累積滑移在鋼結(jié)構(gòu)安裝中的應(yīng)用

曹忠琦 李榮軍

(陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710032)

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累積滑移在鋼結(jié)構(gòu)安裝中的應(yīng)用

曹忠琦 李榮軍

(陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710032)

結(jié)合雅致東方大酒店工程的實(shí)際情況，采用了累積滑移鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，從牽引設(shè)備、滑移軌道布置、牽引同步控制三方面，介紹了方案實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了具體的施工工藝與質(zhì)控措施，解決了該工程不能使用起重機(jī)械就近安裝的難題。

鋼結(jié)構(gòu)，累積滑移，牽引設(shè)備，卷揚(yáng)機(jī)

1 實(shí)際案例工程概況

雅致東方大酒店位于西安市臨潼區(qū)，緊鄰北京大學(xué)西安光華管理學(xué)院，酒店地下車庫采光天頂采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，建筑面積1 600 m2，由12榀H型鋼鋼桁架為主結(jié)構(gòu)，桁架跨度24 m(軸～軸)，間距6 m(②軸～軸)，高度2.2 m，桁架上、下弦均采用HW300×200×12×16焊接H型鋼，豎、斜腹桿采用HW250×200×12×16焊接H型鋼，單榀重量5.35 t，結(jié)構(gòu)總重量72.5 t(包含柱間支撐和水平支撐)。施工現(xiàn)場(chǎng)情況為不允許起重機(jī)械站在車庫混凝土頂板上就近作業(yè)，只能站在距結(jié)構(gòu)一端(②軸外側(cè))10 m外消防通道上作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程選用一臺(tái)50 t履帶式汽車吊固定地點(diǎn)拼裝安裝，用兩臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備，并用動(dòng)滑輪組組五提高牽引質(zhì)量，采用累積滑移安裝的施工方法進(jìn)行安裝。

2 方案優(yōu)點(diǎn)分析

1)牽引設(shè)備體積小、自重輕、操作簡(jiǎn)便靈活，安全可靠，適合于在狹小空間或起重設(shè)備難以進(jìn)入的施工場(chǎng)地進(jìn)行大體量構(gòu)件的累積滑移安裝；2)牽引設(shè)備市場(chǎng)上比較常見而且價(jià)格低，能降低施工措施成本；3)通過固定在鋼桁架底部的鋼板卡槽可以控制兩榀桁架的同步性；4)可利用原混凝土結(jié)構(gòu)通長(zhǎng)梁板結(jié)構(gòu)作為滑移軌道基礎(chǔ)，只需要少量的滑移軌道,而且軌道拆除后還能重新用于其他次結(jié)構(gòu)，對(duì)材料不造成浪費(fèi)；5)施工過程為一個(gè)工序的幾次重復(fù)操作，有助于提高工人施工效率。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1 牽引設(shè)備介紹

本工程牽引設(shè)備選用2臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)，電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機(jī)架上，僅能在地上使用，它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)，三級(jí)封閉式齒輪減速器，牙嵌式聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)卷筒，采用電磁制動(dòng)，該設(shè)備通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉(zhuǎn)移方便，被廣泛應(yīng)用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖，設(shè)備具體參數(shù)見表1。

表1 10 t卷揚(yáng)機(jī)參數(shù)表

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)滑移時(shí)，牽引設(shè)備提供的拉力應(yīng)大于被滑移結(jié)構(gòu)與軌道接觸面的最大靜摩擦力，最大靜摩擦力公式為f=μmg,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，鋼材與鋼材摩擦在有潤(rùn)滑情況下μ(最大靜摩擦力系數(shù))取0.12，即最大靜摩擦力f=0.12×36.25×103kg×10 N/kg=43.5×103N,所以10 t電動(dòng)倒鏈通過滑輪組組五提供牽引力能滿足本次滑移要求。

3.2 滑移軌道布置、卷揚(yáng)機(jī)固定措施

1)滑移軌道布置。本工程采用兩道通長(zhǎng)布置的槽鋼加工件(結(jié)構(gòu)次構(gòu)件)作為滑移軌道，軌道形式為兩個(gè)18號(hào)槽鋼口對(duì)口焊接組成，軌道高度140 mm，軌道固定在車庫混凝土梁板上，通過與車庫頂板預(yù)埋的鐵件焊接固定，預(yù)埋鐵件規(guī)格為-220×150×10,沿長(zhǎng)軸軸線居中布置，間距1 000 mm，槽鋼內(nèi)口用-165×130×10加勁肋板加強(qiáng)，間距1 000 mm,焊接加固處理，軌道表面做磨光處理，并涂抹黃油潤(rùn)滑以減少摩擦阻力，滑移面高度略高于預(yù)埋地腳螺栓頂端。

2)卷揚(yáng)機(jī)固定布置。卷揚(yáng)機(jī)固定點(diǎn)留置于結(jié)構(gòu)軸線延伸線上，約在軸以外5 m處，與牽引鋼絲繩及軌道中線在一條直線上，每個(gè)卷揚(yáng)機(jī)底板通過12根直徑為16 mm的化學(xué)錨栓錨固在車庫頂端梁板上，并設(shè)置穩(wěn)固可靠的反力點(diǎn)，本工程反力點(diǎn)預(yù)埋在車庫頂板上，錨固鋼筋深度錨固于車庫混凝土柱內(nèi)，預(yù)留“∩”型鋼筋環(huán)，用鋼繩與卷揚(yáng)機(jī)上部焊接的起吊鉤連接固定，防止卷揚(yáng)機(jī)在拉力作用下傾覆。

3.3 牽引同步控制

本工程牽引同步控制通過焊接在鋼桁架底部的鋼板卡槽來實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)鋼板卡槽卡在滑移軌道上，兩邊各留有約8 mm空隙，當(dāng)兩榀桁架滑移同步時(shí)，整個(gè)滑移能順利進(jìn)行，當(dāng)兩個(gè)桁架滑移不同步超過一定范圍時(shí)，鋼板卡槽就卡在軌道上，導(dǎo)致滑移不能順利進(jìn)行。兩個(gè)牽引設(shè)備必須是同一生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，同規(guī)格、同型號(hào)，電動(dòng)反應(yīng)時(shí)間和牽引速度相同，還必須有專人同時(shí)指揮同時(shí)開啟，保證兩人的動(dòng)作同步性，即能保證兩榀桁架滑移過程的同步性。

4 施工過程簡(jiǎn)介

4.1 鋼結(jié)構(gòu)的拼裝

鋼桁架采用工廠分段制作運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、安裝后再采用累積滑移的方法施工，吊車就位于②軸以外10 m處消防道路上，在②軸、③軸區(qū)域?qū)S、軸鋼桁架進(jìn)行就地拼裝、安裝，軸、軸鋼桁架安裝到位后，安裝兩榀桁架間的水平支撐和柱間支撐及聯(lián)系梁，連接高強(qiáng)螺栓終擰后按照設(shè)計(jì)要求完全對(duì)焊縫進(jìn)行施焊，確保兩榀桁架組成固定體系后準(zhǔn)備下一步滑移；第二、三、四、五次施工滑移過程是第一次施工過程的重復(fù)。

4.2 滑移前的準(zhǔn)備工作

1)檢查限位卡槽、牽引力端頭”U”型環(huán)、反力提供點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是否牢靠；

2)安裝固定卷揚(yáng)機(jī)并將牽引端鋼索可靠連接在桁架U型環(huán)上，用鋼繩可靠連接卷揚(yáng)機(jī)在反力點(diǎn)上；

3)在滑移軌道上涂抹黃油，黃油應(yīng)涂抹均勻，避免漏涂、涂抹量過少，影響潤(rùn)滑效果。

4.3 鋼桁架的滑移

表2 安裝過程

第四、五次滑移后桁架位置見圖1。

4.4 滑移到位后落位

鋼桁架滑移到位后，標(biāo)高高于桁架設(shè)計(jì)安裝高度，故必須進(jìn)行落位。本工程落位采用10 t級(jí)的千斤頂10只，分別布置于,,⑨,⑦,⑤軸內(nèi)外兩側(cè)，卸載處(即鋼桁架底座底板處)采用與整體軌道分離的600 mm的短軌道便于軌道的抽出。

鋼桁架滑軌高為140 mm，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高，桁架應(yīng)向下落90 mm,先安裝預(yù)埋螺栓的調(diào)整螺栓及墊片，用經(jīng)緯儀測(cè)好墊片標(biāo)高后，此時(shí)同步啟動(dòng)千斤頂將桁架頂起20 mm左右，抽出卸載處設(shè)置600 mm長(zhǎng)的短軌道，然后再同步下落千斤頂，當(dāng)預(yù)埋螺桿穿入連接板并落位于調(diào)整螺母墊板上后，桁架即落位到位，帶上螺母并擰緊到位,落位前后剖面見圖2。

4.5 鋼桁架安裝完成

割除②,③軸線區(qū)域內(nèi)滑移軌道，對(duì)2,3號(hào)桁架進(jìn)行就地安裝，整個(gè)桁架安裝結(jié)束。

5 施工過程的質(zhì)量及安全控制措施

5.1 滑移過程的抗傾覆、側(cè)向移位措施

1)每條軌道的上表面及兩側(cè)面必須打磨光滑、平整，不允許有棱角或凹凸不平；軌道對(duì)接接頭應(yīng)打磨光滑、平整，滑移軌道滑移方向沿軸線鋪設(shè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)高低錯(cuò)槎，平行度控制在3 mm內(nèi)；2)為防止滑移過程中結(jié)構(gòu)傾覆，尤其在剛開始的兩榀鋼桁架滑移中，應(yīng)由專人指揮，隨時(shí)觀察結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即關(guān)閉電源，待查明原因后再進(jìn)行滑移；3)本工程滑移接觸面為桁架下弦H型鋼下翼緣與18號(hào)槽鋼，為防止桁架脫離滑移軌道，在桁架下弦H型鋼下翼緣焊接卡扣件，卡扣件采用180×12無縫鋼管一分為二兩個(gè)弧狀，弧頂位置與軌道側(cè)面留8 mm活動(dòng)空間，高度50 mm(落位后不用割除)。

5.2 滑移過程的不同步措施

盡管先前已從理論上解決了兩個(gè)牽引設(shè)備的不同步問題，但實(shí)際滑移施工中難免會(huì)出現(xiàn)不同步情況，通常發(fā)生為一邊滑移順暢，一邊由于磕碰而停止不前瞬間產(chǎn)生不同步現(xiàn)象，為了防止出現(xiàn)不同步情況，首先應(yīng)有專人專門負(fù)責(zé)滑移的運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況后立即關(guān)閉電源，以免不同步現(xiàn)象擴(kuò)大，再查明原因，排除產(chǎn)生不同步現(xiàn)象的原因，最后單獨(dú)啟動(dòng)落后端的牽引設(shè)備，待落后端與另一端同步后關(guān)閉電源，再繼續(xù)進(jìn)行整體滑移施工。

5.3 滑移過程中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定性的加強(qiáng)補(bǔ)償措施

隨著累積滑移最大靜摩擦力的不斷增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)受力也不斷增大，首先應(yīng)對(duì)主要接觸受力點(diǎn)進(jìn)行加固補(bǔ)償，防止構(gòu)件本身撕裂或變形，本工程在主要受力點(diǎn)軸桁架下H型鋼下翼緣牽引點(diǎn)處增加肋板，考慮牽引力在各榀桁架間的傳遞，在桁架間臨時(shí)設(shè)置下弦連系梁補(bǔ)償措施，設(shè)置位置應(yīng)與牽引設(shè)備鋼鉸鏈在同一條直線上，以免拼接好的桁架體系被拉變形。

5.4 滑移過程桁架定位措施

在前四次滑移時(shí)，對(duì)桁架的位移精度要求較低，只要保證滑移后的桁架結(jié)構(gòu)還處于起重機(jī)械的作業(yè)半徑內(nèi)，以保證后續(xù)拼裝的桁架能與前面的桁架組成聯(lián)合體，第五次滑移即最后一次滑移需要將各榀桁架準(zhǔn)確停放于設(shè)計(jì)位置上，現(xiàn)場(chǎng)采用在13號(hào)桁架的最邊部位置軌道上焊接鋼板擋車板，當(dāng)滑移到設(shè)計(jì)位置時(shí)在擋車板的作用下桁架能準(zhǔn)確停止在設(shè)計(jì)位置。

6 結(jié)語

累積滑移法已在鋼結(jié)構(gòu)安裝中被大量實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和施工效果，計(jì)算機(jī)同步技術(shù)、液壓牽引等技術(shù)在大型工程中發(fā)揮了較好的應(yīng)用。利用市場(chǎng)上最常見、成本低的卷揚(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行滑移施工，不但體積輕巧便于布置，而且操作簡(jiǎn)便，還能根據(jù)結(jié)構(gòu)的體量適當(dāng)增加或減少牽引點(diǎn)的布置，通過累計(jì)滑移的施工方法，有效的解決了本工程不能使用起重機(jī)械就近安裝的難題，達(dá)到了安裝整個(gè)結(jié)構(gòu)的目的，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和安裝效果，望廣大鋼結(jié)構(gòu)同行在類似鋼結(jié)構(gòu)安裝中能借鑒。

[1] 任自放.鋼結(jié)構(gòu)桁架累積滑移施工技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu),2010，25(9)：65-70.

(ShannxiMechanizedConstructionGroupCompanyLtd,Xi’an710032,China)

On application of accumulative sliding in installation of steel structures

Cao Zhongqi Li Rongjun

Combining with the fact in Graceful Oriental Hotel, the paper adopts the accumulative sliding steel structure installation scheme, introduces the key techniques in its implementation from the traction equipment, sliding track allocation, and traction simultaneous control, and points out the construction craft and quality control measures, so as to solve the inaccessibility of crane mechanism to the installation.

steel structure, accumulative sliding, traction equipment, winch

1009-6825(2017)11-0110-03

2017-02-09

曹忠琦(1981- )，男，工程師; 李榮軍(1974- )，男，高級(jí)工程師

TU758

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