大跨度钢结构屋盖滑移施工质量控制方法

大跨度钢结构屋盖滑移施工质量控制方法

陈志攀    

广州珠江监理咨询集团有限公司 广东 广州 510095

摘 要：广交会展馆四期项目展厅屋盖为大跨度钢结构桁架，由于受到隧道同期施工影响，为确保在规定工期内顺利交付使用，屋盖采用“高空原位拼装、整体分部滑移”滑移技术施工。钢结构屋盖在拼装、滑移过程中，对拼装精度、焊接质量、预应力张拉、滑移状态等重点工序的关键控制，使大型钢结构屋盖能精准落座定位，保证钢结构屋面滑移施工质量，并使用三维激光扫描技术复测，从而验证该滑移过程中的质量控制成功实施。

关键词：大跨度钢结构；滑移；施工质量；三维激光扫描技术

1引言

大跨度钢结构一般具有单榀重量大，施工过程中的受力状态与设计成型时受力状态相差较大等特点。大跨度钢结构屋盖常用“高空散拼”、“地面拼装、整体提升”、“高空原位拼装、整体分部滑移”等安装方式，但在工期紧张及施工现场条件限制情况下采用“高空原位拼装、整体分部滑移”。如何能安全可靠、工期安排合理、滑移落位精度控制等是监理控制的一个重要的课题。

2项目简介

广交会展馆四期展馆扩建项目位于广州市琶洲国际会展中心区，项目总投资66亿，分东、西两个地块，总建筑面积约56万㎡，集展厅、登陆厅、会议中心三区合一，建成后广交会将成为全球最大的现代化会展综合体。

由于展馆区域受到隧道同期施工影响，为确保展馆在规定工期内顺利交付使用，项目钢结构屋盖采用“高空原位拼装、整体分部滑移”滑移技术施工，为后续金属屋面和精装修提供提前穿插的条件。

图1 项目效果图

3 滑移方案简介

高空平台施工工艺

采用12排（东西方向）*6列（南北方向）的布置，安装72座格构柱用于高空平台搭设，每个格构柱下方设置转换梁，将荷载传递至混凝土结构，确保高空平台安全。调节立柱位置设置200型贝雷架南北贯通，贝雷架上方铺设H200*100型钢作为平台钢梁，再铺设PL4花纹钢板形成平台。格构柱顶设置圆管支撑，作为拼装桁架的胎架使用。

图2 高空平台

展厅采用“高空原位拼装、整体分部滑移”的方法由东向西进行施工，每个展厅共计6榀主桁架，3榀为一个滑移单元，共计7次滑移、1次原位安装。施工顺序为：展厅C4→展厅C3→展厅C2→展厅C1。

图3 屋盖滑移施工顺序

4 本项目滑移施工特点与难点

本项目展厅与地铁28号线、市政隧道（双塔路隧道、会展西路隧道）相互交叉重叠，展厅钢屋盖最大跨度119.5米，屋盖钢结构安装总量为13500吨，体量大，桁架高度3～7.4m，构件规格散、数量多，钢桁架跨度大，结构造型复杂，施工周期仅为4个月，时间紧、任务重。

图4 项目交叉施工平面图

展厅屋盖“高空原位拼装、整体分部滑移”施工质量控制难点主要有如下几点：

1、大跨度桁架高空原位拼装，构件规格散、数量多，对单个单元构件拼装的精度控制，焊接质量控制是控制难点；

2、预应力钢绞线穿束、张拉及钢拉杆施工，桁架跨度大 （119.5m），钢绞线直径大 （单根 28.6mm），钢绞线穿束困难；多束（4 束）钢绞线同时张拉，张拉同步性的保证是控制难点；

3、单个单元桁架自重大（一个滑移单元约 1200t），滑移难度大，桁架滑移过程中，屋盖结构单元构件组装完成及滑移完成后，对单元构件脱单卸载及就位卸载，滑移及卸载同步性保证是控制难点；

5 滑移施工质量控制要点

1、高空原位拼装精度及焊接质量控制

根据项目所在区域，选取多家资质强及珠江三角洲等周边地区加工能力强、产能充足、 距离较近的制作厂加工，实施全面的监理监造管理，包括构件监造的准备阶段、材料送检阶段、下料阶段、组立阶段、焊接阶段、矫正阶段、端部加工阶段、零件装配阶段、验收阶段。确保钢结构在原始加工阶段质量得到可靠的控制，保证钢结构制作进度和质量。

根据现场安装进度要求，编制详细准确的构件发货计划，保证构件配套满足现场要求，拼装前拼装定位测量复核，现场拼接时的弧度精确度控制尤为重要，通过全站仪等测量设备进行精度控制。

2、预应力张拉同步性的质量控制

（1）钢绞线穿束：本工程钢绞线直径大，施工过程中采用先穿入一根钢丝绳作为牵引线，将牵引钢绞线与将要穿入的无粘结钢绞线通过连接器有效连接，利用卷扬机牵拉的形式将无粘结钢绞线穿入管中。若遇到穿束受阻情况，可将南侧1/E轴钢丝绳与钢绞线连接，北侧U轴端头卷扬机拉钢丝绳辅助穿束。

（2）每榀桁架张拉顺序：先同时张拉第一、第二束，再同时张拉第三、第四束。两端同步进行。每根钢绞线张拉顺序按照编号由小到大依次进行。预应力束编号与钢绞线进行详细编号。

             图5 编号示意图

（3）钢绞线束分批张拉

根据滑移单元划分张拉批次，每三榀桁架为一个滑移单元，划分为一个张拉批次。

（4）同束内的钢绞线分三级张拉。

为保证张拉同步，同批次分三级张拉程序为：0%→25%→75%→105%（持荷2min）。其中，0%→25%为单根钢绞线预紧，预紧值达到张拉力的25%。

（5）同批内的钢绞线两端分步张拉。

两端同时张拉第一束、第二束至25%；然后张拉第三束、第四束25%；依次完成0→25%→75%→105%的张拉工作，最后张拉一端的105%（持荷2min）。保证同批次内构件受力均匀。

  预应力过程的监控十分重要。施工技术设计中应按规定监控的指标和参数进行控制。穿束、张拉过程中监理人员全程旁站，控制张拉值，并做好监督记录。

（6）待张拉完成，桁架滑移到位后，进行张拉端部灌浆工作。切除多余钢绞线，外露长度不小于30mm；安装防松夹板，端部锚具用密封罩，密封罩安装前内涂防腐油脂。

3、单元桁架构件滑移、卸载同步性控制

（1）本工程展厅采用“高空拼装、分部滑移”的方法由东向西进行施工。“液压同步滑移技术” 采用液压爬行器作为滑移驱动设备，液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑靴连接，中间利用液压油缸驱动爬行。

现场网络控制系统根据液压油缸行程信号，确定所有液压油缸当前位置，主控计算机综合用户的控制要求和液压油缸当前状态信息，决定液压油缸的下一步动作。 液压泵站具有先进的电液比例控制技术，通过电液比例控制技术，实现液压滑移中的同步控制，控制精度高。

（2）本工程展厅滑移卸载工艺是指滑移单元由拼装胎架受力转移至滑靴受力、滑移就位后由滑靴受力转换为支座受力的过程，卸载即要保证现有拼装平台和钢结构滑移体系整体受力安全、又要使主体结构由施工安装状态顺利过渡到设计状态。卸载部位主要有脱胎卸载与就位卸载。

每个滑移单元整体同步卸载，遵循卸载过程中构件的受力与变形协调、均衡、变化过程缓和、结构多次循环微量下降并便于现场施工操作，“等量，同步、缓慢”的原则来 实现。桁架脱胎卸载、就位卸载后变形观测，桁架在进行脱胎卸载时和就位卸载时，必须对桁架进行变形观测。事先在桁架的两端与跨中处反射贴片，得出此时高度坐标并做好记录，待桁架卸载后用同样的方法，再观测相同位置的高度坐标，比较两次高差即得出钢桁架支撑架卸载时的变形值，并做好记录。

4、三维扫描复核

采用全站仪与滑移电脑同步控制系统控制滑移状态，全程控制桁架滑移状态。钢桁架滑移就位卸载后使用三维激光扫描仪进行复核，在进行现场数据采集后通过软件处理生成点云模型。导入钢结构BIM模型与点云模型进行对齐，通过软件中的对比分析功能复核实际安装的钢结构与钢结构模型之间的偏差，复核偏差各节点之间误差在1mm，总体偏差控制在10mm内，满足要求。

图6 三维激光扫描复核

图7 BIM模型与点云模型对比

6 结束语

通过对拼装精度、焊接质量、预应力张拉、滑移状态等重点工序的关键控制，以及三维激光扫描仪等对钢结构桁架进行复核，验证了滑移过程中的质量控制成功实施，广交会展馆四期展馆扩建项目作为全国首例非水平、超远距离、预应力、大跨度倒三角管桁架滑移施工，其展厅屋盖钢结构滑移顺利实施，将为后续展馆类项目及其他滑移工程提供一定的借鉴意义。

参考文献

[1]杨建伦,叶腾茂,胡皞.大跨度钢结构屋盖顶推滑移施工技术研究[J].重庆建筑.2017

[2]张强.大跨度复杂钢结构屋盖整体滑移安装技术 [J]. 建筑施工.2018

[3]张利.大跨度复杂空间钢结构拼装与整体滑移施工技术[J].建筑施工.2022

作者简介：

陈志攀，男，广州珠江监理咨询集团有限公司，中级工程师、国家注册监理工程师，注册一级建造师，联系方式：18520477225