一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法

技术领域

本发明涉及建筑钢结构工程领域，具体为一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法。

背景技术

随着现代社会的发展，建筑结构类型日新月异，大跨拱形结构为建筑提供了大跨度和大净空的室内空间，因其功能性及美观性的优点越来越多的应用于公共和工业建筑中。在结构设计日趋成熟的同时，如何将此类结构安全高效的施工成型无疑是当务之急。拱形结构施工方式主要为吊装、提升和滑移，其中吊装和提升方式对于结构下方场地要求高，占用时间长，不利于工期紧的项目进行赶工。而滑移施工可以在结构外搭设拼装平台，利用主体结构施工阶段提前进行拱形屋盖滑移单元的拼装作业，从而缩短整体的施工工期。但是由于拱形结构形式的特殊性，施工时拱脚水平推力较大，若不进行处理，在滑移过程中拱脚会存在较大的水平位移，使整个结构呈现下挠外趴的状态。此问题常规处理方式一般考虑在拱跨中设置若干条通长轨道进行支撑，但会导致措施量大、经济性差。同时在施工过程中围护系统作为和结构紧密相关的一道工序，通常由于结构施工过程中会产生较大变形，因此采取在结构施工完成再展开围护系统安装，如此不仅造成工期长，且会产生大量机械措施投入和增加高空施工作业量。

发明内容

本发明为解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法，通过拉设主动可控拉索或者设置刚性约束型滑轨的方式抵消拱的水平推力，避免在跨中设置通常轨道的大量措施投入，提高了施工的经济性；同时通过临时约束措施使得拱始终保 持设计姿态，在后续变形很小的条件下实现结构和围护系统的一体化施工；通过结构和围护系统一体化施工，实现加强工序穿插、缩短整体工期的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法，利用大跨拱形结构的拱脚作为滑移点，首先根据项目屋盖结构特征，确定滑移结构范围和每次滑移单元的大小，其次通过计算机有限元分析模拟滑移施工过程获得拱形屋盖在仅利用两侧拱脚进行滑移的施工条件下水平推力的变化情况，然后采取设置刚性约束型滑轨或者拉设主动可控拉索的方式抵消拱的水平推力，使其能够在屋盖结构施工过程中始终保持设计姿态。

进一步，具体包括以下步骤：

（1）根据大跨拱形屋盖的形状及下部楼层的分布，沿拱脚作为滑移轨道的布置，并根据滑移结构下方场地情况选择水平力平衡措施；

（2）当拱形屋盖下方有凸出滑移面的结构时选择设置约束型滑轨的方式抵消水平推力；当屋盖下方无凸出结构时选择拱跨间设置主动可控拉索的方式抵消水平推力，其中拉索两端设置主动可控的张拉装置根据水平推力变化调节拉索的张拉力；

（3）在滑移起始端附近地面拼装一体化吊装分块，一体化吊装分块包含屋盖主次结构和部分围护系统；

（4）根据一体化吊装分块的形状和水平推力抵消措施的方法在滑移起始端搭设滑移拼装平台，如采用约束型滑轨的方式抵消水平推力的情况下设置滑移拼装平台，如采用主动可控拉索的方式抵消水平推力的情况下在设置滑移拼装平台的基础上增设短滑轨；

（5）一体化吊装分块在地面上拼装完成后用大型吊机整体吊装到滑移拼装平台上，相邻分块吊装完成后进行分块间的结构合拢和围护系统嵌补段的安装，进而完成第一个滑移单元的拼装；

（6）采用约束型滑轨方式抵消水平推力的在第一个滑移单元在拼装完成后卸载滑离拼装平台，接着按相同步骤再在滑移拼装平台上完成第二个滑移单元的拼装；

（7）采用主动可控拉索方式抵消水平推力的在第一个滑移单元拼装完成后进行第一次滑移，由于在拼装平台上无法拉设拉索，因此在滑离拼装平台后需要依靠短滑轨进行支撑，避免拱形结构下挠外趴，接着按相同步骤在滑移拼装平台上完成第二个滑移单元的拼装，同时利用短滑轨的悬挑段对第一个滑移单元的拱脚安装主动可控拉索，并通过主动可控的张拉装置张拉到位，使其起到抵抗水平力的作用；

（8）当第一个滑移单元和第二个滑移单元均滑离滑移拼装平台后安装两个滑移单元间的围护系统；

（9）依以上顺序逐一完成各滑移单元的施工后进行拱脚节点转换，最终完成拱形屋盖结构和围护系统的一体化施工。

进一步，一体化吊装分块是在拼装分块结构的基础上增加檩条、马道和部分围护系统，分块应具备一定刚度，保证在起吊安装过程中变形不会过大导致围护系统破坏，为保证分块的变形满足要求，可进行杆件替换和增设临时杆件。

进一步，滑移拼装平台，根据吊装机械的起重性能划分吊装分块的大小，然后根据分块设置拼装胎架，胎架支撑点数量应当能够保障拱设计姿态的要求。

进一步，滑移单元的卸载，要求滑移单元在脱离拼装胎架后拱的水平推力完全由设计的措施抵消，结构保持设计姿态，且后续的变形很小，避免造成一体化安装的围护系统的渗漏风险。

进一步，设置刚性约束型滑轨抵消拱水平推力的方式在滑移面上有凸出物阻挡，无法拉设拉索时选择，由于是滑移过程中拱脚的水平推力不断变化，因此约束型滑轨需要有足够的刚度，不会因为轨道变形导致结构外趴下挠。

进一步，拉设主动可控拉索抵消拱水平推力的方式在滑移面上没有凸出物阻挡的条件下选择，为实现安装拉索需要设置跨中短轨道，利用短轨道设计悬挑段，当滑移单元位于悬挑段上时进行拉索的安装，由于是滑移过程中拱脚的水平推力不断变化，因此索力需要采取措施进行主动调节以保证结构的姿态。

本发明有以下有益效果：

（1）本发明施工方法仅利用大跨拱形结构的拱脚作为滑移点，滑移轨道的数量少，经济性好；

（2）本发明抵消拱脚水平推力的措施适用于结构水平推力不断变化的情况；

（3）本发明结构施工过程中始终处于设计姿态，因此可以在结构施工的同时安装金属屋面或玻璃幕墙等围护系统，实现结构和围护系统一体化施工的目的，达到缩短整体工期的目的；

（4）本发明结构和围护系统同步施工，可以共用施工机械；

（5）本发明在地面拼装一体化吊装分块包含了结构和围护系统，减少了围护系统高空作业量；

（6）本发明施工方法强调一体化和工序穿插，对采用滑移施工且工期要求高的项目适用性强。

附图说明

图1是本发明拱形结构轴侧图；

图2是本发明水平推力抵消措施示意图；

图3是本发明滑移拼装平台示意图；

图4-图10是本发明采用约束型滑轨抵消水平推力的拱形结构施工方案流程图；

图11-图18是本发明采用主动可控拉索抵消水平推力的拱形结构施工方案流程图。

具体实施方式

参照图1至图18对本发明一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法的具体实施方式作进一步的说明。

一种大跨拱形屋盖的结构和围护系统一体化滑移施工方法，具体包括以下步骤：

（1）根据大跨拱形屋盖1的形状及下部楼层的分布，沿拱脚作为滑移轨道2的布置，并根据滑移结构下方场地情况选择水平力平衡措施；

（2）当拱形屋盖下方有凸出滑移面的结构3时选择设置约束型滑轨4的方式抵消水平推力，当屋盖下方无凸出结构3时选择拱跨间设置主动可控拉索5的方式抵消水平推力，其中拉索两端设置主动可控的张拉装置6根据水平推力变化调节拉索的张拉力；

（3）在滑移起始端附近地面拼装一体化吊装分块8，一体化吊装分块8包含屋盖主次结构和部分围护系统；

（4）根据一体化吊装分块8的形状和水平推力抵消措施的方法在滑移起始端搭设滑移拼装平台7，如采用约束型滑轨4（约束性滑轨4设置在滑移轨道外侧且高于滑移轨道）的方式抵消水平推力的情况下设置滑移拼装平台7；如采用主动可控拉索5的方式抵消水平推力的情况下在设置滑移拼装平台7的基础上增设短滑轨11（短滑轨垂直交叉设置在滑移拼装平台的上方，形成悬挑段）；

（5）一体化吊装分块8在地面上拼装完成后用大型吊机整体吊装到滑移拼装平台7上，相邻分块吊装完成后进行分块间的结构合拢和围护系统嵌补段9的安装（围护系统指附着在结构上的金属屋面或玻璃幕墙等），进而完成第一个滑移单元10的拼装；

（6）采用约束型滑轨4方式抵消水平推力的在第一个滑移单元10在拼装完成后卸载滑离拼装平台，接着按相同步骤再在滑移拼装平台上完成第二个滑移单元12的拼装；

（7）采用主动可控拉索5方式抵消水平推力的在第一个滑移单元10拼装完成后进行第一次滑移，由于在拼装平台上无法拉设拉索，因此在滑离拼装平台后需要依靠短滑轨11进行支撑，避免拱形结构下挠外趴，接着按相同步骤在滑移拼装平台上完成第二个滑移单元12的拼装，同时利用短滑轨11的悬挑段对第一个滑移单元10的拱脚安装主动可控拉索5，并通过主动可控的张拉装置6张拉到位，使其起到抵抗水平力的作用；

（8）当第一个滑移单元10和第二个滑移单元12均滑离滑移拼装平台7后安装两个滑移单元间的围护系统13；

（9）依以上顺序逐一完成各滑移单元的施工后进行拱脚节点转换，最终完成拱形屋盖结构和围护系统的一体化施工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。