張光雨，孫 賑

（天津三建建筑工程有限公司，天津 300170）

隨著越來越多大跨度鋼結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在大型公共建筑中，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工采用的地面拼裝、高空吊裝工藝顯現(xiàn)出了一定的局限性。對于作業(yè)場地狹小、工期緊，現(xiàn)場不具備整體拼裝、吊裝條件的工程來說，加入滑移工藝，可解決大量吊裝設(shè)備無法輻射位置的結(jié)構(gòu)安裝難題，節(jié)省施工場地，對吊裝設(shè)備要求低[1]。本文以薊州國家冬季運(yùn)動專項(xiàng)訓(xùn)練基地改建工程速滑館項(xiàng)目為例，對大跨度體育館超大型桁架高空拼裝、同步滑移施工技術(shù)進(jìn)行研究和探討。

1 工程概況

薊州國家冬季運(yùn)動專項(xiàng)訓(xùn)練基地改建工程速滑館屋面為鋼結(jié)構(gòu)，由21榀正三角主桁架和5道次桁架構(gòu)成，材質(zhì)為Q355B，主次桁架采用剛性連接，通過支座系統(tǒng)將桁架荷載傳遞至混凝土主體框架結(jié)構(gòu)上。見圖1。

圖1 桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)造

速滑館東側(cè)、南側(cè)、北側(cè)緊貼基地院墻，西側(cè)緊貼已有建筑；同時薊州區(qū)山區(qū)運(yùn)輸路線，不能滿足桁架整體制作運(yùn)輸?shù)跹b的條件，也無法滿足現(xiàn)場拼裝、吊裝的條件（主要是建筑物中部桁架）。針對工程的外部環(huán)境及場地條件限制，在綜合考慮施工安全、質(zhì)量和工期后，研究出一種以滑移為主，結(jié)合傳統(tǒng)拼裝、吊裝工藝，利用主體結(jié)構(gòu)作為“拼裝—滑移—吊裝”施工的載體與軌道，進(jìn)行屋面鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)。

滑移系統(tǒng)承受自重、風(fēng)荷載、桁架載荷，主要起到移動桁架至設(shè)計(jì)位置的作用，構(gòu)造包括支座、軌道、爬行器。支座采用盆式彈性支座，雙向可滑動。軌道由型鋼構(gòu)成，滑移面上均涂黃油，起潤滑作用。爬行器包括頂推耳板、加緊裝置、液壓缸等。見圖2。

圖2 滑移結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2 技術(shù)難點(diǎn)

1)桁架跨度大、重量高，安裝難度高。桁架最大質(zhì)量61.97 t、最大跨度82.685 m，采用Midas計(jì)算機(jī)軟件對桁架的吊裝和滑移進(jìn)行桿件受力分析，確保安全施工和工程質(zhì)量安裝。

2）場地狹窄，安裝難度大?，F(xiàn)場場地狹窄，經(jīng)過綜合研究，決定在1-4軸和12-13軸搭設(shè)操作平臺，3-11軸桁架先在操作平臺上拼裝成整體后高空滑移到設(shè)計(jì)位置，1-2軸及12-13軸桁架直接在操作平臺上就位拼裝，其他軸桁架在地面拼裝成整體后直接吊裝。

3）主桁架跨度大、矢高大、重量大，易失穩(wěn)破壞。在拼裝和吊裝就位時，將桁架由幾何常變體系變?yōu)閹缀尾蛔凅w系。3-11軸滑移桁架的前二榀需拼裝成整體形成空間穩(wěn)定體系后方可滑移，其他榀桁架就位后及時與之前桁架連接，保證整體穩(wěn)定。

4）焊接工程量大，質(zhì)量要求高。2名焊接工同時對稱焊接，多層多道焊，嚴(yán)格控制工藝流程，構(gòu)件應(yīng)在組裝完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行焊接[2]。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

建模、計(jì)算→測量放線→鋪設(shè)滑移軌道→搭設(shè)操作平臺→10-11軸桁架整體拼裝→驗(yàn)收檢查合格→爬行器牽引滑移至4-5軸→拼裝9軸桁架→滑移三榀桁架→其他桁架拼裝、滑移→全部滑移至設(shè)計(jì)位置后，千斤頂頂升桁架→抽出軌道→桁架就位→就位拼裝1-2軸及12-13軸桁架→吊裝剩余桁架，連接桁架間次構(gòu)件→檢查驗(yàn)收。見圖3。

圖3 工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

1）建立模型，進(jìn)行計(jì)算、驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型和基本假定應(yīng)與構(gòu)件連接的實(shí)際性能相符合[3]，采用計(jì)算機(jī)仿真模擬預(yù)拼裝時，模擬的構(gòu)件或單元的外形尺寸應(yīng)與實(shí)物幾何尺寸相同[4]。

計(jì)算結(jié)果表明，全過程滑移工況下：桁架最大變形70.1 mm，桿件最大應(yīng)力比0.25＜0.8，應(yīng)力滿足要求；最小屈曲特征值為35.4＞1.0，不會發(fā)生失穩(wěn)。見圖4。

圖4 滑移計(jì)算模型

吊裝全過程（雙機(jī)抬工況）下：桁架最大變形1.3 mm，最大桿件應(yīng)力比0.034＜0.8，鉤頭最大受力115 kN，鋼絲繩最大拉力89 kN。該吊裝方案使部分桿件的拉壓狀態(tài)與原設(shè)計(jì)狀態(tài)相反，但經(jīng)計(jì)算桿件長細(xì)比并未超限滿足要求。見圖5。

圖5 吊裝計(jì)算模型

2）鋪設(shè)滑移軌道。利用支座層通長混凝土梁作為鋪設(shè)滑移軌道平臺，滑移軌道采用型鋼構(gòu)成，滑移面上均涂黃油，起潤滑作用，滑移軌道采用臨時固定措施。事先安裝預(yù)埋件，再鋪設(shè)軌道，通過擰緊埋件上的絲扣使壓板壓實(shí)軌道。見圖6。

圖6 滑移軌道

3）桁架拼裝。拼裝前，采用型鋼及鋼管搭設(shè)拼裝平臺，調(diào)節(jié)水平高度，保證桁架的組裝精度。拼裝場地設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，以控制桁架的高差和尺寸。上下弦桿對接處雙側(cè)打坡口，內(nèi)加襯管，預(yù)留10～20 mm間隙，熔透焊接。桁架主管對接接頭必須錯開，上下弦桿對接后，接頭處再加外套管加強(qiáng)，加強(qiáng)套管長度＞400 mm，將加強(qiáng)套管割開成2個半圓形后再施焊，目的是增加焊縫長度。

拼裝構(gòu)件進(jìn)行組對，對臨時點(diǎn)焊固定的桁架進(jìn)行尺寸復(fù)核，當(dāng)尺寸無誤時，再對連接處進(jìn)行定位焊接。焊材采用E5016焊條（手工焊）或ER50-6焊絲（氣保焊），嚴(yán)格按照WPS的參數(shù)進(jìn)行焊接。

4）檢查驗(yàn)收。拼裝焊接前后，均需對整體尺寸進(jìn)行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整。拼裝完成后必須進(jìn)行嚴(yán)格檢查驗(yàn)收和抽樣復(fù)檢，對焊縫應(yīng)自檢合格后進(jìn)行監(jiān)檢，監(jiān)檢同自檢一樣是產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的一部分，但需由具有資質(zhì)的獨(dú)立第三方來完成[5]，合格后方可進(jìn)行下一道工序。

拼裝完后，對安裝節(jié)點(diǎn)、對接節(jié)點(diǎn)以及運(yùn)輸和吊裝的損傷處進(jìn)行除銹、補(bǔ)漆，除銹質(zhì)量等級達(dá)到Sa3級。

5）桁架滑移?；茣r要做到平穩(wěn)緩慢、同步前進(jìn)，確保桁架緊貼軌道并且與滑移軌道的中心線一致。在滑移的桁架中部2個方向各設(shè)置倒鏈，防止桁架滑移時側(cè)向失穩(wěn)。同步液壓爬行器，滑移推進(jìn)速度不宜＞0.5 m/min。檢測兩邊滑移同步值＜20 mm。兩側(cè)同步值檢測無誤，重復(fù)上述操作將滑移桁架至指定位置。

6）桁架吊裝。吊裝前需復(fù)核基準(zhǔn)線和標(biāo)高線并且對安裝節(jié)點(diǎn)、位置、標(biāo)高、跨度進(jìn)行實(shí)際測量，對桁架的整體尺寸進(jìn)行復(fù)核，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可吊裝。吊裝時，吊裝作業(yè)區(qū)域四周應(yīng)設(shè)置明顯標(biāo)志，嚴(yán)禁非操作人員入內(nèi)[6]。桁架安裝完成時要對桁架的垂直度、彎度進(jìn)行測量、校正，待校正合格后，即可與鋼柱焊接作最后固定。

4 結(jié)語

在滿足屋面鋼結(jié)構(gòu)最終效果及施工安全的前提下，快速高質(zhì)量地完成了鋼結(jié)構(gòu)施工，避免了工期的延誤。對傳統(tǒng)吊裝施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過拼裝—滑移—吊裝的組合施工技術(shù)，解決了現(xiàn)場場地狹窄的問題，同時減少了高空吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，對吊裝設(shè)備要求低，節(jié)約了臺班費(fèi)，節(jié)約了施工成本，縮短了工期，可為類似工程借鑒。