藍(lán)建勛，曾金亮

（廣東省建筑裝飾工程有限公司 廣州 510635）

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)，我國大型航站樓、體育場館、展覽館等大跨度空間結(jié)構(gòu)建筑得到了快速發(fā)展。這些大跨空間結(jié)構(gòu)一般都設(shè)置了玻璃采光頂［1］，達(dá)到自然采光綠色節(jié)能的目的。但以往玻璃采光頂與大跨空間鋼結(jié)構(gòu)需搭設(shè)滿堂腳手架分別先后安裝，工期長、成本高、安全隱患大［2］。某游泳館工程創(chuàng)新采用玻璃采光頂單元滑移式施工技術(shù)，安全高效，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 工程概況

某游泳館工程（見圖1）總建筑面積42 958.48 m2，地下1層，地上2層（局部3層），鋼筋混凝土框架+鋼結(jié)構(gòu)，建筑物高23.5 m，鋼結(jié)構(gòu)的跨度為92.4 m。游泳館屋頂為三角形玻璃采光頂，整體構(gòu)成鉆石狀的水晶幕墻，棱角分明，錯落有致，塑造出了整個建筑的獨特形象與鮮明的個性；屋面水晶結(jié)構(gòu)主框架由大跨空間鋼結(jié)構(gòu)桿件構(gòu)成，共有98個大三角形，每個大三角形采光頂再由工字鋼將各邊9等分，形成81個小三角形，玻璃面板包括6TP+12A+6TP+1.14PVB+6TP 三層鋼化夾膠中空LOW-E 玻璃（透明）約2 242 m2及8TP+0.76PVB+XIR+0.76PVB+8TP 鋼化夾膠玻璃（淺綠）約18 985 m2。

圖1 某游泳館異形玻璃采光頂Fig.1 Special Shaped Glass Daylighting Roof of a Swimming Pool

2 單元滑移式異形玻璃采光頂施工難點

本工程為減少腳手架搭設(shè)，縮短施工工期，降低成本，屋面采光頂?shù)陌惭b采用三角鋼架地面制作、單元組裝，高空與主體大跨空間鋼結(jié)構(gòu)拼裝和同步累積滑移的施工方案。

存在的主要施工難點：

⑴要有三維可調(diào)連接設(shè)計。由于異形采光頂構(gòu)件制作、安裝誤差及大跨空間鋼結(jié)構(gòu)同步滑移、卸載變形等原因，單元玻璃采光頂同步滑移后位置會發(fā)生偏差，必須進(jìn)行調(diào)整，所以采光頂與大跨空間鋼結(jié)構(gòu)之間要有三維可調(diào)連接設(shè)計［3］。

⑵采光頂體型復(fù)雜。

⑶懸挑鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)不能焊接。

3 單元式異形玻璃采光頂與主體鋼結(jié)構(gòu)可調(diào)連接結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 邊檁與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計

本系統(tǒng)邊檁與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造采用三維可調(diào)的固接支座形式連接［4］。該支座由φ203×8 鋼管底座、φ180×10鋼管連接桿件、6 mm厚箱型連接件、鑄鋼轉(zhuǎn)接件組成（見圖2），利用M18螺栓在φ203×8鋼管上水平長孔內(nèi)的移動調(diào)節(jié)左右偏差，利用M18安裝螺栓在φ203×10 鋼管上豎向長孔內(nèi)的移動調(diào)節(jié)高低方向的偏差，調(diào)節(jié)到位后焊接固定。邊檁通過25 mm 厚節(jié)點板和M30螺桿與鑄鋼轉(zhuǎn)接件機(jī)械連接，通過鎖緊螺母進(jìn)行進(jìn)出位置的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)就位后將螺母鎖緊定位。該連接構(gòu)造可以實現(xiàn)支座位置的三維調(diào)節(jié)，以調(diào)整、修復(fù)采光頂與主體鋼結(jié)構(gòu)滑移造成的偏差，保證采光頂鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度。

圖2 邊檁與主體鋼結(jié)構(gòu)連接支座圖Fig.2 Drawing of Connecting Support between Side Purlin and Main Steel Structure

3.2 主檁、次檁與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計

由于主檁的跨度大，在吊裝的過程中，主檁中部由重力產(chǎn)生的撓度較大［5］，所以在跨中選取一點或兩點采用可調(diào)雙向鉸支座機(jī)械連接，可調(diào)雙向鉸支座是兩端具有M64×3左、右旋螺紋調(diào)節(jié)軸，中間具有左、右旋φ83 螺紋調(diào)節(jié)套筒，通過φ22 銷軸的連接的組件（見圖3）。

圖3 主檁和次檁與主體鋼結(jié)構(gòu)連接支座Fig.3 Connecting Support between Main Purlin and Secondary Purlin and Main Steel Structure

3.3 檁條之間的連接設(shè)計

主檁和次檁、主檁和邊檁、邊檁和次檁之間的連接均是采用焊接連接，通過焊接檁條組成鋼結(jié)構(gòu)體系，共同承受荷載的作用，以保持整個大三角形板塊的平整性和穩(wěn)定性（見圖4）。

圖4 主、次、邊檁連接節(jié)點Fig.4 Connection Node of Main，Secondary andSide Purlins

4 單元滑移式采光頂施工方法

4.1 施工總流程

測量放線?采光頂鋼結(jié)構(gòu)地面拼裝?與主體鋼結(jié)構(gòu)連接的支撐鋼管組件安裝?三角鋼架吊裝就位?邊梁的、主梁安裝?三角鋼架與主體鋼結(jié)構(gòu)用鋼絲繩臨時綁扎固定?與主體鋼構(gòu)同步滑移?三角鋼架中間未安裝的H 型鋼安裝?三角鋼架的調(diào)整→可調(diào)整支撐鋼管滿焊固定?采光頂鋁龍骨的安裝?采光頂玻璃面板安裝?采光頂注膠。

4.2 主要施工工藝

4.2.1 測量放線

為了精確測量支撐鋼管組件的安裝位置，采用計算機(jī)三維建模配合坐標(biāo)儀［6］，計算出每個套筒調(diào)節(jié)件具體位置坐標(biāo)，再利用全站儀現(xiàn)場測定各點具體位置。

4.2.2 支撐鋼管組件安裝

套筒調(diào)節(jié)件是幕墻與主體聯(lián)接的重要結(jié)構(gòu)件之一，安裝質(zhì)量好壞直接影響幕墻與主體結(jié)構(gòu)聯(lián)接功能及精度。

⑴套筒調(diào)節(jié)件位置確定后用萬能角度儀及經(jīng)緯儀輔助調(diào)整調(diào)節(jié)件角度，先進(jìn)行同一鋼結(jié)構(gòu)上兩端套筒調(diào)節(jié)件的安裝，通過放線定位確定支點的位置，將支座φ203調(diào)節(jié)套管焊接在支點的位置上（見圖5）。

圖5 可調(diào)節(jié)支座安裝示意圖Fig.5 Installation Diagram of Adjustable Support

⑵待兩端調(diào)節(jié)件臨時固定后，拉水平控制線，水平線可選用細(xì)鋼絲，同時用花籃螺栓收緊，保證鋼絲的水平度使中部各調(diào)節(jié)件與兩端調(diào)節(jié)件在同一直線上，并對中部各調(diào)節(jié)件進(jìn)行臨時固定安裝（見圖6）。

圖6 可調(diào)節(jié)支座安裝整體Fig.6 Overall Installation of Adjustable Support

⑶待同一主體鋼結(jié)構(gòu)上各套筒調(diào)節(jié)件安裝好后，利用經(jīng)緯儀及萬能角度儀等儀器對其進(jìn)行安裝校核［7］。

⑷套筒調(diào)節(jié)件校核調(diào)整完畢后對其進(jìn)行最后的滿焊固定，焊接采用對稱焊接方式，避免因局部過熱產(chǎn)生扭曲變形。因焊接過程中焊縫部位防腐層被破壞，為此對該部位進(jìn)行二次防腐處理，以保證該構(gòu)件的耐腐性。

⑸鑄鋼轉(zhuǎn)接件、箱型連接件與M160×3螺紋調(diào)節(jié)軸是預(yù)先加工好后在工廠焊接組成一整體，將其與支點位置調(diào)節(jié)套管連接。

4.2.3 三角形鋼架的吊裝

⑴鋼構(gòu)件地面拼裝成形。先將工廠加工鋼結(jié)構(gòu)按編號順序在平整地面拼裝成三角鋼架單元，三角形鋼架作用在主體鋼結(jié)構(gòu)上的自重應(yīng)控制在滑移設(shè)計荷載［8］內(nèi)（見圖7），三角形鋼架的吊裝及固定順序按設(shè)計順序先后安裝（見圖8）。

圖7 滑移單元各構(gòu)件單元自重示意圖Fig.7 Schematic Diagram of Self Weight of Each Member Unit of Sliding Unit

圖8 三角形鋼架的吊裝及固定順序示意圖Fig.8 Schematic Diagram of Hoisting and Fixing Sequence of Triangular Steel Frame

⑵邊梁的吊裝就位。三角形鋼架整體吊裝后，首先對三角形鋼架的邊梁進(jìn)行安裝，邊梁以屋面坡度基本一致的角度起吊到支座上部時緩緩放下，人工輔助就位，待耳板位置與支座槽孔正對時慢慢放下，利用鋼梁自重使其角度調(diào)整到支座面一致的角度，再進(jìn)行插銷安裝（見圖9）。

圖9 三角形鋼架邊粱的吊裝就位示意圖Fig.9 Hoisting and Positioning Diagram of Triangular Steel Frame Side Beam

⑶主梁的吊裝就位。主梁與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接采用了雙向鉸支座和鋼管套筒調(diào)節(jié)支座固定的方式進(jìn)行（見圖10）。首先，通過放線定位確定支點的位置，將支點位置的節(jié)點板焊接在主體鋼結(jié)構(gòu)上；同時在工廠將M57×4調(diào)節(jié)螺桿、φ68×4調(diào)節(jié)套管以及節(jié)點板焊接組成連接機(jī)構(gòu)；其次將調(diào)節(jié)支座調(diào)節(jié)到最大調(diào)節(jié)量與主梁預(yù)先固定再進(jìn)行整體吊裝；再次，吊裝就位時人工輔助就位將調(diào)節(jié)支座固定，此時暫不能松吊鉤，待將套筒支座安裝就位后再松吊鉤。

圖10 主梁與主體鋼結(jié)構(gòu)就位示意圖Fig.10 Positioning Diagram of Main Beam and Main Steel Structure

⑷三角形鋼架整體吊裝就位（見圖11）。

圖11 三角形鋼架吊裝后整體示意圖Fig.11 Overall Diagram of Triangular Steel Frame after Hoisting

4.2.4 單元玻璃采光頂鋼架與主體鋼構(gòu)同步滑移

⑴經(jīng)過結(jié)構(gòu)受力計算，胎架上增加支撐，在每個單元的次結(jié)構(gòu)增加重量不超過27 t 的情況下，可保證與主體鋼結(jié)構(gòu)安全同步滑移。

⑵鋼結(jié)構(gòu)高空拼裝平臺布置在結(jié)構(gòu)的北側(cè)（見圖12），南北向從1軸～3軸，東西向從1/C軸～1/P軸間搭設(shè)拼裝平臺，尺寸約為26 m×65 m。

圖12 三角形鋼架與主體鋼結(jié)構(gòu)滑移示意圖Fig.12 Slip Diagram of Triangular Steel Frame and Main Steel Structure

⑶ 主體鋼結(jié)構(gòu)完成每一單元的主鋼結(jié)構(gòu)吊裝后，開始三角鋼架吊裝工作，安裝完成此單元的三角鋼架后才整體進(jìn)行滑移，滑移到位后［9］，進(jìn)行第二單元主鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作，以此類推（見圖13）。

圖13 鋼結(jié)構(gòu)滑移分區(qū)示意圖Fig.13 Schematic Diagram of Steel Structure Sliding Zone （mm）

4.2.5 三角鋼架的調(diào)整、固定

主體鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)過其短軌道滑移到長軌道上，其第一次卸載已經(jīng)完成。三角形鋼架的調(diào)整固定就是將三角形剛加上的支座、套管、連接件、轉(zhuǎn)接件按尺寸調(diào)整并完全固定，使采光頂?shù)匿擙埞桥c主體鋼結(jié)構(gòu)的主屋架成為一個可靠連接的體系。

4.2.6 鋁合金主龍骨的安裝

鋁合金主龍骨的安裝是在主體鋼結(jié)構(gòu)第一榀鋼架滑移到第四榀鋼架的位置開始預(yù)安裝，最后待主體鋼結(jié)構(gòu)滑移全部完成并完成整體卸載后再對鋁合金主龍骨的體系做調(diào)整并完全固定。

4.2.7 面板安裝順序

玻璃面板包括6TP+12A+6TP+1.14PVB+6TP 三鋼化夾膠中空LOW-E 玻璃（透明）及8TP+0.76PVB+XIR+0.76PVB+8TP 鋼化玻璃［10］；首先對馬道附近區(qū)域面板進(jìn)行安裝，再通過安裝的面板作為平臺對其余部位進(jìn)行安裝。本工程面板的安裝通過在屋面上設(shè)置馬道對面板材料進(jìn)行運輸和安裝（見圖14、圖15）。

圖14 馬道安裝面板布置示意圖Fig.14 Schematic Diagram of Installation Panel Layout of Berm

圖15 玻璃面板安裝結(jié)構(gòu)示意圖Fig.15 Schematic Diagram of Glass Panel Installation Structure

5 結(jié)語

⑴采用單元同步滑移技術(shù)，解決傳統(tǒng)需搭設(shè)滿堂腳手架施工效率低問題，達(dá)到了安全、高效、經(jīng)濟(jì)的目的。

⑵ 采用可調(diào)支座，適應(yīng)不同造型單元采光頂安裝，解決不同造型采光頂單元安裝問題，提高了通用性。

⑶異形玻璃采光頂單元采用采用單元組合、地面拼裝、單元吊裝的方法安全系數(shù)高、成本低。