臺(tái)，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(jì)算分析 
      
　　 
      
　　4．1　抗傾覆計(jì)算 
      
　　大劇場(chǎng)桁架長(zhǎng)25m，高4.6m，寬0.35m，進(jìn)行豎立滑行，桁架的傾覆應(yīng)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。考慮滑車摩擦系數(shù)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，滑車對(duì)桁架的支承力N’作用點(diǎn)會(huì)自動(dòng)偏離重力作用線。考慮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(dāng)桁架進(jìn)入?速滑行時(shí)，F(xiàn)=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。 
      
　　考慮滑移小車絕大部分時(shí)間是勻速前進(jìn)，應(yīng)以h2≥1.05m來(lái)控制。 
      
　　 
      
　　4．2　滑移工況下滑道的剛度和變形驗(yàn)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(duì)軌道槽鋼及支撐軌道的槽鋼運(yùn)用影響線原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)最不利內(nèi)力及變形的驗(yàn)算。本工程簡(jiǎn)化計(jì)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(cè)翼緣作為滑車橫向限位。滑道施工時(shí)其中心線與桁架端定位軸線重合，以保證鋼結(jié)構(gòu)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(biāo)高與支座預(yù)埋件上表面相平。故滑道槽鋼在桁架支座處應(yīng)斷開。采用門式架對(duì)桁架就位，為平衡水平推力，利用預(yù)埋螺栓設(shè)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(yù)埋鐵件焊接連接。將滑道槽鋼放好，調(diào)整滑道槽鋼的頂面標(biāo)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(yùn)輸將中間腹桿切斷，上下弦桿各分兩段，散件拼裝，故需搭設(shè)拼裝平臺(tái)。拼裝平臺(tái)采用枕木和鋼梁搭設(shè)，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(nèi)側(cè)雙排外架分別搭設(shè)至 
      
45.718m標(biāo)高，其上操作平臺(tái)護(hù)欄、支撐架斜撐設(shè)置為活動(dòng)式。 
      
　　在拼裝平臺(tái)以上兩側(cè)外架之間均應(yīng)拉結(jié)，并設(shè)置鋼桁架支撐。拼裝平臺(tái)上沿桁架中間3根立腹桿位置放置3個(gè)5t機(jī)械式千斤頂，用于調(diào)節(jié)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(tái)進(jìn)行固定，拼裝時(shí)將桁架兩端直接放置于滑行小車上進(jìn)行拼裝。桁架吊裝就位前將滑行小車固定于拼裝平臺(tái)內(nèi)的滑道上，兩側(cè)用斜鐵固定住滑行小車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(tái)上，并將千斤頂調(diào)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(tái)固定，固定點(diǎn)選擇立腹桿中部和上弦桿節(jié)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(diào)整整榀桁架的平直度與起拱度；再將螺栓終擰并焊接節(jié)點(diǎn)，24h后進(jìn)行焊縫超聲波檢測(cè)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與桁架上弦用螺栓連接并擰緊。 
      
　　 
      
　　5．4　桁架滑移 
      
　　桁架在小車上固定完后將拼裝平臺(tái)靠筒體內(nèi)側(cè)架管拆除，并用手拉葫蘆和鋼絲繩將桁架與對(duì)面墻埋件上的耳板連拼拉平成直線狀但不受力，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#塔吊至滑行小車和拼裝平臺(tái)上，分別進(jìn)行拼裝固定，并安裝臨時(shí)斜撐桿件與小車連接，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(qiáng)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(duì)面(20)軸上的埋件連接；兩條滑軌上方各設(shè)2名工人拉葫蘆，每次拉100mm，由王長(zhǎng)統(tǒng)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 
      
　　安裝門式架并焊接完成，割去桁架與小車的固定鋼板：在桁架兩端各加一個(gè)剪刀撐；利用門架、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架產(chǎn)生彎距和剪力：將滑行小車移去，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(jié)論 
      
　　 
      
　　6．1　滑移作為鋼結(jié)構(gòu)安裝的一種基本形式不斷推廣。滑移方式隨結(jié)構(gòu)形式不斷調(diào)整。 
      
　　 
      
　　6．2　牽引方式既可采用技術(shù)含量高的機(jī)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(jù)現(xiàn)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(jié)約費(fèi)用約300萬(wàn)元。
      
          
		  
      				
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