国家体育馆钢屋架滑移专项方案.doc

北京城建集团国家体育馆工程总承包部 国家体育馆钢屋架滑移专项方案第一章 编制说明1.1 编制依据1.1.1工程文件1、国家体育馆钢屋架工程施工组织设计；2、本工程钢屋架施工图纸；3、本工程土建结构施工图纸；4、施工各相关单位的进度情况及工程总体施工进度计划；5、08办及有关单位文件要求。1.1.2遵循的标准和规范1、钢结构设计规范（GB50017-2003）2、钢结构工程施工质量验收规范GB5020520013、建筑施工安全检查标准（JGJ5999）4、建筑施工高处作业安全技术规范5、北京市建筑工程施工安全操作规程及北京市文明双标化工地的有关标准进行滑移施工。49 浙江精工钢结构有限公司第二章 工程概况2.1 工程简介国家体育馆位于北京奥林匹克公园南部，与国家体育场沿中轴线对称均衡布置。国家体育馆是北京奥运中心区的三大主场馆之一，总建筑面积约为81000平方米，地下一层、地上四层；由比赛区（主馆）、热身区（副馆）、外围附属用房、地下车库，四个功能区组合而成。是奥运会体操、手球，残奥会轮椅篮球的比赛馆，是一座具有国际先进水平的大型多功能体育馆。 比赛区和热身区的屋顶钢结构连成为一个整体，屋面为南高北低的单向柱面曲线， 钢屋盖结构形式为单曲面、双向张弦桁架钢结构，上弦为正交正放的平面桁架；下弦预应力张拉索，穿过钢撑杆下端的双向索夹节点，形成双向空间张拉索网。桁架两端通过周边较均匀分布的角部8个三向固定球铰支座、6个两向可动球铰支座和70个单向滑动球铰支座支承在钢筋混凝土劲性柱顶。国家体育馆效果图如下所示：比赛区屋顶钢结构轴测图如下所示：热身区2.2 工程特点屋盖平面投影为两个矩形，纵向长195.5m，横向宽114m，分别覆盖比赛区和热身区，其中屋盖在比赛区区域的尺寸为114mx144.5m，热身区区域的尺寸为51mx63m。四周有悬挑部分，比赛区南、北侧各悬挑8.611m和8.646m，整个屋顶投影面积约23225平方米。屋面呈南高北低的波形曲线，结构最高点标高为42.454m。柱网间距除HJ轴之间为12米外全为8.5米，四周边的钢筋混凝土劲性柱，上端与框架梁交接，成为纵、横向钢屋架的支座。比赛区纵向有BQ轴共14榀平面桁架，其中EM轴共8榀为预应力索张弦纵向桁架。横向有724轴共18榀平面桁架，其中922轴共14榀为预应力索张弦横向桁架。屋顶钢结构平面布置图如下所示：2.2.1双向张弦桁架结构比赛区屋盖结构的下弦每跨横向（114m跨）和大部分纵向（144.5m跨）布置钢索，通过中间的撑杆与上层网格结构共同形成了具有一定竖向刚度和竖向承载能力的受力结构，以此构成了屋盖的整体空间结构体系。横向张弦桁架剖面图如下所示：西侧纵向张弦梁剖面图如下所示：由上立面图可知，1轴支座标高约为23.960米，7轴支座标高约为28.22米，24轴支座标高约为33.62米，屋顶最高点标高约为42.297米。纵、横向张弦桁架钢索穿过钢撑杆下端的双向节点，形成双向张拉空间索网。 2.2.2支座及节点1、支座为支撑顶部钢屋盖结构，在结构的8个角点为三向固定球铰支座，6个两向滑动球铰支座，其余边界为单向滑动球铰支座，共70个。支座平面布置图：支座示意图如下所示：球面板橡胶圈上顶板底座挡板一滑动钢板下底板挡板二 支座组成部件图 支座整体效果图7、24轴和B轴支座高度均230mm。2、索端铸钢节点支座铸钢件设计需与索锚设计匹配，并保证与下部滑动支座可靠连接。铸钢构造及尺寸按照拉杆内力与尺寸设计，材质选用20Mn5。铸钢节点如下所示：支座处 下弦节点 2.2.3 土建情况比赛区四周是劲性混凝土柱，内侧为看台的结构，比赛区域有一地下室。热身区四周均为劲性混凝土柱结构。土建轴测图如下所示：北侧7轴型钢结构劲性柱在同一标高面上，柱顶标高为28.220m，南侧24轴型钢结构劲性柱在同一标高面上，柱顶标高为33.620mm。2.3工程难点、重点分析高空累积滑移滑移桁架跨度大，需要就滑移过程的每个步骤进行结构的内力和位移计算，并针对计算结果进行各种保障措施的设计，包括轨道，支撑架、各种滑移施工的支座和牵拉节点等设计，设计难度大。沿滑移方向结构的刚度小，滑移距离达105.5米，采用多点牵拉高空滑移，同步控制要求高。第三章 钢屋盖滑移方案3.1滑移总体思路3.1.1滑移概述本工程中根据现场施工条件和钢结构屋盖的外形特点，采用了钢屋盖液压同步累积滑移的施工工艺。根据施工场地和桁架支座位置的情况，设定纵向桁架为主桁架，在东侧的主体结构Q轴与N轴内搭设南北向的胎架，使用吊车将分段桁架在高空平台上组装成单榀整体；在7轴及24轴处设置滑移通道，在16轴处沿东西方向搭设临时平台，在临时平台上设置四根短滑道。两榀主桁架及连接构件在胎架上组装成整体后，利用四条滑道、采用计算机控制的液压同步推进设备，往西侧方向滑移8.5米；再进行下一榀主桁架组装，如此循环，直至13榀主桁架及其间连接杆件全部滑移安装到设计位置，第14榀桁架在胎架上组装。在滑移到位后在采取相应措施使支座就位，完成安装任务。滑移要点：a、滑移轨道设在纵向桁架支座处和跨中。桁架支座底板与滑轨，中部滑移架与滑轨均采用钢板接触滑动摩擦方式。b、东侧拼装平台可满足三榀桁架拼装，除第一次滑移外每次只拼装一榀桁架，拼装平台上增设四条短滑轨，滑移过程总有一榀桁架是五点留在胎架，等待与拼装桁架连接。c、滑移一次只滑移一个柱距8.5m，在二层平台上安装撑杆和索，同时拼装下榀桁架。d、滑移采用直接就位，轨道通长布置，在滑移到最终就位距离柱头位置100mm后停止滑移，将滑动支座处轨道割除，安装好滑动支座，桁架直接滑移到滑动支座上固定。e、液压同步爬行推进设备共设置八个点，分别在7轴、24轴和中间两滑道各设置两点，7轴和24轴该两点推进设备布置在第一和第二榀（即B轴和C轴）纵向桁架之间 架同时推进，中间滑道爬行器设备布置在第二、第三榀之间和第三、第四榀之间（即C轴、D轴之间和D轴、E轴之间）纵向桁架支撑的滑移胎架底部。系统安装完成后，需要进行系统调试，并按照20%压力递增分级加载，对液压推进设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构安全，开始滑移。f、桁架在B轴就位时需要逐点顶高桁架，塞装滑动支座。滑移平面示意如下图所示：由上图可知，桁架滑移共设四道滑道，7轴与24轴支座劲性柱（纵向桁架支座处）上两滑道， 16轴固定支撑胎架上为两滑道。共设四个滑道，滑移过程三个支撑点支撑滑移桁架。支座处两滑道采用216b及50kg/m重型钢轨，桁架支座底板直接与滑道接触滑动摩擦。支座处张弦桁架滑移（滑道1、2）示意图：B轴桁架混凝土梁混凝土柱滑道爬行器转换钢梁跨中两滑道采用H800X500X8X12及50kg/m重型钢轨，通过滑动胎架底部的滑板与滑道接触滑动摩擦。钢桁架固定胎架活动胎架滑道跨中张弦桁架滑移（滑道3、4）示意图：根据总体流程，在本工程中钢屋盖安装滑移作业施工中，需完成工作内容包括：提供液压爬行推进器有关安装尺寸，配合滑移临时设施设计；提供滑移轨道的型号和型式，提出安装要求；使用液压同步爬行推进系统，实施13榀主桁架累积滑移作业。3.2 关键技术简述技术特点配合本施工工艺的先进性和创新性，采用超大型构件液压同步滑移施工技术。超大型构件液压同步滑移施工技术特点在于：通过滑移设备扩展组合，滑移重量、跨度、面积不受限制。只要有合理的顶推位置，滑移距离不受限制；液压爬行器具有逆向运动自锁性，使滑移过程十分安全，并且构件可以在滑移过程中的任意位置长期可靠锁定。液压滑移设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件滑移安装。设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。本工程中采用液压爬行器作为推进驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移重型轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。爬行器滑移应用示例如下图所示：液压爬行器3.3 滑移施工工艺流程总述本工程中钢屋盖安装涉及滑移作业的施工流程主要分为如下六个步骤：第一步：滑移轨道预埋件设置；第二步：滑移轨道布置、铺设；第三步：液压同步滑移系统设备安装、调试；第四步：桁架逐榀累积滑移；第五步：桁架支座就位，滑移设施（轨道、液压爬行器等）拆除。钢屋盖桁架结构拼装胎架位于QN轴之间，约17m宽，长度及高度随拼装桁架确定，滑移安装顺序由B轴向Q轴，即先拼装B轴和C轴主桁架及连接构件，而后滑移8.5m距离后再拼装D轴主桁架，累积滑移，直至所有钢结构屋盖主桁架安装完毕后进行整体滑移后就位。3.4 滑移施工组织安排3.4.1组织机构图滑移组织机构如下图所示：总工程师项目经理液压系统承重系统电器系统安全保卫后勤保障作业组3.4.2滑移技术人员配备滑移施工人员配备表分 工人 数总工程师萧子渊项目经理肖作伟技术负责人蔡华祥液压系统工程师姜小刚电器系统工程师王 耀承重系统工程师瞿 忠现场安全员陆喜伟3.5 滑移现场安装主要机械设备现场安装主要机械设备一览表序号名 称规 格型 号设备单重数 量1液压泵源系统15KWTJD-151吨4台2液压爬行器1000KNTJJ-10000.8吨8台3标准油管标准油管箱20箱4计算机控制系统16通道YT-11套5传感器锚具、行程、位移4套6激光测距仪Desto pro4台7对讲机Kenwood10台3.6滑移设计及计算3.6.1施工前准备工作施工前需完成的准备工作包括：a根据钢屋盖分单元滑移的特点，安装液压同步滑移系统设备；b结合主桁架支座处的结构特点，进行爬行器耳板设计；c滑移轨道及预埋件设计；d液压泵站的检修与调试包括泵站耐压实验、泄漏检查、可靠性检查。e液压滑移设备检修与调试包括液压爬行油缸缸的耐压和泄漏试验、液压锁的可靠性试验及安全锚及地锚的全面检查，各种锚座的强度试验。f电气控制系统检修与试验计算机同步控制系统、泵站控制柜及各种传感器的检修与调试。3.6.2预埋板设计1、支座处滑道预埋板设计在7轴与24轴布置的滑道需在土建施工时首先进行预埋板的预埋工作。预埋板宽度200mm，长400mm，厚度为20mm,每间隔800mm设置一块。预埋板设置要求位置准确，水平面标高误差要求2mm。轨道采用216b背对背对接，其下应采取钢垫板方式垫实。钢垫板直接铺设在混凝土梁上表面上，与预埋板焊接固定。钢垫块在槽钢每一翼板下部预埋板间的部分均匀布置，通过钢板调整高度。滑道纵向剖面图如下：安装过程中首先从中间部分的轨道分段开始，在调整好中间部分轨道的位置及水平标高后将轨道与预埋板焊接连接。然后依次向两边推进安装轨道。此时应先进行轨道的对接连接，然后在将轨道与预埋板焊接牢靠。2、跨中滑道节点设计由于跨中滑道支撑在下部的临时支撑胎架上，不存在埋件，主要是连接节点的设计。3.6.3 滑道和滑移设施设计1、方案选择根据本工程中，滑移构件主桁架自重较大，水平推力较大的特点，选用采用常规滑动滑移方式的滑移方案。2、滑道设计1）劲性柱端滑道滑道在整个水平牵引过程中起承重导向和限制滑板水平位移的作用。滑道采用50kg/m轨道，液压爬行器通过夹住轨道从而实现滑移，下铺216b支撑上部钢轨。为方便支座定位，柱头支座先不安装，保证滑道上表面标高与支座在柱头安装后标高一致，待13榀桁架累积滑移距安装位置100mm后，拆除柱头上方的滑道及钢垫块，安装支座，然后将13榀主桁架滑移到安装位置。滑道轴线设置与支座与柱轴线重合，以保证钢结构滑移到位后能够顺利进行桁架支座的就位安装。在支座处为平衡水平推力，桁架下弦杆件下方设置限位挡板。滑道横向剖面图如下：为了固定滑道，每隔0.8m将槽钢预混凝土柱（梁）上的预埋铁件焊接连接。施工需在滑移梁与柱上弹出每一跨轴线，然后根据此轴线分开两根分轴线，以控制滑道安装精度。将滑道槽钢放好，调整滑道槽钢的顶面标高，最后焊接牢固。滑道的轴线精度由两侧的定位分轴线保证。轨道需牢固定位在滑移槽钢和柱头小梁上，具体如下操作：在轨道两侧对应焊接两块U型卡板，卡板为-554016，紧紧夹住轨道。顺着轨道每间距500mm设置一对卡板。滑道和滑移设置示意如下所示：滑道混凝土梁混凝土柱爬行器位置2）中部滑道根据桁架跨度大的特点，在16轴布置临时支撑通道，上设两根滑道；每根滑道长度约为97m，共设置两根滑道。滑道上设置滑动胎架，滑动胎架顶部通过限位装置与桁架下弦连接同步滑移。跨中两滑道采用H800X500X8X12和50kg/m重型轨道，通过滑动胎架底部的滑板与轨道接触滑动摩擦。3、滑道计算根据滑板布置位置和总重分布，滑道承受的压力即支座反力约为2390/（144）=42.7吨。滑道依此工况设计。4、滑道安装精度由于轨道的安装精度对滑移施工的顺利进行及结构受力状态有较大影响，因此对轨道的安装精度需严格控制。轨道的拼焊采用坡口焊，焊接后对焊缝处用角向砂轮打磨平整。轨道安装精度要求：a.直线度控制在4mm以内；b.一个柱距内，标高偏差控制在4mm以内；c.轨道的结构误差不大于1mm；d.同跨度轨道水平投影轨距偏差控制在10mm以内。3.6.4爬行器连接位置及滑板设计7轴与24轴利用支座底板滑移， 16轴之间滑道采用箱型滑板滑移。1、爬行器连接位置设计滑移连接示意爬行器铸钢支座底板转换钢梁7轴和24轴支座处滑移连接示意2、中部滑道滑板采用平衡箱梁方式设计：1）滑移胎架支撑在两口300X300X10的箱梁上，箱梁与两轨道接触摩擦滑移。2）箱梁间用两钢管2196连接成整体，另外两两滑移胎架间上下连接两钢管2196作为系杆连接，保证滑移的整体稳定性。下部的系杆连接也与两箱梁连接。3）中部滑道爬行器与平衡箱梁连接，通过耳板和加劲板传力，示意图如下：3、爬行器设置液压同步爬行推进设备共设置八个点，分别在7轴、24轴和中间两滑道各设置两点，7轴和24轴该两点推进设备布置在第一和第二榀（即B轴和C轴）纵向桁架之间与桁架同时推进，中间滑道爬行器设备布置在第二、第三榀之间和第三、第四榀之间（即C轴、D轴之间和D轴、E轴之间）纵向桁架支撑的滑移胎架底部。爬行器平面布置如下所示：4 、7轴和24轴爬行器设置根据桁架结构形式，爬行器的位置布置在第一榀和第二榀（即B轴和C轴之间）。但由于两榀桁架间下弦连接横梁的影响爬行器的设置，所以必须对该处横梁进行转换，以保证结构和滑移过程中的安全可靠。根据桁架现场安装数量的增多，每一滑道位置由原来一个爬行器增至两个爬行器，设置方式在两转换梁间增设一横梁，保证传力合理可靠。具体示意图如下：爬行器两转换梁滑道每滑道设置一个爬行器爬行器爬行器横梁转换梁滑道每滑道设置两个爬行器3.6.5滑移设备设计1、滑移设备总体布置原则：a、满足钢屋盖滑移单元滑移驱动力的要求，使每台液压爬行器受载均匀；b、尽量保证每台泵站驱动的液压牵引器数量相等，提高泵站利用率；c、在总体布置时，要认真考虑系统的安全性和可靠性，降低工程风险。1滑移推力最大滑移单元由13榀桁架及其中间构件组成。最大滑移重量即13榀桁架自重239013/14=2220吨钢与钢之间的最大滑动摩擦系数设计值为0.2，实际滑动摩擦系数通过施工前试验确定。根据以往滑移工程经验，滑板与滑道之间滑动摩擦系数约0.130.15，整体滑移时所需要的最大牵引力为22200.2=444吨。2、滑移设备的选择滑移设备选用8台TJJ-1000型液压爬行器组成。每台液压爬行器设计额定水平推进力为1000kN。钢屋盖结构滑移总重量为2220t，荷载不均于系数取为1.2，滑动摩擦系数取为0.2，则单台液压爬行器的最大工作荷载为：22201.20.2/867t。根据相关设计规范和以往工作经验，液压爬行器工作中是安全的。铸钢节点滑移胎架型钢支撑限位和可调系统3.6.6滑移支点措施跨中高空滑移胎架 高空滑移胎架顶部限位装置高空滑移胎架上部通过限位胎架与桁架下弦左右（前后）固定连接，防止滑移过程不同步。桁架标高可通过千斤顶可调，也作下弦的支撑系统传递给下部的滑移胎架和固定支撑系统。滑移安装到位后也可作分级卸载作用。高空滑移胎架采用2m2m的标准胎架组成，四根立杆通过滑板固定连接与滑道摩擦滑动。两移胎架立杆上下之间通过圆管系杆联系形成一稳定体系。3.6.7 B、C轴桁架滑移到位转换由于中部16轴滑移胎架在B、C轴受看台高度的影响，滑移胎架无法将B轴桁架滑移出C轴到B轴，所以必须采用在15和17轴设同等高转换滑道将桁架滑移到B轴支座位置。具体平面和剖面图如下所示：3.7 滑移施工3.7.1滑移操作方法本工程中钢屋盖安装涉及滑移作业的施工流程主要分为如下六个步骤：第一步：滑移轨道预埋件设置；第二步：滑移轨道布置、铺设；第三步：液压同步滑移系统设备安装、调试；第四步：桁架逐榀累积滑移；第五步：桁架支座就位，滑移设施（轨道、液压爬行器等）拆除。3.7.2滑移系统装置、关键技术参数1、牵引速度与加速度1）牵引速度滑移牵引速度为68m/h。2）牵引加速度滑移开始时的牵引加速度取决于流量增量，通过计算机控制速度曲线，可使滑板初始运动的加速度非常小。2、滑移过程中的制动当滑移点停止工作时，滑移单元通过滑板与滑道之间的摩擦力产生制动力。根据冲量恒等式：Ft = mv。其中，F =N，带入恒等式 Nt = mv。滑板对轨道正压力N等于上部结构自重m，摩擦系数、滑移速度v均相等，故每个滑板的制动时间相等。即滑移单元在制动过程中，各支点保持同步，无附加内力；可以保证结构的稳定性。3.7.3系统调试液压同步滑移设备系统安装完成后，按下列步骤进行调试：检查泵站上所有阀或硬管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态。检查泵站启动柜与液压爬行器之间电缆线的连接是否正确。检查泵站与液压爬行器主油缸之间的油管连接是否正确。系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确。在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和液压爬行器编号是否对应。检查传感器（行程传感器，位移传感器）。按动各台液压爬行器行程传感器的2L、2L-、L+、L-和锚具缸的SM、XM的行程开关，使控制柜中相应的信号灯发讯。滑移前检查：启动泵站，调节一定的压力(5Mpa左右)，伸缩油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸；检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的伸缩速度。预加载：调节一定的压力（23Mpa）。3.7.4分级加载滑移待系统检测无误后开始正式滑移。经计算，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。开始滑移时，液压爬行器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的40%，60%， 90%，在一切都正常的情况下，可继续加载到100%。滑移单元即将移动时暂停滑移推进，保持同步滑移系统压力。对液压爬行器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能继续滑移。3.7.5支座安装滑移采用直接就位，轨道通长布置，在滑移到最终就位距离柱头位置100mm后停止滑移，将滑动支座处轨道割除，安装好滑动支座，桁架直接滑移到滑动支座上固定。桁架在B轴就位时需要逐点顶高桁架，塞装滑动支座。各点顶升的高度根据计算数据进行确定，为防止局部破坏需进行多点同时顶升，保证结构及构件的安全。顶升示意图如下所示：第四章 滑移过程仿真计算分析4.1滑移方案概述本工程中根据现场施工条件和钢结构屋盖的外形特点，采用了钢屋盖液压同步累积滑移的施工工艺。根据施工场地和桁架支座位置的情况，设定纵向桁架为主桁架，在东侧的主体结构Q轴N轴内搭设南北向的胎架，使用吊车将分段桁架在高空平台上组装成单榀整体；在7轴及24轴处设置滑移通道，在16轴处沿东西方向搭设临时平台，在临时平台上设置两滑道。两榀主桁架及连接构件在胎架上组装成整体后，利用四条滑道、采用计算机控制的液压同步推进设备，往西侧方向滑移8.5米；再进行下一榀主桁架组装，如此循环，直至13榀主桁架及其间连接杆件全部滑移安装到设计位置，第14榀桁架在胎架上组装。在滑移到位后在采取相应措施使支座就位，完成安装任务。4.2滑移过程的计算模拟（1）分析内容屋盖滑移过程结构受力与设计状态完全不一样，整个结构体系是个逐步建立的过程，存在结构转换，部分杆件受力特性可能发生改变，因此对施工过程中的若干关键工况进行需要进行计算，对可能发生的不利因素进行提前预警，以保证结构施工的安全。滑移过程中需要计算分析的内容： 滑移过程竖向变形计算分析 滑移过程侧向位移计算分析 滑移过程杆件受力计算分析 滑移过程对滑移轨道及拼装胎架的影响（2）分析软件结构滑移计算选用了美国Computers And Structures公司研制开发的大型有限元程序SAP2000（9.09版）。计算模型采用空间三维实尺模型；网格的钢构件选用两个节点，六个自由度的frame单元，该单元可以考虑拉（压）、弯、剪、扭四种内力的共同作用。拉索采用索单元(仅受拉，不受压和不受弯)模拟，胎架则采用仅受压、不受拉的frame单元模拟。拉索和网架之间的撑杆采用拉压二力杆单元。为了更能准确模拟拉索张拉，考虑了结构的大变形和应力刚化的影响。计算表明，这样模拟具有很高的精度。（3）分析模型由于网格节点主要采用焊接球节点和相贯节点，因此，网格的钢构件采用梁单元模拟，节点刚接。拉索采用索单元(仅受拉，不受压和不受弯)模拟，胎架则采用仅受压、不受拉的单元模拟。拉索和网架之间的撑杆采用拉压二力杆单元。钢构件的弹性模量按2.06105N/mm2计算，拉索的弹性模量按1.95105N/mm2计算，两者的膨胀系数均为1.210-5。（4）过程计算模拟第一步：滑移前两榀桁架1-1吊装第一、二榀桁架及桁架间杆件1-2滑移前两榀桁架同时吊装第三榀桁架1-3吊装第二、三榀桁架间杆件第二步：滑移前三榀桁架2-1滑移前三榀桁架同时吊装第四榀桁架2-2吊装第三、四榀桁架间杆件第三步：滑移前四榀桁架（过程如第二步）前四榀桁架滑移到位第十三步：滑移最后一步（按照上述步骤进行每榀桁架的滑移工作）所有桁架滑移到位（支座还未就位）按照滑移方案的总体思路，采用有限元程序SAP2000（9.09版）对滑移过程作了上述的实时模拟，以便监控滑移过程中结构的变形情况、应力变化以及滑移过程中结构对滑移轨道和拼装胎架的影响。4.3滑移过程中结构变形分析（1）滑移过程中竖向变形变化滑移第一步滑移第二步滑移第三步滑移第四步滑移第五步滑移第六步滑移第七步滑移第八步滑移第九步滑移第十步滑移第十一步（位移最大207mm）滑移第十二步滑移最后一步支座提升后结构变形图从结构变形图可以看出：滑移过程中结构处于累积受力状态，其变形是逐步增加的，但同时随着累积滑移的进行，结构刚度也随之增大，最终变形趋于平缓；滑移过程中结构变形最大值发生在滑移步骤的第十一步，其最大竖向变形为-207mm。当滑移到位，支座提升后整个结构最大竖向变形为-69mm。竖向位移（2）拼装时最大位移差滑移过程中，由于已滑移出拼装胎架桁架的竖向位移，导致拼装胎架2上的桁架产生偏角，可能影响与后一榀（在拼装胎架1上）桁架的连接（如下图所示）。滑移方向经过滑移施工工况分析可知，在滑移第三步时，桁架最大偏角为0.1o，连接长度最大偏差值为4.1mm（如下图所示），不影响安装精度。连接方向偏差最大值为4.1mm（3）侧向位移由于在滑移过程中结构往下摊扒，从而使结构边部产生侧向位移，如下图所示：侧向位移方向侧向位移经计算分析整个滑移过程结构侧向位移最大位24.8mm，满足滑移过程轨道对滑鞋宽度的要求。（4）滑移到位第一榀桁架位移滑移施工全部完成后，第一榀桁架在柱顶就位，由于有竖向位移需要将其顶升至柱顶支座上，第一榀桁架的每个点的竖向位移量如下：第一榀桁架滑移到位时变形图顶升节点编号图第一榀桁架滑移到位就位顶升值（mm）编号623622621620619618617616614613612611610609725顶升值811521952071901509742225895120124102574.4结构受力分析由于结构施工过程中的受力情况与设计状态的不一致，导致了施工过程中结构部分杆件受力性质的改变。如本工程中采用滑移施工方案，在纵向跨中设置临时胎架作为滑移的中间轨道，由于支撑的作用致使桁架跨中腹杆转变成支座腹杆，受力比较大，超出了杆件本身的承载能力。通过与设计院的及时配合对滑移施工过程进行分析，对杆件应力比超过规范要求的杆件进行替换，满足滑移过程的受力要求。在下图为结构累积滑移过程中杆件综合应力变化情况：滑移第二步杆件应力图杆件应力比分布图滑移前几步结构变形受力比较小，杆件综合应力比均小于0.5。滑移第十一步（位移最大）杆件应力比图杆件应力分布图累积滑移到十一步时，结构竖向变形最大，此时结构的应力比还是比较小（0.5），其中综合应力比大于0.5的杆件有23根，大于0.8的杆件只有一个。滑移最后一步杆件应力比图杆件应力分布图累积滑移到最后步时，第一榀桁架还未就位于支座处，结构竖向变形比较打，此时结构的应力比大部分0.5，其中综合应力比大于0.5的杆件有46根，大于0.8的杆件只有一个。第一榀支座提升后应力比杆件应力分布图累积滑移到最后步，第一榀桁架提升就位于支座处，此时结构的应力比大部分0.5，其中综合应力比大于0.5的杆件只有14根。4.5滑移过程对滑移轨道及拼装胎架的影响（1）滑移过程对滑移轨道的影响在累积滑移施工过程中，屋面钢结构是为跨中有滑移胎架支撑的三边简支结构，与结构完成后的四边支撑结构有较大区别，因此累积滑移过程中的滑移胎架最大竖向荷载将出现在靠近悬臂边侧胎架支撑处。随着累积滑移的施工过程，最大竖向荷载出现的位置也是不断推移的。如下图所示：34567891011121314滑移胎架布置及编号图滑移最后一步滑移胎架受力图（kN）滑移最后一步7轴、24轴滑移受力图（kN）（2）滑移过程对拼装胎架的影响在累积滑移施工过程中，屋面钢结构通过拼装胎架上的短轨道由七点支撑转换为三点支撑，拼装胎架C作为结构受力转化的平衡点将支承着较大的竖向力。胎架A胎架B胎架C胎架D拼装胎架布置图滑移过程中胎架反力（kN）4.6结论屋盖在滑移过程中存在结构转换，因此对施工过程中的若干关键工况进行了承载力验算和挠度验算。对可能发生的不利因素提前进行处理，使钢结构杆件的综合应力比控制在设计允许的范围内，保证了施工过程中结构的安全。同时分析了滑移过程上部结构对滑移轨道及拼装胎架的影响，为下一步进行混凝土加固提供依据。第五章 屋盖滑移同步控制5.1同步控制原理滑移同步控制原理框图详见下图：5.2同步滑移控制策略液压滑移同步控制应满足以下要求： 尽量保证各台液压爬行器均匀受载； 保证各个滑移点保持同步。根据以上要求，制定如下的控制策略：控制系统根据一定的控制策略和算法实现对设备滑移的姿态控制和荷载控制。在牵引过程中，从保证安全角度来看，应满足以下要求： 保证各个滑移点均匀受载； 保证滑移结构的姿态稳定，使在滑移过程中能够保持同步。根据以上要求制定控制策略为：将16轴临时平台处两台液压爬行器并联，设定为主令点A，另7轴与24轴两台液压爬行器分别设定为从令点B、C。在计算机控制下从令点以位移差跟踪主令点，保证每个滑移点在滑移过程中始终保持同步（同步精度为5mm），保证钢屋盖在整个滑移过程中的稳定和平衡。5.3滑移过程中的桁架稳定性、同步性及变形的控制在滑移过程中，特别是启动和停止阶段，由于两边滑移速度的误差，会造成屋盖桁架的变形；两侧滑道摩擦阻力不同和滑道不水平，桁架在滑移过程中会引起瞬间振动，也将造成桁架结构变形。为了控制以上各种情况下桁架的稳定、同步及变形，拟采取以下措施：（1）用临时绳索将拉索间横向连接起来，减少滑移过程中拉索下部的摆动，保证桁架整体滑移的稳定性。（2）屋架在滑移过程中，是沿设定的直线前进的，如果滑道的直线度差，易使滑道产生破坏。因此滑道的施工精度必须较高。（3）为了保证屋架在滑移过程中的稳定性、同步性，本工程采用计算机控制液压滑移设备。液压牵引作业由计算机通过传感器进行闭环控制和智能化控制，实现牵引的同步和负载的均衡，使滑移过程中钢屋盖的结构稳定性、同步性和位移偏差满足要求。5.4同步测控主桁架在液压同步牵引过程中，若牵引点的不同步推进会引起桁架杆件内力发生变化，当超过一定限度时会对整个桁架产生破坏作用。因此对两端头滑移状态进行动态监测，并随时加以控制对施工安全有着重要意义。油缸同步采用液压滑移系统本身的计算机系统控制，同步精度可控制在10mm以内。除此以外，再进行如下监测控制。由于桁架在滑移过程中的滑移速度很慢，特在四个滑移点上各固定一个反射棱镜，通过测量放线使四点连线垂直于滑道的方向，即四点具有相同的其实位置。在滑移单元沿滑道前方各搭设一个临时观测平台，安置一台全站仪，分别观测这四个反射棱镜，在滑移过程中，四点同时计时，从开始每隔固定时间间隔测量全站仪与反射棱镜间的距离，记录每次监测的距离数据。通过时间/距离记录表可了解较详细的牵引运动状态。还可采用一台全站仪观测四个棱镜平面坐标的方法进行监测。即选择观测点的位置为坐标原点，选择平行滑道的方向为X轴，相应的垂直方向为Y轴，这样通过仪器显示窗所显示的两个X坐标结果马上可以判断四点的不同步位移差，从而及时控制并调整液压滑移速度，保证桁架安全。监测仪器为瑞士莱卡仪器厂的TC2000全站仪，其测量边精度为3mm2ppm，测角精度为1”，可自动记录并处理观测数据，具有精度高、速度快的特点，可以满足监测的精度要求。5.5计算机同步控制系统液压同步滑移施工技术采用计算机控制，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。液压牵引控制系统组态人机界面5.6无线遥控技术计算机无线遥控系统基于无线以太网的网络协议，使用扩频、跳频通讯技术，实现现场的实时监测与控制，实际应用最大无障碍传输距离为24KM。该系统具有实时性好，可靠性高，测控范围广，抗干扰能力及保密性强，人机界面友好，使用方便灵活的特点。特别使用与旋转、移动设备或临时设施需要变动的场合。增加了操作的灵活性和安全性。它可以实现单点对多点或单点对单点的无线传输。第六章 应急预案及施工安全措施6.1应急预案6.1.1现场设备故障应急预案a.液压爬行器故障本次滑移所使用的1000KN液压爬行器，若有垃圾进入支座后可能出现打滑现象，将液压爬行器支座清洗即可正常使用。b.泵站故障泵站一些漏油故障只需几分钟更换垫圈即可，如电机出现故障必要时可在高空维修。c.油管损坏滑移过程中，如发现油管漏油，停止滑移，泄压，更换油管即可。d.控制系统故障本次滑移使用的电器系统稳定性高，一些简单故障现场即可调试，必要时更换控制系统。本套液压滑移设备可靠性好、自动化程度高、现场操作方便，设备每次出厂都经过严格检修、试验，且出现故障不会对总体安全造成任何影响。6.1.2意外事故应急预案施工人员熟悉施工程序的同时，技术交底、安全检查和必要的安全设施也是相当重要的。焊接、切割施工部位放置防火设施，确保施工人员掌握必备的紧急救护措施。6.2 施工安全措施1、 在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场安装总指挥检查并发令后，才能正式进行滑移作业。2 、在液压滑移过程中，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况