大型鋼屋蓋桁架系統(tǒng)滑移施工技術(shù)應(yīng)用

于翔龍

摘 要：天馬微電子廠房二層結(jié)構(gòu)為大跨度門式桁架結(jié)構(gòu)，其跨度為102.6m，每榀鋼架重量約80t。廠房一層混凝土結(jié)構(gòu)先行施工，二層鋼結(jié)構(gòu)安裝時大型起重機(jī)械已不能進(jìn)入廠房內(nèi)進(jìn)行吊裝，且塔吊設(shè)備也無法吊起組合后的鋼桁架，故本次鋼屋架施工采用“滑移單元樓面整體拼裝、整體分段累計滑移、整體同步卸載”進(jìn)行施工。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；大跨度；滑移施工；門式桁架；卸載

1 工程概況

4.5代TFT—LCD生產(chǎn)線FAB1廠房工程位于上海張江高科技園區(qū)，施工面積約11400m2。該廠房一層結(jié)構(gòu)為鋼混結(jié)構(gòu)，二層混凝土樓面標(biāo)高為6.000m，二層以上為鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋共計由8榀主桁架（5～12線）及2榀鋼框架（4和13線）組成，相鄰兩榀主桁架中心距為10.8m，主桁架從G軸到AB軸共分為三個連續(xù)跨，其跨度分別為32.4m、32.4m、37.8m，兩邊跨分別6m。鋼結(jié)構(gòu)總重約1600t。

2 施工工藝選擇

為了最大限度的降低鋼屋蓋安裝難度和施工風(fēng)險，確保施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低施工成本，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件，本次安裝采用卷揚(yáng)機(jī)為牽引動力，在標(biāo)高7.300m鋼柱頂設(shè)置鋼梁作為槽鋼滑道的支撐結(jié)構(gòu)，并依靠槽鋼滑道作為滑移導(dǎo)向，G-AB線主桁架結(jié)構(gòu)與+7.300m以上鋼柱在輔房屋面上組裝成整體后采用滑移法施工，邊跨鋼柱及桁架系統(tǒng)則直接采用150t履帶吊吊裝。

鋼屋蓋整體滑移施工工藝需要解決以下問題：滑移支撐結(jié)構(gòu)及滑道設(shè)置；牽引動力卷揚(yáng)機(jī)工裝設(shè)計；鋼屋蓋滑移單元整體拼裝滑移；整體同步卸載。

3 滑移支撐結(jié)構(gòu)及滑道布置

本工程主桁架由G-N跨、N-U跨、U-AB跨三跨組成，最大跨中為37.8m。根據(jù)滑移工藝要求，在G、N、U、AB軸柱腳下中心位置沿縱向設(shè)置4條滑道。將滑移軌道頂面標(biāo)高設(shè)置于上下段箱型柱現(xiàn)場對接接口7.3m處，離樓面板僅1.3m。滑道選用[18槽鋼作為滑槽，并在滑槽下各設(shè)置一根截面為H600×350×10×16滑移鋼梁。 鋼梁與相鄰兩跨的下端鋼柱焊接連接固定，鋼梁中間對應(yīng)下層混凝土結(jié)構(gòu)柱部位設(shè)置一根H400×300×8×12鋼立柱，滑移單元體的豎向荷載通過兩端鋼柱和中間立柱傳至一層結(jié)構(gòu)柱。

滑移采用[18槽鋼作為滑道，槽鋼與滑移鋼梁采用間接焊接連接。滑道接口處焊接牢固，并打磨光滑，所有滑道槽鋼內(nèi)側(cè)必須保證平整、光滑，并涂黃油作為潤滑劑，減小滑塊滑移時的摩擦阻力。

為避免滑塊在滑槽內(nèi)受阻，在制作滑塊時考慮滑塊與滑槽之間每邊留有25mm間隙，所以滑塊選用：750×130×90的金屬塊，滑塊與滑槽接觸面的部位加工時磨成圓弧，借此減小滑塊與滑槽間的接觸面積來減少滑移摩擦阻力。

每一滑移單元共設(shè)置4組滑移裝置，每組裝置設(shè)置2塊滑塊，滑塊與滑道間必須采用φ108×8圓鋼管按中心距10.8m連接固定。進(jìn)行滑移時用鋼柱腳下定位鋼板臨時固定，每滑移完成一個單元，則將滑移裝置拆除作為下一個滑移單元使用。

4 牽引動力卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置

4.1 牽引設(shè)備機(jī)具選型

根據(jù)施工要求，相鄰兩榀桁架組裝成一個滑移單元。兩榀鋼桁架組裝結(jié)構(gòu)體系由7.300m以上的鋼柱、主鋼桁架、次桁架、上下弦梁、上下弦支撐及所有邊接板件和連接螺栓等組成一個穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行滑移，其結(jié)構(gòu)總重約200t。總起動牽引力公式為：

Ft≥U1×ζ×Gok

式中：

Ft---總起動牽引力

Gok---滑移單元總自重；

U1---滑動動摩擦系數(shù)，鋼與鋼之間不涂潤滑劑時取0.16，若涂潤滑劑時，可取<0.15—0.12；

ζ---阻力系數(shù)，當(dāng)有其他因素影響牽引力時。可取1.3—1.5；

為能盡量降低牽引速度和牽引力的作用，在每個牽引點(diǎn)配備一套2×2滑車組。其繞出繩（跑頭）的拉力S=0.25Q（Q為牽引所需要的力），則每個牽引點(diǎn)的最終牽引力計算應(yīng)為：Ft=0.25× Q=0.25×200/（4×4）=3.125（t）；故牽引設(shè)備可選用JN-5型慢速卷揚(yáng)機(jī)4臺/滑移單元。

4.2 牽引設(shè)備布設(shè)

JN-5型慢速卷揚(yáng)機(jī)直接牽引、牽引力為50kN，線速度為9m/min，采用2×2牽引滑車組，工作線數(shù)為5，卷揚(yáng)機(jī)布置在最后一榀桁架滑道延長線后，即12軸以東，通過預(yù)埋件固定在樓板上。滑移單元鋼柱上連接鋼板通過卸扣與滑輪組連接，另一端滑輪用鋼絲繩固定在邊跨最后一根鋼柱上。卷揚(yáng)機(jī)通過兩個定向滑輪與2×2滑車組繞出鋼絲繩連接進(jìn)行牽引。

5 鋼架結(jié)構(gòu)整體拼裝及滑移施工

5.1 鋼桁架邊跨整體拼裝

滑移單位鋼桁架結(jié)構(gòu)（兩榀桁架及中間次桁架、柱間支撐、橫梁等所有構(gòu)件）在邊跨4～5線滑移軌道上進(jìn)行空間拼裝成滑移單元整體。拼裝主要采用150mt履帶吊進(jìn)行，50t履帶吊配合倒運(yùn)拼裝構(gòu)件。

5.2 整體拼裝單元滑移

每滑移單元體自重約200t，其豎向荷載通過8根上段箱型柱傳遞于滑移軌道梁，兩端每根滑移軌道梁承受正壓力為2×17t=34噸，中間每根滑移軌道承受正壓力為2×34t=68t。中間軌道梁與兩端軌道梁正壓力不等；造成滑移時牽引力不等；滑移時的同步問題是技術(shù)難點(diǎn)問題。

滑移單元體在滑移過程中的滑移同步和單元體的整體穩(wěn)定性控制是單元體滑移施工過程中的關(guān)鍵。為確保單元體同步運(yùn)行，施工過程中需控制好以下幾點(diǎn)：

（1）所使用的卷揚(yáng)機(jī)型號、鋼絲繩、電動機(jī)電流控制均完全相同，有專門控制柜進(jìn)行控制，既可以同時啟動，又可單獨(dú)糾偏，以確保滑移單元體同步進(jìn)行。卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保持滑移速度每分鐘1米以下，中間二滑道的牽引速度可適當(dāng)快點(diǎn)，盡量減小動態(tài)對結(jié)構(gòu)的影響。

（2）在四條滑移軌道側(cè)面設(shè)置了刻度標(biāo)尺，每格5cm、1m為一個大的區(qū)格，滑移單元體每移動1米進(jìn)行一次糾偏。單元體在滑移時，為確保滑移單元體安全穩(wěn)定性，在四條滑移軌道上端的鋼柱上設(shè)置了可調(diào)式纜繩，纜繩調(diào)節(jié)采用2噸手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）由于滑移單元體滑行速度很慢，每分鐘接近1m；滑移過程中靠目測方式進(jìn)行觀測和糾偏。四條軌道上用4臺對講機(jī)同時向卷揚(yáng)機(jī)控制總臺報數(shù)，如不同步值超出限值，即可作相應(yīng)的停滑處理。

6 整體同步卸載

6.1 卸載前準(zhǔn)備

滑移單元調(diào)整就位后，桁架結(jié)構(gòu)完全由鋼柱支撐在滑移軌道上。桁架卸載需要在上下段鋼柱設(shè)置結(jié)構(gòu)卸載支撐牛腿，采用20mm厚鋼板焊接固定在鋼柱上，上下支撐牛腿具體標(biāo)高根據(jù)20t螺旋千斤頂外形尺寸、行程及預(yù)留結(jié)構(gòu)標(biāo)高調(diào)差空間確定。

6.2 滑移單元整體卸載

根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的受力情況、傳力途徑、變形情況、體系形成過程，通過計算分析確定卸載總體思路為“整體同步卸載”。本次卸載總高度120mm，單元體滑移到位后，每根箱型柱節(jié)點(diǎn)用兩臺QYL-20t螺旋千斤頂，頂升設(shè)備設(shè)置在箱型柱兩側(cè)，將單元體同步頂升后拆出滑移軌道及連接件，將單元體同步卸載就位。

一組滑移單元共有8個支座，8個支座處的千斤頂必須同時頂起，下降時也必須同步進(jìn)行。對此，在施工現(xiàn)場必須派專人操控，專人指揮，操作動作要統(tǒng)一一致，頂升及下降速度要緩慢。卸載就位后進(jìn)行上下段鋼柱間的高強(qiáng)螺栓固定連接。

7 結(jié)語

本工程“大跨度鋼屋蓋桁架整體滑移施工技術(shù)”在上海天馬微電子廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)安裝工程中得到了成功應(yīng)用，整體滑移單元重量達(dá)200t，滑移距離為75.6m。本次滑移施工技術(shù)的應(yīng)用解決了現(xiàn)場起重機(jī)械無法吊裝，保證了大跨度桁架的整體拼裝質(zhì)量，減小了施工安全風(fēng)險，大大縮短整個工程的施工進(jìn)度。滑移施工技術(shù)的成功實施，為大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步起到了推動作用，為類似工程的施工提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

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