鋼桁架高空軌道滑移施工應用

尹益飛，李成玉，吳小銀

（1.武漢科技大學城市建設學院，武漢 430070；2.湖北科翼建筑科技研究有限公司，武漢 430345）

隨著鋼結構技術的發展，造型別致功能完善大型鋼結構建筑得到普遍應用。然而，相應的結構跨度也設計得越來越大，工程實施的難度越來越高。一般工程可以采用的搭設腳手架原位拼接或者地面拼裝使用起重機械吊裝施工，然而在場地狹窄起伏，承載力不足以停放吊裝設備的情況下，實施費用昂貴。在這樣的工況下，地面拼裝—吊車起吊—軌道滑移的施工工藝得到應用［1］。

中國人民解放軍第二炮兵指揮學院綜合運動中心體育館總建筑面積33 138m2，上部設置游泳池設施，下有地下室，地上和地下建筑面積各占一半，建筑高度23.92m。結構形式為框架結構，分兩種跨度：45 m（1～8軸）和48m（9～15軸），柱距為9m。

屋頂工程采用鋼屋蓋，部分區域為鋼管立體桁架結構、部分區域采用鋼梁。鋼管桁架梁端上弦固定鉸接于混凝土梁面，為倒三角形立體鋼管桁架，上部橫桿長4m。1～8軸上有6榀桁架，9～15軸上有7榀桁架，每榀桁架最大質量為18t。

1 鋼結構施工方案

1.1 工程的特點

1）鋼桁架最大跨度48m，安裝的高度35.35m，建筑平面為矩形，兩側混凝土框架主梁跨度一致且梁頂面標高變化不大。混凝土主體結構在吊裝鋼桁架時已經完工。

2）構件自重和體積大，需要在現有場地進行加工。

3）場地狹長，臨近其他建筑，建筑物下部設置地下室和坑槽，起重機無法自由行走。

1.2 滑行方案的基本原理

根據現有的條件，滑移施工相對于普通吊裝施工更有利。其基本原理：在屋面的混凝土梁上安裝鋼軌道和滑車，桁架起吊至滑車上由牽引設備牽引滑車向待安裝部位移動，到達待安裝部位后，采用機械千斤頂將桁架頂起，拆除滑道，移走滑車，最后完成桁架的落位安裝。

2 具體施工過程

2.1 施工準備

重點審查施工圖紙，對施工方案進行梳理。對施工可能造成的沖突進行預案設計。現場1號位吊車位置距離4＃塔吊比較近，起吊可能由于操作擺動引起碰撞，對于可能帶來危險的地方都事先做好預案。專家組對施工方案進行了評價和論證，對施工安全做出指導。

建筑物下方有地下室，吊車的停機位置應該位于輪廓線的外圍，臨近輪廓線的范圍的下部土體經過驗算有垮塌可能，施工前做了回填夯實處理、設置支撐并在停機處鋪設厚鋼板。1號位初步方案中采用260t汽車吊，停機點距離輪廓線較近，從安全的角度出發，將位置后移5m，采用了300t汽車吊。

通過驗算施工荷載作用下的承載力選取合適的吊裝索具，根據確定的吊裝方案選擇了吊裝機械。鋼管桁架經過檢查驗收后進行吊裝施工，保證了質量。

2.2 滑移器具和輔助設備的安裝

安裝前復核定位軸線。在1－1、1－8、1－9、1－15主梁軸線上鋪設滑軌。如圖1，滑軌由32＃槽鋼和兩邊焊接固定角鋼組成，固定角鋼間距為1m，滑軌的中心線保證與桁架落位點一致，以保證桁架的順利就位。固定的兩片角鋼之間用螺栓連接，防止變形易于拆卸。鋼軌滑道在落位支座處斷開，如圖2，該處的槽鋼與相鄰的槽鋼通過連接件連接，便于拆卸和桁架的落位。

作為輔助設備，安全通道和護欄對于滑移的全程監控必不可少。沿著軸線一側搭設1.2m寬的腳手架，供施工人員行走和監測小車的運行。在桁架上設置臨時的護欄并且在下方設置防護網，方便施工人員解開吊繩同時能夠保證安全。

2.3 吊裝受力驗算

2.3.1 吊裝機械和器具

根據起升高度、臂長和起重量的要求，結合現場對起重半徑的要求，選取300t汽車吊。

48m跨度的桁架采用兩點起吊，吊點位于兩端13m處，繩子水平角θ接近45°。選用?30，6×37＋1的鋼絲繩，公稱抗拉強度為1 700N/mm2，鋼絲繩拉斷總和為580.5kN。經過沖擊荷載計算鋼絲繩滿足要求。其他的吊裝工具包括卡環和吊鉤，均通過了驗算［2］。

2.3.2 驗算鋼桁架在混凝土梁上滑行時梁的承載力

驗算了混凝土梁的承載力，因為滑移施工并不包括在混凝土梁的設計中。具體對小車運行至梁跨中產生的彎矩和梁端負彎矩進行驗算，對小車運行至端部時產生的剪力進行了驗算［3］。

2.3.3 鋼桁架的驗算

吊裝過程中保證桁架的受力和使用狀態受力一致，考慮吊裝過程中和滑行過程中的桿件受力變化產生的不利影響。在吊裝過程中有部分桿件從拉桿變成壓桿，而滑行過程中基本上和使用階段的受力是一致的。吊裝過程中，使用軟件3d3s計算桿件內力，對壓桿進行強度和穩定性驗算。

2.4 滑移方案

2.4.1 滑車選擇

選用能夠調節角度偏移的CRA－8滑車，在兩邊滑行不同步的時候允許桁架有一定角度的偏離而避免桁架脫離小車托盤。

2.4.2 同步控制與監控

使用相同型號的受拉葫蘆提供牽引力，嚴格控制滑行的速度，保證滑行平穩緩慢，便于監控和修正［4］。現場施工時平均速度在2m/min左右。

對滑軌進行距離標定，兩側的監控人員及時通過通訊設備匯報監控信息，由總指揮指導同步的調整。

2.4.3 落位固定

使用千斤頂和轉換梁的方式將桁架托起，移走小車并拆掉落位處的滑軌，準確落位。千斤頂的位置、轉化梁的尺寸均要經過受力方面的驗算。桁架落位要控制垂直度偏差，初步固定，經過驗收后進一步焊接固定。

3 安全和質量保證

1）通過預案和設置安保措施來降低施工中人員的安全風險，通過周密的驗算保證構件的安全和施工進程。

2）準備工作充分，人員組織合理分工明確，信息交流應及時準確，無盲目施工。

3）構件焊接質量按照設計要求和規范驗收合格后進行吊裝。

4 結 語

該方案在混凝土主梁上設置滑軌進行滑移，既保證了施工的順利完成又省略了支撐方案。同時，使用的機械和器具并不復雜，卻收效良好。采用地面拼裝—吊車起吊—軌道滑移施工流程，在合理的施工組織安排下，實現了流水作業，縮短工期減少機械的租賃費用。對比普通方法，高空滑移法施工減少了大量的腳手架，縮短工期一個月，節約工程費用約25萬元，取得了較好的經濟效益。

［1］ 陳 偉，吳碧野.大慶游泳館鋼結構滑移法施工技術［J］.低溫建筑技術，2012（5）：68－69.

［2］ JGJ 276—2012.建筑施工起重吊裝安全技術規范［S］.

［3］ GB 50010—2010.混凝土結構設計規范［S］.

［4］ 韋可高.大跨度鋼桁架累計同步卷揚滑移施工技術［J］.山西建筑，2010（5）：160－161.