[钢结构顶推]特大型钢结构整体顶推平移技术

[摘要] 结合重庆江北机场新航站楼钢结构安装工程,介绍整体钢结构顶推平移技术的原理、工艺、技术创新及应用效益。

[关键词] 空间钢结构,整体顶推平移,计算机控制,钢结构顶推

重庆江北国际机场航站楼主楼长171m,跨距90m, 其钢结构屋盖由4 榀主桁架、36 榀次桁架和若干悬挑 梁组成,通过8 组巨型组合钢柱支承在移山填平的泥 岩之上,形成一个171m ×117m ×30m 的大空间。主楼 钢结构逾5000t 。 1 　结构特点和施工难点 (1) 为了在建筑上追求大空间,跨距和柱距均很 大,特别是柱距为45m,较为罕见。由此每榀主桁架承 受的荷载面积为117m ×45m,使主桁架的自重达500t 左右,目前的建筑起重机械无法进行单榀起吊安装。 (2) 结构形式特殊,尤其是主桁架的上弦通过专用 支座支承于组合柱,虽然对于结构构成是有利的,但是 主桁架的下弦与组合柱互相穿插,如果组合柱和主桁 架均事先组成完整的构件,则无法安装。 (3) 主楼跨内满布混凝土框架、地下室和管廊,无 法利用跨内进行结构安装。如采用跨外安装,起重机 的作业半径达70m左右,主桁架的重量又达500t ,难以就位。即使是次桁架,每榀重量也达22t ,其起重力矩 为1500t·m以上。因此跨外吊装非常规起重设备所能 胜任。另外,在主楼西侧跨外施工,还会与高架桥基础 施工相冲突。 (4) 如在混凝土平台上设置满堂支架,采用“分段 高空原位拼装”的施工方法,则需要对混凝土框架平台 进行加固,并且会影响混凝土平台以下其他工序的施 工,同时由于起重能力的限制,主桁架分段过多,高空 定位难度高,且高空焊接工作量大,质量不易保证。 经反复研究分析,决定应用特大型钢结构整体顶 推平移技术,完成航站楼钢结构安装。 2 　技术原理 211 　施工工艺 采用跨端组合,累积平移;计算机控制液压同步顶 推。即在主楼跨端的适当位置设置平拼胎架和立拼胎 架,在平拼胎架上形成主桁架的较大分段(80t 左右) , 做好桁架预拼,然后用起重机在立拼胎架上进行主桁 架组装及钢柱安装。完成后将单榀主桁架与柱沿预设 的滑道平移1 个柱距(45m) 。再拼装第2 榀主桁架与 柱,并安装2 榀主桁架之间的次桁架和檩条,使2 榀主 桁架连成整体结构,将其平移1 个柱距(45m) 。接着再 安装第3 榀主桁架与柱,与前2 榀累积组合成更大的 结构,再平移45m。第4 榀主桁架与柱拼装后,与前3 榀桁架累积形成5000t 的完整结构,最后平移45m,补 上跨端的其他构件,完成整个钢结构的安装。 本工程设置3 条滑道、12 个钢结构顶推点,施工平面布置 如图1 所示。 212 　钢结构顶推设备 承担钢结构顶推平移的是计算机控制液压同步顶 推设备。该设备采用机电一体化设计,由液压系统和 控制系统组成。控制系统包括计算机控制和电气控制 两部分。电气控制电路主要是液压驱动电路和传感检 测电路。计算机控制则是整个系统的核心,其主要功 能是顶推控制、操作控制和安全控制。 钢结构顶推控制的功能,首先是控制液压千斤顶集群的 同步作业,简称集群控制,包括行程控制、时序控制和 启停控制;其次是控制顶推施工中可能发生的各项偏 差,简称偏差控制,主要是位移偏差控制、负载偏差控 制、行程匹配控制和定位精度控制。 操作控制的功能,主要是顶推操作、运行监控、参 数设置、调整修正等。 安全控制的功能,主要是故障的检测与处理、防止 误操作措施、抗干扰措施、备份和备用设施,以及对所 有钢结构顶推点的监测等。 213 　优点 (1) 解决了巨型构件的吊装问题,对起重机械要求 较低,起重力矩仅需400t·m,施工成本相对较低。 (2) 以跨端施工代替跨外施工,不影响其他部位、 其他工序的施工。 (3) 以地面预拼、胎架组装代替原位高空吊装,质 量和安全更有保障。 (4) 无需加固主楼混凝土结构,节约了建设费用。 3 　技术创新和技术改进 311 　大体量、大重量、高重心的空间钢结构的矩阵式 钢结构顶推平移 特大型钢结构顶推平移技术是钢结构整体安装施 工技术的新发展。与其他钢结构或建筑物移位技术相 比较,具有以下不同点: (1) 以钢结构顶推法取代牵引法进行钢结构平移施工。 以往的钢结构整体平移都采用穿心式千斤顶卧置,通 过数百米的钢绞线来牵引钢结构。

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