舞台桁架高空滑移安装施工技术探讨

1、工程概况
　　重庆大剧院工程项目总建筑面积103317m2，建筑高度64m，地上7层，地下2层，该工程结构复杂，为筒体、框架、剪力墙加钢结构组成。该工程内设大、中两个剧场，大中剧场舞台均为砼筒体结构。屋顶均为钢桁架，钢桁架搁置底标高分别为46m、37m。大剧场舞台桁架（GHJ-1）每榀长25.05m、高4.6m、自重20.3t，整体重量193t；中剧场舞台桁架（GHJ-2）每榀长22.55m、高4.1m，自重17.1t，整体重量133t。桁架由工厂标准化制作，预拼后将中间腹杆切断，上下弦杆各分两段，再运输到现场安装。下面仅对大剧场予以介绍，桁架布置如图1、2所示：
duqiul2036201022114211210160.JPG
2、方案的选择
　　由于舞台桁架具有重量重，标高高，最近一榀位置远离塔吊位置就达30m，虽然布置了400tm重型塔吊也无法满足单榀整体吊装的需要，为此项目部就现有施工条件进行方案的对比选择。
　　2.1桁架地面拼装，整体吊装
　　利用现场塔吊在地面对每榀桁架进行组拼，然后进行整体吊装就位，最后安装桁架联系杆件，每榀桁架重量均超过了塔吊单吊和抬吊的起重能力，无法满足要求；若采用集群千斤顶6榀整体吊装，需另添设备，费用很高。
　　2.2桁架地面分段拼装，分段吊装
　　现场地面对桁架分段拼装，分两段吊装，高空对拼焊接，最后安装桁架间系杆，需在舞台下方搭设高空对接支撑平台，支撑平台要从-8.20m至+46.00m标高，架体的强度、刚度和稳定性都要求较高，操作危险系数较高。
　　2.3桁架高空散拼，焊接安装
　　在舞台桁架下方地面搭设54m高44800m3高空散拼满堂脚手架平台，进行桁架高空散拼，脚手架搭设量大，费用高，工期也较长，拖延舞台机械安装队伍进场。
　　2.4桁架高空滑移法
　　首先在地面将桁架散件组拼成半榀，利用塔吊将半榀桁架吊至（27）轴处+46.00m标高三角架悬挑平台进行整体拼焊连接，再逐步将每两榀相连由（27）轴向（21）轴滑移安装就位。
　　根据塔吊布置情况和结构实际情况，经分析钢桁架结构采用滑移技术较为有利。首先构件是平面型的且构件在整个滑移过程中不会对滑道产生侧向水平推力；其次舞台简体能提供滑道设置的最好条件，筒体几何尺寸方正、桁架支撑端剪力墙支撑条件好。第三塔吊的布局和吊重完全满足滑移各工序的要求。综合工期、安全、经济和技术可行性等方面考虑，第四种方案要优于前三种方案，即采用半榀吊装、高空拼装、整榀滑移方案。
3、滑移基本思路
　　3.1桁架在另处楼地面拼焊接成半榀，待整体拼装。
　　3.2根据桁架橡胶支座的标高将（27）、（P）、R～S轴三向砼剪力墙施工至+45.358m，在P、R～Ｓ轴墙顶预埋滑道支脚埋件－10×300×300mm＠500，27轴墙预留三脚架孔，见图3。
duqiul254420102211421371157.JPG
3.3将p、R～S轴桁架12个支墩砼浇至+46.158m，安装预埋件和橡胶支座（+46.128m），砼墩高约800mm，满足墙体钢筋错开搭接长度设计要求，见图3、图4。
　　3.4在P、R-S轴桁架支墩之间安装滑道和滑移小车。
　　3.5在（27）轴搭设桁架对接三脚架悬挑拼装平台，进行桁架竖立拼装，并同时在桁架两端安装八字斜撑，见图5、6。
duqiul14020102211425721742.JPG
duqiul3814201022114252342745.JPG
4、施工工况计算分析
　　4.1抗倾覆计算
　　大剧场桁架长25m，高4.6m，宽0.35m，进行竖立滑行，桁架的倾覆应是施工中关注的重点。进行工况受力模型如图7。
　　外力作用点位置h2选取原则是使①、②杆件不受力。考虑滑车摩擦系数为μ＝0.1，则f=Gμ=10.15KN拟采用3.5T葫芦，最大输出力Fmax=35KN，牵引时候由于存在倾覆力矩，滑车对桁架的支承力N'作用点会自动偏离重力作用线。考虑桁架下翼缘的刚度及桁架宽度350mm，N'与G的最大力偶臂诹a1=130mm。
　　开始牵引瞬间，取F=35KN，要使①杆件不受力，则Fh2×0.13+fh0所以h2≤1.0585m。
　　当桁架进入勻速滑行时，F=f，支承力N'自动左移，要使②杆件不受力，则Fh2+N×013≥fh0，h2≥1.05n，故取h2=1.05m。
　　考虑滑移小车绝大部分时间是匀速前进，应以h2≥1.05m来控制。
　　4.2滑移工况下滑道的刚度和变形验算
　　将滑移过程中产生的支承反力以移动荷载形式作用于轨道上，对轨道槽钢及支撑轨道的槽钢运用影响线原理进行结构最不利内力及变形的验算。本工程简化计算如图8：
duqiul315920102211426549910.JPG
梁端最大弯矩：
Mmax=0.841M0=6.3075KN·m