分塊滑移方法在鋼結構廠房屋面桁架安裝中的應用

胡張軍

（北京市北泡輕鋼建材有限公司，北京 101113）

0 緒論

微創生產廠房位于北京市，地上三層（局部四層），建筑高度29.4m,建筑面積37414.56㎡。鋼結構工程主要分布在屋面，為H型鋼屋面桁架及桁架間的H型鋼支撐、連系桿件。本工程鋼結構與其他單位工作面劃分復雜，交叉施工的協調與管理為本工程施工中重點控制內容。

鋼結構工程屋面桁架單榀構件比較重，桁架全長83.6米，跨度41.445米，鋼結構安裝時下部混凝土結構已完工，作業環境復雜，安裝難度高。有些場合，作業半徑受限，用傳統吊裝無法操作，對這類鋼結構的吊裝工程要采用特殊施工方法。

用結構分塊軌道滑移的施工方法可以解決上述問題。滑移法分為腳手架滑移和軌道滑移。腳手架滑移適用于場地平整、施工高度不高、施工面積大的大跨度鋼網架及管桁架鋼結構工程。軌道滑移比較靈活，適用于復雜環境，不受高度影響，尤其是對鋼結構桁架頂部的施工效果好。軌道滑移主要是在鋼結構安裝前，先配合土建單位完成預埋件等的施工，土建完成之后，鋪設滑移軌道，搭設拼裝胎架，對屋面桁架滑移單元分塊拼裝，分塊滑移施工。

1 基礎預埋件埋設及鋼構件和材料的要求

鋼結構的基礎預埋工程非常關鍵，它直接關系到整個安裝質量。鋼結構基準線、軸線的放線和測量首當其沖，依據是土建提供的基準點。同時要編制進場計劃書，內容涉及機具、設備、工具、材料等，安裝專用工具要提前預備好。

1.1 預埋件驗收

驗收到場后的埋件和錨栓，例如合格證、清單等，數量、規格、質量是否符合圖紙要求。如有構件缺陷，現場能修改的現場修改，不能修改的返回工廠重新制作修改。

1.1.1 測量定位

測量工根據圖紙定位用專用儀器導出柱基中心和標高控制線，要反復校核確保無誤。再根據圖紙，計算出地腳錨栓間距、埋件中心和標高的具體觀測數據。

1.1.2 預埋錨栓

錨栓預埋前制作相應的錨栓定位套架是用來精確定位固定錨栓，防止錨栓位置出現差錯以及對錨栓造成破壞。

錨栓定位套架主要由上下兩塊橫隔板組成，而預留孔洞是用來定位錨栓。

1.1.3 預埋錨栓埋設

錨栓埋設流程：預埋件進場驗收→按圖紙尺寸進行測量放線→安裝定位套架→復測標高、軸線→安裝錨栓→復檢、驗收→混凝土澆筑→測量校正→完畢后復檢→記錄測量數據。

錨栓同定位套架一起吊裝就位后，經測量校正，將錨栓固定支架固定在模板上。

1.1.4 預埋件安裝注意事項

①應將所有埋設好的螺栓予以保護，錨栓的螺紋保護相當重要，螺紋上要涂黃油并包上油紙，外面再裝上套管。

②預埋件的施工屬于隱蔽工程，在進行預埋時首先要進行測量，將其X、Y軸線及標高控制在規范規定范圍內；在完成埋設后，砼澆注前，要對其進行復測；當土建在澆注砼時，需現場監測，防止砼澆注時引起埋件偏移等。

③鋼結構的安裝質量與進度受錨栓的埋設精度影響。

1.2 材料保管

為了便于運輸，螺栓應放在托板上，采用防水包裝，不要輕易打開包裝，要分類存放。在使用焊條和焊絲前，要放在隔離的托板上的容器內，并蓋帆布。存放襯板、引弧板和熄弧板要注意防水。

2 鋼結構滑移施工

鋼結構安裝在土建結構基本完成后開始，根據本工程特點，擬采用分塊滑移進行安裝。屋面桁架共7榀，兩兩劃分為一個滑移單元，將屋面桁架分為3個滑移單元；分別在5軸、15軸、25軸設置3條水平滑移軌道；在兩榀桁架分段處下方設置拼裝平臺，胎架上方設H型鋼梁。用1臺350t汽車吊拼裝滑移單元，胎架H型鋼梁上方設千斤頂調整標高；滑移單元拼裝完成后，使用頂推器將滑移單元頂推滑移至安裝位置，卸載；然后拼裝下一個滑移單元；第二個滑移單元拼裝完成后，使用頂推器將滑移單元頂推滑移至安裝位置，卸載；進行兩個滑移單元之間的結構吊裝；同時進行第三個滑移單元的拼裝；第三個單元拼裝完成后，使用頂推器將滑移單元頂推滑移至安裝位置，卸載；進行兩個滑移單元之間的結構吊裝；最后一榀桁架不參與滑移，直接在拼裝平臺上高空原位拼裝；用現場塔吊及汽車吊補齊剩余桁架與山墻梁連系桿件。

2.1 滑移操作要點

1）滑移同步控制。

2）滑移軌道設置

滑移軌道采用H型鋼。鋼梁設置間距為1m的20mm厚的加筋板，鋼梁兩端與混凝土柱通過預埋件連接。軌道與屋面桁架連接處采用易滑動裝置。型鋼軌道與下部混凝土框架梁、鋼梁采用剛性連接。

3）屋面桁架結構頂推部位加強

在滑移過程中，頂推力直接設置在屋面桁架結構上，在設計時并沒有考慮，因此在施工前對頂推部位進行加強，以保證結構在滑移時不被破壞。

4）支座落位

屋面桁架滑移就位后，兩端分別設置千斤頂，借助千斤頂使支座落位。

5）滑移施工驗算

對屋面桁架各階段累積滑移過程中，必須對最大內力、最大撓度進行驗算；屋面桁架局部和整體變形均應滿足設計要求，否則必須對結構采取加固措施。

2.2 滑移單元劃分

參與滑移的屋面桁架共劃分為3塊：

滑移第一單元：F軸-H軸；

滑移第二單元：K軸-M軸；

滑移第三單元：P軸-R軸。

2.3 滑移單元的拼裝

2.3.1 屋面桁架的分段

擬將屋面桁架分為7段，分段時上、下弦桿錯開，分段長度及重量通過計算得出，滿足設計及拼裝平臺的搭設要求。

2.3.2 拼裝平臺的設計與計算

為便于滑移單元的高空拼裝，在S-V軸間桁架分段處下方設置拼裝平臺，平臺平面尺寸為9.6m*4.2m,為鋼框架結構，鋼柱截面為H250X250X9X14、H200X200X8X12，鋼梁截面為H250X250X9X14、H150X150X7X10，鋼柱之間設置柱間支撐，截面為H200X200X8X12。平臺鋼柱在12.6米標高處混凝土柱頂使用埋件生根，在平臺梁頂部設置工字鋼墊塊、千斤頂調節屋架標高。

2.4 屋面桁架的拼裝

2.4.1 拼裝工況分析與吊車選用

根據屋面桁架分段及重量情況，最重分段為第六段，長15.6米，重23.931噸，位于S軸，選用1臺350噸汽車吊站位于V軸北側，主臂工況（支腿全伸+142t配重）即可滿足拼裝起重要求。

2.4.2 屋面桁架段的吊裝工藝

為防止桁架段吊裝過程中產生扭曲，吊裝時保證整段屋面鋼桁架在吊裝過程中的穩定性，吊裝完畢后，馬上用纜風繩將其進行臨時固定。

吊點在綁扎吊繩時，為避免起吊過程中構件與鋼絲繩之間的摩擦造成鋼絲繩磨損，故在吊點處設置橡膠墊，確保鋼絲繩不被磨損，避免因鋼絲繩過度磨損造成突然斷裂，保證吊裝過程中的安全。

主桁架吊裝就位后，先進行安裝位置的復測，用臨時螺栓進行固定，及時進行測量校正，合格后進行焊接，以此作為穩定體系，向后再拼裝下榀桁架。

單榀主桁架吊裝就位后，吊車不松鉤，桁架兩側在上弦次梁連接板上使用16號槽鋼支撐進行加固，槽鋼支撐下端設置在拼裝平臺的鋼梁上，槽鋼支撐與水平面夾角為40°。

3 屋面桁架安裝質量控制

1）加工時嚴格控制構件的加工質量和精度，確保進場安裝的每個構件節點的精度達到設計要求。

2）屋面桁架安裝測量及誤差控制

本工程的屋面桁架安裝線路長，存在安裝溫度變形、安裝精度變形，因此在安裝過程中會產生安裝累計誤差。因此，在屋面桁架安裝時必須利用全站儀、經緯儀控制屋面桁架的安裝精度。

3）滑移軌道的設置

分別在5軸、15軸以及25軸分別設置三道滑移軌道。15軸滑移軌道直接設置在標高為18.1m的混凝土框架梁上，并與混凝土框架梁以埋件方式進行剛性連接，埋件高于混凝土框架梁50mm。5軸、25軸滑移軌道放置在混凝土柱牛腿上，下翼緣與支座埋板焊接，并穿過屋架預埋錨栓。

4）滑移軌道鋼梁的設計與計算

滑移軌道鋼梁采取焊接H 型鋼，截面為H500X400X20X24，材質為Q345B,15軸滑移軌道鋼梁由于其兩端焊接在桁架埋板上，滑移軌道鋼梁支撐在15軸混凝土柱頂鋼埋件上，埋件高于混凝土梁50mm,在柱間距4.8m處圓管柱回頂，故施工工程中工況較好。而5軸和25軸滑移軌道鋼梁，其兩端焊接在桁架埋板上，屬于簡支梁，故需對其進行強度、剛度、穩定性驗算，如果5軸和25軸滑移軌道鋼梁滿足施工要求，則15軸滑移軌道鋼梁一定滿足施工要求。

在對滑移軌道鋼梁H500X400X20X24驗算之前，需用軟件求出滑移單元該部位最大支座反力，作為滑移軌道鋼梁荷載取值數據。并且考慮滑移單元滑移至該鋼梁跨中時，為最不利工況。即求出滑移單元最大支座反力，再將此集中力施加在滑移軌道鋼梁跨中。

對于15軸滑移軌道鋼梁，應設計要求，滑移鋼梁不得影響其下方的結構混凝土梁，故使用P300X8鋼管對15軸18.1米標高混凝土梁進行回頂加固。

5）滑移軌道鋼梁側擋塊及滑靴的設置

為保證頂推器的正常使用，需在滑移軌道鋼梁H500X400X20X24上翼緣設置側擋塊?；栖壍澜Y構在滑移過程中，起到承重、導向和橫向限制支座水平位移的作用。

滑移軌道的側擋塊在滑移梁兩層兩側對稱設置，側擋塊規格為-24×40×150mm,起到抵抗滑移支座推力的作用。側擋塊與滑移梁焊接，焊縫采用雙面角焊縫，焊腳高度不小于10mm。

6）滑移軌道鋼梁的安裝要求

本工程中單條滑道的最長長度約為62.4m,為保證滑道內表面的水平度，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數，滑道在鋪設時應做到：

①滑移梁拼接位置應保證其平整度，不得存在高差；

②滑移梁與混凝土柱搭接位置應保證滑移底板能夠順利通過；

③滑移梁中心線與滑移中心線偏移應控制在±3mm以內；

④鋼滑塊及滑移梁上表面應在滑移之前應涂抹黃油潤滑。

根據計算，荷載最大的15軸頂推點所需的頂推力大小為46.67t。每個滑移單元共設置3個頂推點，每個頂推點布置1臺YS-PJ-60型液壓頂推器，單臺頂推器可頂推60噸，能夠滿足滑移施工的要求。

表1 液壓頂推器配置表

7）滑移到位后卸載

表2 卸載步驟

①將滑移單元滑移到指定位置，將千斤頂放到每個基礎支座上（為穩定考慮，千斤頂左右循環布置），頂緊桁架卸載牛腿；

②緩慢加壓，將底座頂起2-5cm,逐個將所有千斤頂頂起，觀察穩定性；

③切割軌道鋼梁，抽出軌道；

④去除底座下擋板并將底座下清理干凈；

⑤緩慢放下千斤頂，盡量保持各底座下降速度一致；

⑥焊接固定底座，拆除多余的軌道梁；

⑦每個滑移單元的卸載選用50噸薄型液壓千斤頂共計8臺，其中5軸和25軸布置千斤頂各2臺，15軸布置千斤頂4臺；

⑧卸載過程見表2。

4 滑移單元之間的鋼梁補裝

4.1 鋼梁安裝工況

本工程滑移單元上、下弦之間鋼梁主要為焊接H型鋼梁。上弦H鋼梁截面有H450X250X8X16、H450X250X10X26，下弦H鋼梁截面有H350X250X6X14、H350X250X8X16，單支鋼梁最重不超過2 噸，現場3 臺塔吊STP160可覆蓋全部施工區域，故鋼梁吊裝全由3臺塔吊STP160完成。

4.2 鋼梁安裝順序

1）同平面鋼構件吊裝，采用由里向外、對稱吊裝的方法進行。

2）立面上鋼構件吊裝，采用由下至上、順序安裝的方法進行。

總體按照先梁、后水撐的吊裝順序進行吊裝。

5 液壓同步頂推滑移原理

該技術采用液壓頂推器，其頂緊裝置具有單向鎖定功能。當主液壓缸伸出時，頂緊裝置工作，自動頂緊滑道側面；主液壓缸縮回時，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動。

6 結語

液壓頂推滑移的施工工藝選用是步進式液壓頂推器，采用該設備，后部頂緊，主液壓缸產生頂推反力，與之連接的被推移結構向前平移。在操作啟動過程中無延時，動作精確度好，且不會在滑移過程中產生相對滑動。步進式的工作過程中，同步誤差在每個行程完成后自然消除，無累積誤差，同步精度很高。優點總結如下：

1）可施工大跨度鋼結構，技術成熟，有大量豐富經驗可供借鑒，安全性有保證；

2）過程中采用計算機同步控制，系統傳動加速度極小、且可控，能夠有效保證整個安裝過程的穩定性、安全性；

3）液壓同步頂推設備、設施體積、重量較小，機動能力強，倒運和安裝方便；

4）滑移頂推、反力點等與其他臨時結構合并設置，加之液壓同步滑移動荷載極小的優點，可使滑移臨時設施用量降至最小。