河北奥林匹克体育中心体育馆网架滑移施工技术

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河北奥林匹克体育中心体育馆网架滑移施工技术

张泉江　李洪祥　施元强　蒋国平　李　娜

(浙江精工钢结构集团有限公司， 浙江绍兴　312030)

摘　要：河北奥林匹克体育中心体育馆上部为周边支承网架屋盖，屋盖为平面网架，跨度大，净空高，且下部为混凝土看台结构，网架安装困难。工程采用在支座下设置滑移轨道，在拼装平台上拼装网架，分块后通过液压顶推器累积滑移网架至安装位置的施工技术，保证了网架安装精度、加快了安装进度、降低了施工成本。工程施工过程中应做好网架挠度、滑移同步性、杆件应力-应变等的监测工作，确保网架施工质量。

关键词：体育馆； 网架； 滑移； 施工技术

1　工程概况

河北奥林匹克体育中心体育馆上部网架为周边支承平面网架，网架跨度72.0 m，长121.2 m，端部悬挑13.5 m，网架沿纵向具有2.3°的轻微斜度，标高为21.730～28.350 m，通过成品支座支承于下部混凝土柱上，网架平面布置见图1。网架为正交正放网架，厚4.0 m，网格尺寸为4.5 m×4.5 m，杆件为φ89×4.5—φ457×24的圆管，球节点为φ400×16—φ800×30的焊接球,网架杆件及节点焊接球材质均为Q345B。

图1　体育馆网架平面布置

2　工程施工特点及方案选型

网架为周边支承平面网架，跨度达72.0 m。网架施工前，下部混凝土结构(包括看台)已施工完毕，未能形成开阔平整的地面空间，采用网架地面拼装后整体提升及利用滑移操作架进行网架高空原位滑移拼装施工的可行性不高，且网架下部空间较大，若采用搭设满堂操作架高空原位拼装网架的方案，操作架搭设体量较大，经济性不好。

该工程采用网架累积滑移施工方案，即在网架的一端搭设操作平台，并在网架南、北侧布置两条滑移轨道，在操作平台上分块拼装网架并累积滑移至设计位置的施工方法，网架滑移立面布置见图2。

图2　网架累积滑移立面示意

3　施工部署

在东侧的轴轴区域搭设脚手架拼装平台用于网架拼装；沿轴、3轴和3?轴各布置一条滑移轨道用于网架累积滑移；布置液压爬行器作为网架滑移动力设备；布置两台塔吊用于网架拼装及上料，网架施工平面布置见图3。

图3　滑移施工平面布置

4　网架滑移施工

4.1　滑移施工方法及施工流程

4.1.1　滑移施工方法及工艺

布置滑轨，在脚手架拼装平台上拼装滑移单元网架，在网架支座焊接球上安装滑靴，利用液压爬行器(顶推器)推动网架滑移单元向前滑移9 m(即滑移单元宽度)，移出拼装平台范围。按上述方法继续完成剩余网架滑移单元的拼装、滑移施工，拆除滑轨并用千斤顶临时支撑网架，塞装支座，网架落位，网架滑移施工完成，滑移工艺流程见图4。

图4　滑移工艺流程

4.1.2　滑移施工流程

体育馆③轴轴滑移区域网架以轴间距9 m为一个滑移单元，共设12个滑移单元，累积滑移总距离108 m。利用塔吊在拼装平台上拼装完成第一个滑移单元即③轴—④轴间网架分块的拼装，然后向前滑移9 m，空出平台操作空间。继续拼装第二个滑移单元即④轴—⑤轴间网架分块，然后向前滑移③轴—⑤轴间网架9 m。按上述步骤完成③轴轴间网架拼装及累积滑移后，在拼装平台上拼装完成剩余轴轴间悬挑网架，然后拆除拼装平台，体育馆网架安装全部完成，网架滑移施工示意见图5。

图5　网架滑移施工示意

4.2　滑移施工质量控制及检测

4.2.1　滑移同步控制

滑移施工采用液压同步滑移施工技术，滑移的同步性由计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、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。然而受滑道摩擦系数的差异、爬行器推力计算误差等因素的影响导致各点牵引力很难保证一致，滑移过程中各滑道之间仍会存在不同步的现象，从而可能导致网架变形。滑移过程中滑移速度不宜大于10 cm/min。为了控制滑移过程网架的稳定、同步及变形，施工中采取多项措施以保证网架滑移的同步：

1)严格控制滑道的安装精度，施工完后打磨至无明显锈迹，并在滑道上涂黄油，保持滑移过程中的充分润滑。

2)在滑移轨道上设置精度为5 cm的刻度标尺，各支座间为一个控制单元，多条轨道上同时向控制总台反馈滑移距离。如滑距不同步值超出限值，则对相对滑距不足的顶推点进行补滑，使各顶推点滑距同步。

3)在各顶推点设置容栅传感器，在滑移过程中通过容栅传感器反馈距离信号，计算出各顶推点的滑移速度。再由控制系统通过比例阀调整各顶推点的顶推力，达到调整各顶推点滑移速度控制滑移同步的目的。

4.2.2　滑移顶推力控制

正式滑移前计算确定液压爬行器所需的伸缸压力(考虑压力损失)和缩缸压力。液压爬行器伸缸压力以20%所需压力为一级，逐级加载至所需压力。

爬行器为液压系统，通过流量控制，爬行器的启动、停止加速度几乎为零，对轨道的冲击力很小。

4.2.3　网架变形控制

在网架跨度方向3个四等分点球节点上贴反射贴片，网架滑移过程中用全站仪监测各点挠度值，若出现挠度值过大的情况及时查明原因并处理。

根据施工模拟分析，在网架滑移前已对部分应力较大的杆件进行补强或替换处理，确保网架滑移过程中杆件不出现过大应力及变形，保证网架结构的正常使用。但由于施工偶然因素的影响，需在滑移过程中对可能出现应力集中部位的杆件做好应力-应变监测工作。

4.2.4　网架滑移检测

网架滑移过程中采用全站仪进行网架挠度检测；采用光纤光栅(FBG)传感监测技术进行杆件应力检测；采用应变贴片进行网架杆件应变检测，检测数据见表1。

表1　网架滑移检测数据

挠度/cm应力比应变/10-5110.1014.3080.057.16150.0811.50100.1420.00200.1217.20

5　滑移工装设计

5.1　滑移轨道设置

滑移轨道在网架滑移过程中，起到承重、导向及限制支座横向水平位移的作用。滑移轨道中心线应与网架支座中心线重合，防止滑移过程中，支座受到轨道的侧向反作用力，产生啃轨等现象。

工程共设置3条滑轨，其中轴、?轴两条通长滑轨为顶推主滑轨，顶推器设于此两条滑轨上，完成顶推滑移工作；轴短滑轨为辅助滑轨，用以降低滑移时网架的内应力，消除已滑出部分网架端部下挠对后续网架拼装精度产生的不利影响。

滑轨选用16a热轧槽钢，滑轨与下部混凝土梁、柱顶的预埋件焊接固定，并在两侧设置40 mm×40 mm×150 mm的侧挡块，侧挡块起到加固槽钢翼缘、减小滑移过程中可能出现的支座偏位对滑轨产生的不利影响的作用，滑轨设置见图6。

1—侧挡块；2—16a槽钢；3—预埋件；4—混凝土梁(柱)。
图6　滑轨设置示意

5.2　顶推点设置

网架的滑移由液压顶推系统提供动力，在网架支座下部设置滑靴，通过顶推器推动网架支座在滑轨上滑移(顶推器反顶于滑轨侧挡块上)，从而实现网架的累积滑移。

顶推点的设置必须保证滑移过程中有足够的推力使网架滑动，并确保滑移过程中网架受力均衡、不产生过度变形，结构稳定可靠，滑移施工安全进行，滑移完成后网架质量满足JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》的要求。

根据网架的质量和单个顶推器的额定推力，随着网架的累积滑移，分别在网架④轴、⑧轴轴支座处设置三组共6个顶推点，顶推点布置见图7，顶推点间距36 m，距滑移前端9 m。

图7　顶推点布置

顶推点由支座、滑靴、顶推器组成。支座下部滑靴的设计要具有较大的承载能力，可以将网架荷载有效传递至下部滑轨；滑靴与滑轨要有足够的接触面积及一定的抵抗侧向荷载的能力，确保滑移过程中顶推点的稳定性。

滑靴底部滑块及上部钢梁组成，滑块宜高出滑轨上缘20 mm，同时为满足顶推器的工作高度要求，滑靴应有足够高度，本工程滑靴总高度为270 mm，其中钢梁高200 mm，滑块高70 mm。

在支座半球上做顶推器销轴连接节点，节点形式见图8，节点由耳板和加劲板组成，节点应有足够强度且与支座半球可靠连接，保证顶推过程中不被破坏。

1—支座球；2—钢梁；3—滑块；4—销轴连接节点；5—顶推器。
图8　顶推节点

5.3　滑轨下部混凝土梁承载力验算及加固

滑移施工过程中，网架荷载通过滑靴传至下部混凝土梁上，需对混凝土梁进行承载力验算确保施工安全，并对承载力不满足要求的梁进行加固。

本工程在轴、?轴支座下均设置滑靴，滑靴共26个，滑轨下部混凝土梁尺寸为500 mm×800 mm，梁跨度9 000 mm。滑移过程中网架对轴间混凝土梁作用的最大荷载标准值为553 kN，对③轴—⑦轴间混凝土梁作用的最大荷载标准值为422 kN。通过影响线分析，滑靴作用点落于混凝土梁跨中时，对混凝土梁的受力是最不利的，考虑动力系数1.1，进行混凝土梁配筋验算，梁配筋验算结果分析见表2、表3。

表2　③轴与⑦轴间梁配筋验算结果分析　mm2

部位跨中配筋支座配筋实配计算实配计算结论上部246380024632287满足下部196321381963800不满足箍筋20138172013817满足

通过分析得出：滑移过程中部分混凝土梁原配筋不满足要求，不能承受网架滑移施工荷载，因此需对混凝土梁进行加固。加固措施采用在混凝土梁原配筋基础上增加配筋的方法，通过提高其承载力，使其能承受网架滑移施工荷载,加固配筋见表4。

表3　⑦轴与轴间梁配筋验算结果分析　mm2

部位跨中配筋支座配筋实配计算实配计算结论上部246380024632952不满足下部196327951963800不满足箍筋20138172013817满足

表4　梁加固配筋　mm2

轴线加固部位实配计算加固后③轴—⑦轴下部跨中196321382454⑦轴—轴上部支座246329523079⑦轴—轴下部跨中196327952945

注：加固配筋遵循等强原则，增加配筋量。

6　铰支座塞装

网架支座半球下为成品铰支座，铰支座需待网架整体滑移到位后塞装，支座塞装见图11。

图11　支座塞装示意

网架整体滑移到位后去除支座两侧滑轨，在支座半球两侧下弦杆下安装液压千斤顶，将支座顶起后拆除支座半球下部滑靴及滑轨等，然后塞装成品铰支座，将其调整至设计位置，安装固定。待成品铰支座安装完成后，回程千斤顶，网架回落就位于设计高度，继而完成网架支座半球与成品铰支座的焊接连接。

7　结束语

采用“液压同步顶推滑移施工技术”进行大跨度网架的施工，滑移过程采用计算机同步控制，滑移同步性高，液压系统传动加速度极小，滑移安全可控。液压同步顶推设备、设施体积和重量较小，机动能力强，倒运和安装方便，合理布置滑移顶推点、轨道等滑移设施，网架安装措施用量小，经济合理。

网架累积滑移施工中应做好滑移轨道基础处理、网架变形验算、顶推系统布置等工作，确保滑移过程安全稳定。同时在确保网架变形符合JGJ 7—2010要求的前提下，各分块网架滑移前可完成马道、檩条、屋面板等围护结构的安装，加快总体施工进度。

参考文献：

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[7]　李晓润,李文,王燕.首都经济贸易大学体育馆钢结构网架滑移施工安装技术[J].钢结构，2011,26(5) 53-55.

SLIDING CONSTRUCTION TECHNOLOGY FOR STEEL GRID STRUCTURE OF GYMNASIUM IN HEBEI OLYMPIC SPORTS CENTER

Zhang Quanjiang　Li Hongxiang　Shi Yuanqiang　Jiang Guoping　Li Na

(Zhejiang Jinggong Steel Building Group Co.Ltd, Shaoxing 312030, China)

ABSTRACT：The upper part of the Gymnasium in Hebei Olympic Sports Center is surrounding supporting grid roof, which is plane grid with long-span and high headroom, and the lower part of the gymnasium is concrete construction stand.The sliding rail was set up under the supports, and the pieces of the grid were assembled on the platform,then the grid was pushed to the established position by hydraulic ejector so as to ensure the grid’s precision, reduce the installation time and save the cost.To ensure the construction quality of the grid, the monitoring for the bending, the synchronism of sliding and the stress-strain of the members should be conducted.

KEY WORDS：gymnasium； grid； sliding； construction technology

第一作者：张泉江，男，1987年出生，本科，助理工程师。

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收稿日期：2016-02-01

DOI：10.13206/j.gjg201609020