狹小場地鋼結構屋蓋高空滑移技術

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

0 引言

近年來，我國鋼產量迅速提高，為鋼結構建筑的發展提供了物質條件。其中大跨度的體育場館通常都是采用地面拼裝、高空吊裝的方法進行安裝。這種方法不僅簡單實用，而且效率高。但是在施工場地狹小、吊裝機械受限制的情況下，采用地面拼裝、高空吊裝的方法就難以實施。

大跨度鋼結構管桁架屋蓋采用平臺拼裝、累積滑移技術是近些年來進行大跨度鋼結構施工的一種新方法，這種方法不影響土建施工，總工期短、安全性高，在施工場地狹小、施工機械受到限制的情況下更能發揮其特色，不失為解決問題的優選方法。我們在上海體育學院中國乒乓球學院乒乓球訓練館工程中運用該項技術，取得了明顯的技術經濟效果[1-3]。

1 工程概況

中國乒乓球學院乒乓球訓練館工程位于上海體育學院校內，總建筑面積12 602 m2，為多層建筑，主體地上3層，高度為23.80 m，其中1、2層層高6.60 m，3層層高8.20 m。建筑結構形式為框架結構，屋面結構形式為鋼結構。建筑東西側局部5層，東部總高20.05 m，其中1～4層層高3.30 m，5層層高4.20 m。西部總高18.05 m，1～5層層高3.30 m。

屋面鋼結構為圓管桁架形式，主要采用空間節點固定鉸支座，中間7榀為倒三角鋼管，端部為2榀單桁架，縱橫交錯形成整體，安裝在主體結構的3層柱頂混凝土框架上。管桁架上弦為φ277 mm×10 mm鋼管、下弦為φ299 mm×12 mm鋼管、腹桿為φ152 mm×6 mm鋼管，其材質均為Q345B。管桁架跨度為45 m，兩端懸挑4 m，桁架高度約為2.80 m，結構下部采用雙曲面抗拉滑移支座與埋件連接，來消耗鋼結構的應力變形和熱脹冷縮。桁架上采用鋁鎂錳圍護系統及不銹鋼天溝，四周采用厚3 mm鋁板包檐。

2 施工難點

1）鋼結構主桁架現場拼裝工作量大，而本工程施工場地狹小，大型機械無法進場，且地面上沒有地方進行鋼桁架拼裝。

2）乒乓球訓練館屬上海市重大工程，國家隊要求這個場館能夠及早投入使用，因此工期較緊。

3 鋼結構施工技術

3.1 施工方案概述

在經過多種施工方案比選后，我們決定對大跨度鋼屋蓋采用平臺拼裝、累積滑移的方式，即在主體3層樓面搭設滿堂鋼管腳手架，腳手架頂面標高與柱頂埋件平齊，以不影響桁架的滑移。其中在A～B軸間留出寬約9.5 m場地，作為拼裝作業區域 （圖1），腳手架每平方米承受力為2 kN，其余為普通作業區。安置好拼裝胎架和作業平臺，將工廠加工好的構件分3段運至現場（圖2），采用900 kN汽車吊將其吊至作業平臺上，在現場依次進行拼裝，拼裝好的桁架翻身起吊至柱頂埋件標高的混凝土框架梁軌道上，在A～B軸線間，安裝上下弦支撐，使桁架形成穩定體后，進行累積滑移[4-6]。

圖1 鋼結構施工現場平面布置示意

圖2 鋼桁架分段吊裝示意

3.2 鋼桁架吊裝機械選用

本工程HJ1鋼桁架質量為14.35 t，吊裝時吊車臂長28 m，工作半徑8.50 m； HJ2鋼桁架質量為7.36 t，吊裝時吊車臂長47 m，工作半徑14.50 m；HJ1鋼桁架分段質量為4.72 t，吊裝時吊車臂長36 m，工作半徑20 m，選用1臺TG900E 900 kN汽車吊即可以滿足吊裝要求的各項參數。

3.3 鋼桁架吊裝施工

1）為了創造安全的施工環境，確保施工人員安全，在桁架處設置安全繩，具體做法為2道φ8 mm的鋼絲繩，在上弦安裝3根等距離高1 m的φ50 mm×5 mm的鋼管，上部設置1道φ8 mm的鋼絲繩作為安全繩。

2）鋼管桁架每榀桁架上弦設置2個吊裝點，采用綁扎吊裝。

3）為了控制桁架吊裝過程中的走向，在鋼桁架兩端捆綁溜繩，進而避免鋼桁架與吊車的吊桿和周圍其他設施發生碰撞。

4）每榀桁架在吊裝前均設置纜風繩，借以臨時固定桁架。

5）拆除鋼絲繩必須在相鄰2榀桁架已經按照設計圖紙固定，并將2榀桁架中間的次支撐安裝和調整完畢后方可進行。

3.4 單榀鋼桁架現場拼裝

本工程主體3層單跨53 m，桁架最高處2.80 m，在工廠里加工后由于超長，無法進行運輸。因此在出廠前將每榀桁架分成3段，擬到現場進行二次拼裝。但由于施工場地狹小，無法在地面上進行二次整體拼裝后再用吊車吊裝到設計圖紙的位置，因此只能在高空操作平臺上搭設拼裝胎架，即先利用汽車吊將分段鋼桁架吊至高空拼裝胎架上，然后再將每個鋼桁架控制點位置及標高調整至規范規定的誤差范圍內，接著用枕木、千斤頂、倒鏈將分段鋼桁架固定在胎架上，進行鋼桁架的整體調整，在滿足鋼桁架拼裝節點、水平偏差、垂直偏差、標高等設計及規范要求后，最后進行焊接。

3.5 整體鋼桁架安裝流程

1）在柱頂混凝土框架梁的3軸線及6軸線上，分別布置安裝2根滑移軌道。

2）第1榀J軸屋面鋼桁架在胎架上拼裝好后，使用汽車吊吊到軌道上的滑移支座上。

3）第2榀H軸屋面鋼桁架在胎架上拼裝好后，使用汽車吊吊到軌道上的滑移支座上。

4）安裝第1榀、第2榀鋼桁架支撐。

5）把安裝好支撐的第1榀、第2榀桁架往北滑移7.50 m，空出位置安裝第3榀G軸鋼桁架。

6）第3榀鋼桁架支撐安裝。

7）第3榀鋼桁架往北滑移7.50 m，空出位置安裝第4榀F軸鋼桁架。

8）按照這個安裝方法將整個屋面9榀鋼桁架滑移到位。

3.6 鋼桁架滑移施工

3.6.1 滑移軌道安裝

滿堂腳手架搭設至3層柱頂預埋件標高后，開始安裝滑移軌道。滑移軌道在整個高空水平滑移中起到限制桁架水平位移和滑移導向作用。本工程設置2根滑移軌道，分別位于3軸線、6軸線處。軌道上均勻薄涂1層黃油（鈣基潤滑油），以減小滑移阻力。滑移軌道在制作安裝過程中必須精益求精，保證平整度，并要在滑軌兩側安裝標識，時刻監控滑移施工[7-9]。

3.6.2 滑移工藝及流程

本工程采用鋼結構桁架平臺拼裝、累積滑移的施工方法，根據安裝順序，先將工廠加工分成3段的桁架吊至A～B軸線間的拼裝胎架上，再通過鋼支撐連接，將2榀鋼桁架拼裝成剛性體作為第1組滑移對象。通過滑輪組將拼裝好的滑移單元在橡膠支座線上用JJM-10改裝卷揚機進行兩點滑移，將鋼桁架剛性體滑移就位。同理，第2組滑移對象亦按此方法滑移就位。

3.6.3 鋼桁架滑移技術措施

1）在滑移施工前首先要拉緊葫蘆，分別拉緊桁架并經檢查確認無誤后，正式開始試滑2 m。接著仔細檢查試滑對滑軌的影響，包括表面拉痕、整體偏扭等均應進行處理校正。完成以上試滑工作后，方可按試滑步驟進行正常滑移。

2）在滑移施工中，鋼桁架滑移對象應采取防滑措施，在鋼桁架前方應用鋼絲繩拉緊，在桁架后方用鋼絲繩與柱連系，每次停滑都必須固定。

3）滑移對象拼裝、焊接、檢測無誤后，加裝滑移對象的防傾支撐、止動裝置，以防止傾倒，控制滑移過程中因慣性帶來的影響，并布設鋼絲繩、滑輪組。

4）為了確保滑移同步，在2根軌道上標注尺寸和標志線，滑移時設專人觀察，同步偏差3 cm時應進行調整并及時通報。

3.6.4 鋼桁架滑移安全措施

1）將鋼桁架形成閉合剛體，以控制結構穩定性，并設防傾架，防止桁架橫向傾倒。

2）滑移過程中派專人觀察滑移軌道、滑移梁、頂推器、滾輪等工作情況，一旦發現異常即及時報告項目部。

3）滑移施工中的高空作業人員要求體檢合格，才能進行高空作業，在作業時必須帶好安全帶，安全帶應高掛低用。

4 金屬屋面系統安裝

鋼結構主檁條安裝、復測→不銹鋼天溝安裝→玻璃保溫棉鋪設→鋁鎂錳板安裝→包邊泛水板安裝→鋁板安裝→工程收尾→鋼結構屋面竣工驗收

5 腳手架搭設

本工程在主體結構2層的頂板上和東西輔房的屋面上搭設腳手架，用于3層屋面鋼結構拼裝和安裝。腳手架采用落地式扣件鋼管腳手架，主體結構2層頂板部位搭設滿堂腳手架，搭設高度8.60 m，東側輔房頂搭設高度4.40 m，西側輔房頂搭設高度5.30 m，所有腳手架操作面標高均為21.80 m。

腳手架采取單立桿，主體結構南側9.50 m為桁架拼裝區域，腳手架每平方米所受荷載為2 kN，立桿縱距1.20 m，橫距1.20 m，步距不超過1.80 m，每6 m必須設置1道垂直剪刀撐，斜桿與地面夾角為45～60°之間，自下而上連續設置，搭接長度不少于40 cm，設置1道水平剪刀撐，此區域下層13.20 m樓板處的排架在鋼結構施工期間禁止拆除。其余桁架安裝區立桿縱距1.80 m，橫距1.80 m，步距不超過1.80 m，每6 m必須設置1道垂直剪刀撐，斜桿與地面夾角為45～60°之間，自下而上連續設置，搭接長度不少于40 cm，采用φ48 mm鋼管，底部墊木板。

6 結語

上海體育學院中國乒乓球學院乒乓球訓練館工程鋼結構屋架采用平臺拼裝、累積滑移的高空滑移施工技術，主要優點如下[10,11]：

1）安裝與滑移均在高空中進行，不占地面作業場地，可以與其他土建工作平行或立體交叉施工，從而令總工期縮短。

2）高空滑移無需大型起重設備，成本低。

3）特別適用于場地狹小或大型起重設備無法進入的工