陕西大剧院屋面钢结构滑移施工方案

中国建筑股份有限公司

CHINASTATECONSTRUCTIONENGRGCORP.LTD

陕西大剧院

屋面钢结构滑移施工方案

建二局

建筑工程有限公司

帮

2016年7月

施工组织设计工行喋/变更）报审表

工程名称：陕西大剧院编号:

致：西安铁一院工程咨询监理有限责任公司'（监理单位）

我方已根据施工合同的有关规定完成了屋面钢结构滑移施工方案工程施工”

设计（方案—的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。

附：屋面钢结构滑移施工方案1份

专业监理工程师审查意见:

专业监理工程帅:

岗位证号：

日期:

总监理工程师审核意见:

陕西省建汝监理协会承卬

陕西省建筑工程施:【技术资料统一用表

施工质登金

3料通用表

施工组织设i至谭物案）报批表

陕ZTY-0008

工程名低陕西大剧院逐役单位曲安曲江大席不收城文化沏业（集团）有所公司

曜工组或&计名称//册共/贝

专项德工方案名称川面的林构滑珞偌工方案1册共员

嫡制@位（项目部）中建二局第三建筑工程有煤公司织制人柳汉庆

L坡制依据9.滑移质累控制格航

2.项目概况10.检杳。验收

3.脩1：准着11.安全技术措施

内

4.施工背景12.应念便窠

容5.安装施L工艺发装

格6.清松施工

7.潜移施匚工艺流程

8.施工工艺

项目旃工方案审批表

工程N目W苜：

方集名音：2M第箔芭渣琴圭工方戛N平1935

方案至.：土建方案方案为：4

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父用E爱：2016X)5-1814:3353二用人；等史东

申枇意见

中总6称处理人处耽问姿聿处理：t见

201M5-18

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201M5-18

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14:0442^4

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14:27:13053

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2016^5-3

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201M5-24

茂术中心方案工程广改W匕意,苏充W黄汁鼻

17:14399533

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工豉分公司总工k«W14:24:16234工意

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庆术聿心益华怅观

163439934■IS

2016X15-31

公司总工盘灰片可意

r：3S56.753八

目录

1.编制依据................................................................4

2.项目概况................................................................4

2.1.总体概况............................................................4

2.2.设计概况............................................................4

2.3.钢结构设计概况......................................................5

3.施工准备................................................................6

3.1.技术准备............................................................6

3.2.劳动力组织..........................................................7

3.3.主要施工机具........................................................7

4.施工背景................................................................7

5.安装施工工艺流程........................................................7

5.1.观众厅施工工艺流程..................................................7

5.2.主舞台施工工艺流程..................................................8

5.3.滑移方案的优点......................................................8

6.滑移施工................................................................8

6.1.拼装平台布置........................................................8

6.2.滑移单元划分.......................................................10

6.3.滑移轨道设置.......................................................11

6.4.滑移支座设置.......................................................13

6.5.顶推点布置及爬行器选择.............................................16

6.6.滑靴设计...........................................................18

6.7.钢滑块的设置.......................................................19

6.8.爬行器与拱梁顶推点的设计...........................................21

6.9.滑移速度与加速度...................................................21

6.10.滑移施工用电......................................................21

6.11.千斤顶选用........................................................21

7.滑移施工工艺流程.......................................................22

8.施工工艺...............................................................36

8.1.同步控制...........................................................36

1

8.2.滑移前准备.........................................................38

8.3.滑移过程控制要点...................................................39

8.4.试滑移阶段.........................................................39

8.5.正式滑移阶段.......................................................39

8.6.滑移不同步调节.....................................................40

8.7.支座安装及轨道拆除.................................................40

9.滑移质量控制措施.......................................................42

9.1.分级加载滑移.......................................................42

9.2.正式滑移...........................................................42

10.检查与验收............................................................43

10.1.轨道安装的检查和验收..............................................43

10.2.滑移轨道安装的检查与验收..........................................43

10.3.滑移到位的检查与验收..............................................43

10.4.滑移完成后的检查与验收............................................44

11.安全技术措施..........................................................44

12.应急预案..............................................................45

12.1.液压爬行器故障....................................................45

12.2.液压泵站故障......................................................45

12.3.油管损坏..........................................................45

12.4.控制系统故障......................................................46

12.5.防雨及防风........................................................46

13.计算书1：观众厅拼装平台计算书.........................................47

14.计算书2：观众厅滑移轨道验算...........................................50

15.计算书3：观众厅滑移施工模拟分析计算书.................................55

16.计算书4：:观众厅卸载过程模拟..........................................61

17.计算书5：主舞台拼装平台计算书.........................................65

18.计算书6：主舞台滑移施工模拟分析计算书.................................71

19.计算书7：主舞台滑移轨道验算...........................................78

20.计算书8：主舞台卸载过程模拟...........................................79

21.计算书9混凝土结构验算................................................85

2

22.计算书10：主舞台构件由拼装转为滑移状态杆件应力变化.......................90

23.计算书11：观众厅构件由拼装转为滑移状态杆件应力变化.......................91

24.实施效果.....................................................................92

3

1.编制依据

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276-2012

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

陕西大剧院项目施工图纸

2.项目概况

2.1.总体概况

序号项目内容

1工程名称大唐不夜城贞观广场5区-陕西大剧院

工程位于西安曲江新区大唐不夜城文化商业步行街的中

部。北邻雁南一路，拟改造雁塔南路从用地中间穿过，东

2工程地址

西两侧为城市规划路。用地南北轴线正对西安的城市标志

-大雁塔。

3建设单位西安曲江大唐不夜城文化商业（集团）有限公司

4设计单位上海秉仁建筑师事务所

5监理单位陕西铁一院监理工程咨询有限公司

6施工总承包中建二局第三建筑工程有限公司

7钢结构单位浙江精工钢结构集团有限公司

8合同工期508日历天

争创“鲁班奖”

创陕西省级“长安杯”奖

9合同质量目标

创西安市“雁塔杯”奖

创QC成果中建总公司质量管理奖

2.2.设计概况

总建筑面积52324m2地下建筑面积32086m2

1建筑面积（m）

地上建筑面积20238m2

二层（局部四

2层数地下地上三层

层）

建筑下檐口端部20.45m上檐口26.02m

3高度

屋脊34.5m

4

大唐不夜城贞观广场的总体布局与唐长安城的总体布局一脉相

承。在突出自身特色的同时延续了原有城市规划的轴线对称，强

调与城市设计整体肌理的协调统一，以南北主轴线和东西次轴线

4设计概念

两条控制轴来展开空间组织。四个主体建筑围合出唐代常见的

“凹”字型空间布局，形成方整、内向、极具聚合力的现代文化

交流空间。

8辆（标准），12辆（大巴），2

地面

泊车位辆（货车）

5主要指标

地下279辆

坐席观众厅2112座多功能厅522座

6场地类型II类

自重湿陷性黄土【地基灰土垫层处理（是否处理待定），承载力

7基土

特征值170KPa]

8结构类型钢筋混凝土框架结合钢结构

主体采用现浇混凝土框架结构体系，主舞台及观众厅屋面采用钢

9建筑类型

结构桁架+单层网壳结构，观众厅楼座采用型钢混凝土体系

以歌剧院和文艺演出为主，兼顾话剧、杂技、曲艺、音乐剧、会

10建筑用途

议的多功能综合性剧场。

11功能分区分别为观众厅、舞台、后台辅助用房和公共服务区域。

12抗震设防烈度8度

13标高±0.00相当于绝对标高433.310m

桁架节点连接

14相贯焊接节点、铸钢节点、节点板节点

形式

本工程全熔透对接焊缝及部分熔透对接焊缝质量等级均为一级，

15焊缝等级要求

其他焊缝质量等级为二级。

2.3.钢结构设计概况

本工程大剧院钢结构部分主要由三部分组成：大剧院观众厅屋盖、主舞台屋盖，为空

间桁架结构。另在观众厅楼层部分设置有劲性钢骨柱和外框箱型柱。总用钢量约2000吨。

2.3.1.观众厅屋盖

桁架部分长约36米，宽32米。主要由5根主桁架组成的双层屋檐结构屋盖，两层屋

檐高差5.5米。单根桁架高达11.5米，单根桁架整体重量达到65吨。

5

图2.3.1观众厅钢桁架效果图

2.3.2.主舞台屋盖

桁架部分长25.8米，宽约25.5米。主要由5根主桁架组成的钢结构屋盖。单榴桁架

高6米，单根桁架整体重量约34吨。

图2.3.2主舞台钢桁架效果图

3.施工准备

3.1.技术准备

1）施工前进行现场交底，协调并确定施工日期和各工序施工计划，与其他施工单位

交叉作业协调计划。

6

2）对施工前道工序（基础埋件及相关设施）进行复核，确保预埋铁件质量、标高、

中心轴线、几何尺寸、平整度等合格，并做好交接手续。

3）做好机具及辅助材料的准备工作。

4）对制作、施工的机械、机具及零部件进行适当放置，以使施工方便、搬运合理便

于保管。

3.2.劳动力组织

由浙江精工负责施工，其项目负责人为邓良波。项目由工长詹晓东负责施工过程中的

调度和联络；项目测量员叶勇负责对滑移过程进行监测。由于本工程工期有限、要求高，

所以对钢结构现场施工人员的及时到位到岗和培训提出了更高要求，对所有参与加工的人

员都应进行针对性的培训，确保各施工人员能够胜任岗位责任。

管理人员2人、普工6人、测量工2人、电工2人、起重工4人、机械维修工2人

3.3.主要施工机具

观众厅屋盖滑移时泵站放置在小屋面混凝土楼层上，通过液压油管与顶推点爬行器连

接；主舞台屋盖滑移时泵站放在屋盖桁架上。

表3.3主要施工机具配置表

序名称规格型号设备单重数量

1液压泵源系统60kWTL-HPS-602.2t1

2液压爬行器100TTLPG-10000.3t6

3液压滑移器60tTLJ-6000.5t2

4高压油管31.5MPa标准油管50kg20

5计算机控制系统32通道TLC-1.31

一一

6传感器行程、油压6

4.施工背景

本工程屋面钢结构安装高度较高，跨度较大。结构杆件众多，自重较大。根据以往类

似工程的成功经验，结构本工程结构特点，经综合考虑后，采用“高空累积滑移”的施工

方法来完成各屋盖钢结构的施工，将大大降低安装施工难度，并于质量、安全和工期等均

有利。

5.安装施工工艺流程

5.1.观众厅施工工艺流程

1）搭设观众厅滑移施工拼装平台板；

2）吊装滑移梁及滑移轨道。

7

3）在平台上搭设拼装胎架，做好拼装准备。

4）拼装一跨滑移距离。拆除拼装胎架，完成滑移。

5）再次搭设拼装胎架，以此类推，完成观众厅桁架部分吊装。

6）下层悬挑部分先安装小钢柱，在钢柱的基础上完成下层悬挑部分的安装，桁架两

侧随桁架滑移施工同步完成。

7）上层悬挑部分以下层桁架为基础，在下层桁架上搭设圆管支撑，依次完成上层悬

挑梁的安装。

5.2.主舞台施工工艺流程

1）搭设观众厅滑移施工拼装平台（满堂支撑架+局部钢管支撑，平面满铺木跳板；

2）吊装滑移梁及滑移轨道。

3）在平台上搭设拼装胎架，做好拼装准备。

4）拼装一跨滑移距离。拆除拼装胎架，完成滑移。

5）再次搭设拼装胎架，以此类推，完成观众厅桁架部分吊装。

6）下层悬挑部分先安装小钢柱，在钢柱的基础上完成下层悬挑部分的安装，桁架两侧

随桁架滑移施工同步完成。

7）上层悬挑部分以下层桁架为基础，在下层桁架上搭设圆管支撑，依次完成上层悬挑

梁的安装。

5.3.滑移方案的优点

1）各轨道滑移设备通过计算机同步控制，在滑移推进过程中，钢结构同步滑移姿态

平稳，滑移同步控制精度高。

2）滑移推进力均匀，加速度极小，在滑移的起动和停止工况时，钢结构不会产生不

正常抖动现象。

3）操作方便灵活、安全可靠，顶推就位精度高。

4）可大大节省机械设备、劳动力、支撑措施等资源。

6.滑移施工

6.1.拼装平台布置

6.1.1.主舞台拼装平台布置

C轴和1/D轴之间搭设拼装平台，拼装平台满堂脚手架组成，滑移轨道延伸至平台上,

满堂脚手架充分利用下部混凝土结构，从混凝土结构延伸至桁架下弦位置。

8

图6.1.1主舞台拼装平台

6.1.2.观众厅拼装平台设置

拼装平台搭设于1/18轴和20轴之间，滑移轨道延伸至平台上，主要由圆管柱及H型

钢梁构成，圆管柱柱底落于混凝土结构上，充分利用下部混凝土结构。

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图6.1.2T拼装平台平面示意图

9

图6.1.2-2观众厅拼装平台

6.2.滑移单元划分

6.2.1.观众厅屋盖滑移单元划分

观众厅屋面在19至20轴区域搭设支撑架，铺设拼装施工作业平台，桁架构件通过

QTZ250塔吊吊装至高空滑移平台，拼装完成依次滑移完成施工。根据施工总体思路，屋

盖滑移部分分四次滑移，每次滑移距离根据与下一个拼装桁架的间距确定。

图6.2.1观众厅滑移区块平面示意图

滑移次数增加重量滑移距离累积距离

第1次204t9m9m

第2次119t9m18m

第3次119t9m27m

10

滑移次数增加重量滑移距离累积距离

第4次136t6.15m33.15m

6.2.2.主舞台屋盖滑移单元划分

主舞台在南侧的C至1/D轴区域搭设支撑架，铺设拼装施工作业平台，桁架构件通过

QTZ250塔吊吊装至高空滑移平台，拼装完成滑移施工。

根据施工总体思路，屋盖滑移部分分6次滑移，每次滑移距离根据与下一个拼装桁架

的间距确定。

图6.2.2滑移区块平面示意图

滑移次数增加重量滑移距离累积距离

第1次70t6.4m6.4m

第2次53t6.5m12.9m

第3次53t6.5m19.4m

第4次53t6.4m25.8m

第5次55t4.7m30.5m

6.3.滑移轨道设置

11

6.3.1.轨道安装要求

滑移轨道中心线尽量与滑移梁轴线重合，以减小滑移过程中结构自重及水平推进力对

滑移大梁的影响。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。

滑道槽钢在安装时，其下表面与预埋件及滑移梁上表面间的间隙应尽量用薄钢板垫

实。

为保证滑道侧挡板与顶推支座之间有足够的接触面，滑道侧挡板的设置形式应严格按

照图纸设计形式安装；

滑道侧挡板与滑道、滑移梁的焊缝高度应满足设计要求，以满足抵抗顶推反力的使用

要求；

所有滑道上的侧挡板的起始安装位置应在同一轴线位置处，并在每条轴线位置处重新

设置起始点，以减小累积误差，满足滑移同步性的要求；

同一滑道两侧的侧挡板安装误差应小于1mm,相邻滑道侧挡板的间距误差应小于3mm；

侧挡板前方（滑移前进方向）严禁焊接。

6.3.2.观众厅滑移轨道布置

观众厅滑移沿着D轴和H轴共设置两条轨道，单条轴线轨道长43m。轨道梁埋件设置

在每个钢柱处混凝土牛腿里，轨道梁上标高与牛腿上标高一致，轨道梁采用焊接H型钢梁,

截面为H800X400X20X30,材质Q345。滑移轨道选用43kg/m标准轨道，利用侧向挡板与

轨道梁焊接固定。

6.3.3.主舞台滑移轨道布置

主舞台轨道设置于结构10轴及13轴，标高为26.6m处，轨道下部为混凝土梁，截面

大小为900X2200,故轨道下部不设置钢梁，在混凝土梁上设置预埋件，将43kg/m标准轨

道放置于混凝土梁上，通过轨道压板与梁上的预埋件进行固定。轨道高140mm,底宽114mm,

头宽70mm,腰厚14.5mm0

12

断面尺寸mm截面面积理论重量

钢轨

轨高A底宽B头宽C腰厚Dcm?kg/m

43kg/m1401147014.557.044.653

6.4.滑移支座设置

本工程滑移支座分为顶推支座和非顶推支座，其中顶推支座用于与爬行器相连将结构

自重荷载传递至滑移轨道；非顶推支座仅用于传递结构自重荷载。

6.4.1.观众厅滑移支座

观众厅滑移总重量为6743摩擦系数取0.2,摩擦反力为1353共设置4个顶推支座

采用ANSYS进行节点分析，单个顶推点顶推力为33.83荷载分项系数取1.4,如下:

13

AN

AUG152016

077.778155.556233.333311.111

38.889116.667194.444272.222350

图641-2节点应力云图

0.372325.7446511.1171.489

.186163.558488.9308141.3031.675

图641-3节点变形云图

节点最大应力约233Mpa,最大变形约1.7mm,材质均为Q345b,满足要求。

6.4.2.主舞台滑移支座

主舞台滑移总重量为4273摩擦系数取0.2,摩擦反力为853共设置2个顶推支座（下

图中绿色位置），如下图所示：

14

⑩⑬

图6.4.2-1主舞台滑移支座布置图

采用ANSYS进行节点分析，单个顶推点顶推力为33.8t,荷载分项系数取1.4,如下:

图6A.2-2节点应力云图

15

0.5933191.1871.782.373

.29666.8899791.4832.0772.67

图6.423节点变形云图

节点最大应力约194MPa,最大变形约2.7mm,材质均为Q345b,满足要求。

6.5.顶推点布置及爬行器选择

6.5.1.总体配置原则

（1）满足中间结构累积滑移驱动力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀；

（2）尽量保证每台液压泵站驱动的液压顶推器数量相等，提高液压泵源系统利用率；

（3）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。

6.5.2.液压爬行器选型

根据滑移施工模拟得出各滑移阶段支座反力，最大滑移吨位738t,滑靴与滑轨之间的

摩擦系数□为0.2故滑行过程中所受的摩擦力F=竖向作用力X0.2

根据滑移施工方案，共投入4台液压爬行器。4台液压爬行器最大需要顶推约自重

7380KN钢结构。

滑靴滑行中所受到的摩擦力F=竖向作用力X0.2=7380X0.2=1476KN。4台液压爬行器

共同作用，因此单个液压爬行器的顶推力f=1476/4=369KNo

选择YS-PJ-50型液压爬行器，单个爬行器总水平顶推能力500KN。单台YS-PJ-50型

液压爬行器的最大工作荷载为500KNo单台液压爬行器的最小安全裕度系数为：

500/375心1.33。根据以往施工经验以及设计数据，液压顶推器采用以上安全裕度系数进

行配置符合要求。

16

6.5.3.液压爬行器的布置

1）根据每个顶推器顶推能力500KN计算，在16轴，17轴设置顶推点。

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图6.5.3-1观众厅顶推器平面布置图

2）根据每个顶推器顶推能力500KN计算，在G轴设置顶推点。

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设置顶推器

吃:F、—

■凶凶房—咤

巾寸甘作

图6.5.3-2主舞台顶推器平面布置图

17

6.6.滑靴设计

滑靴为连接结构与动力设备的构件，具有足够的刚度与强度，能有效均匀的将设备提

供的动力传递给结构。

滑靴应满足以下要求：

（1）具有较大的承载能力，可以将钢结构的重力有效地传递给下部滑移轨道；

（2）与滑轨有较大的接触面积，具有一定的稳定性；

（3）具有一定的抵抗侧向荷载的能力；

图6.6滑靴设计图

18

6.6.1.主舞台滑靴的布置

6.6.2.观众厅滑靴的布置

6.7.钢滑块的设置

19

水平滑移过程中，应严格防止出现“卡轨”和“啃轨”现象的发生。在滑道和滑靴板

设计时，应充分考虑预防措施。将滑移支座前端（滑移方向）设计为“雪橇”式，并在两

侧设置限位板。通过以上设计，可以有效防止滑移支座与两侧滑道侧壁顶死造成“卡轨”，

以及滑移支座因滑道不平整卡住一一“啃轨”的情况出现。

250

图6.7限位板示图

20

6.8.爬行器与拱梁顶推点的设计

液压顶推器前端通过销轴与被推移构件上的耳板进行连接固定，用以传递水平滑移顶

推力。连接耳板厚度为20mm,材质Q345B。

本工程中，连接耳板预装在加固的拱梁腹板上，每个顶推点设置两块连接耳板，连接

耳板与腹板加固板焊接连接，焊缝高度为8mm,

6.9.滑移速度与加速度

滑移系统的速度取决于泵站的流量和其他辅助工作所占用的时间，本工程中滑移速

度可达约6m/h,实际速度可根据具体实施过程中的需要而进行适当的调整。由于液压爬行

时的速度很慢，因此其加速度几乎为零，对构件不会产生冲击和震动。

6.10.滑移施工用电

本工程中所用液压泵源系统每台额定功率为60kWo滑移过程中需将相应的二级电源

配电箱提供到液压泵源系统附近约5米范围内。现场的滑移电源应尽量从总盘箱拉设专用

线路，以确保滑移作业过程中的不间断供电。

对每个泵站分布点的泵源用电要求如下：

1）交流电源，稳定电压380V；

2）开关容量不低于150A,漏电电流不低于150mA；

3）输送电缆采用国标三相五线制，标准铜芯电缆不得低于2