地下室頂板上獨立柱支撐鋼屋架累計滑移施工技術

鄭文濤，阮志慧，馬良夫

(中國建筑第二工程局華東公司，湖南 長沙 410000)

1 項目概況

長沙未來城城市綜合體A區A25地塊一期項目1#、2#樓、裙房及地下室項目由1棟25層酒店、1棟38層公寓(含商業裙房4層)及2層地下室組成。占地面積2.4萬m2，總建筑面積約14.5萬m2，酒店建筑面積為99 540 m2，服務型公寓面積9 645 m2。

本酒店工程共享大堂結構為鋼框架+鋼管桁架結構，大堂屋面桁架長為92.3 m，寬45.3 m，桁架頂標高19.95 m，共由11榀管桁架組成，次結構以H型鋼梁為主，單榀桁架最重為145t，屋面結構總重約為1 849t(見圖1)。

(a)共享大堂效果圖

(b)共享大堂鋼結構施工完成圖

2 鋼結構施工難點技術分析

1)難點一：共享大堂 45.3 m 跨屋面桁架采用雙軌累計滑移方法施工，混凝土結構未考慮滑移梁的設置，支座為半剛性短柱，無抗震支座，滑移后桁架卸載行程大，并且混凝土獨立柱無依附無支撐結構，在混凝土獨立柱上滑移難度大并有一定安全隱患。

解決方法：①對超高混凝土獨立柱采取臨時加固措施，首先在滑移梁下設置八字撐進行柱體臨時加固，增加獨立柱穩定性，滑移結束后拆除;②在邊跨柱的兩側增加東西向鋼梁進行臨時加固，待滑移結束之后與八字撐一起拆除，鋼梁尺寸型號為：熱軋H型鋼HN300×150×6.5×9(mm)，兩端與原滑移梁下撐桿預埋件焊接；③將兩側柱體分別與酒店主體結構和公寓主體結構進行連接，通過預埋鋼板措施將柱體與主體結構相連，采用焊接的方式進行連接，埋件鋼板的尺寸為：3 000 mm×3 000 mm×14 mm。

2)難點二：鋼結構在滑移軌道上滑移，然后進行荷載轉換，拆除軌道梁替換為支撐支座，此時需要頂起屋架塞入支座，這種荷載轉換需要在空中完成，操作不便，具有較大安全隱患，而且如果支座數量多的時候，需要的工期長，支座較重使施工更是難上加難。并且本工程的屋架位于兩棟主樓間，距離主樓只有20 cm，完全沒有進行支座安裝荷載轉換的操作空間，需運用優化的施工工藝和方法，使鋼屋架能安全地落在支座上，保證鋼結構滑移時的施工質量和施工安全。

解決方法：在最后一榀桁架吊裝后，切割軌道梁，并安裝固定支座，直接在支座上滑移解決了高空荷載轉換的問題，且減少荷載轉換的施工時間，節約工期。

3 共享大堂鋼結構施工技術應用

3.1 鋼結構模擬安裝

根據共享大堂鋼結構的概念圖，利用Midas軟件進行正向設計，形成鋼結構框架效果圖，并進行鋼結構的拼裝模擬(見圖2)，合理劃分鋼構件數量、尺寸、節點形式等，記錄各個節點的連接，通過與CAD圖紙相結合，可以更加直觀地進行分析，也能用于指導現場鋼結構安裝作業，并使用Midas軟件對不同工況進行計算分析，具體分析如下：①對共享大堂拼裝與拆撐進行計算分析，通過計算得出單榀桁架安裝過程中，最大應力為119 MPa，撓度為3 mm,拆撐過程中，最大應力為176 MPa，水平位移為1 mm，撓度為15 mm，滿足受力要求;②共享大堂滑移過程位移分析，滑移過程中滑靴橫向位移最大為2 mm，跨中豎向位移最大為17 mm，滿足結構要求;③共享大堂滑移過程受力分析，滑移過程中最大應力為103 MPa，滿足結構受力要求，滑移到位后進行桿件驗算，應力比最大值為0.17，滿足構件要求;④共享大堂滑移過程中不同步桿件受力分析，通過不同步50 mm時的計算分析，當出現不同步情況50 mm時，最大應力為213 MPa，滿足結構受力要求;⑤共享大堂屋面頂升安裝過程受力分析，計算之后可得頂升滑移過程中應力最大128 MPa，滿足結構受力安全要求;⑥桁架抗傾覆受力分析及滑移安全性驗算分析，支座反力均為正值，即桁架結構滑移時不會出現傾覆。通過對不同工況的分析計算，保證施工安全。

圖2 鋼結構拼裝分解圖

3.2 安裝前期準備

1)共享大堂鋼結構施工前需進行施工準備，通過對人、機、料、法、環的合理化準備來確保施工的順利進行。

2)根據工程特點和施工現場實際情況制定出合理的施工方案，按照現場周邊環境的特征，充分利用現有施工現場的場地和布置，做好總平面布置規劃。

3)為保證施工工期要求，將施工構件提前進場存儲，設置充足的構件堆場，保證構件供應及時。

3.3 獨立柱臨時加固

3.3.1 在滑移梁處設置八字撐

在南北兩排混凝土獨立柱均設置八字撐進行支撐加固，八字撐采用245 mm×12 mm的圓形鋼管，先在柱側壁和滑移梁下預埋300 mm×300 mm×14 mm的鋼板，以此種方式將所有獨立柱進行八字撐臨時加固，待滑移結束之后拆除臨時加固。

3.3.2 在邊跨柱兩側設置東西向鋼梁

增加東西向鋼梁加固柱體，在最東邊兩根獨立柱之間和最西邊兩根獨立柱之間設置鋼梁，鋼梁型號尺寸為：熱軋H型鋼HN300×150×6.5×9(mm)，由于柱體跨度不同，故西邊鋼梁長度為8 600 mm，東邊鋼梁長度為7 400 mm，通過預埋鋼板和八字撐滿焊在一起。待滑移結束之后與八字撐一起拆除。

3.3.3 將柱體與結構主體進行連接加固

將大堂南側11根柱在3層頂增加與酒店主體結構連接，大堂北側11根柱在1層頂增加與公寓主體結構連接。每根柱兩側各采用槽鋼，一端與柱頂原支座預埋件側面連接，另一端在酒店(公寓)主體柱側植筋做埋件，連接方式為焊接，單個埋件4根C16鋼筋(長度250)，埋件鋼板尺寸為250 mm×250 mm×14 mm。

3.4 鋼結構施工方法

大堂鋼結構桁架安裝屬于施工難點，大堂屋蓋的主桁架具有跨度大、質量重等特點，根據桁架桿件的結構形式及受力特點，確定施工思路。通過項目部、設計單位及安裝單位等多方研究與探討得出具體施工措施：散件運輸+場外分段拼裝+脫胎倒運+分段吊裝累積滑移。

3.4.1 桁架拼裝

桁架具體拼裝流程：搭設拼裝胎架→桁架下弦桿安裝→安裝桁架上弦桿→安裝桁架定位腹桿→安裝桁架腹桿→桁架腹桿安裝完成焊接。

桁架單元以散件形式發往現場，在現場對主桁架整體拼裝；地面拼裝需根據主桁架尺寸在地面設置拼裝胎架，上、下弦桿碼板點焊連接，形成整體桁架，完成地面預拼裝。

3.4.2 脫胎倒運

主桁架分段拼裝后利用160 t汽車吊進行脫胎，然后使用平板車分段倒運至吊裝區域。運至吊裝區域之后在桁架分段位置設置支撐塔架，塔架平面尺寸為 3.45 m×3 m;主要為H250×250×9×14(mm)立桿，HW150×150×7×10(mm)橫桿和斜撐組成。

3.4.3 分段吊裝

單榀桁架最大重量達到145 t，故采用150 t履帶吊進行吊裝作業，根據現場實際情況安排，將一榀桁架分為三段進行吊裝。

為方便桁架對接部位施工，給施工人員提供簡便安全的施工通道，在桁架適當的位置處配置自制的施工平臺和施工用爬梯，平臺采用與支撐塔架同規格材料在塔架頂部位四周外挑500 mm，爬梯頂部配備防墜器。爬梯主支采用L63×5角鋼，踏步采用Φ50 mm 圓鋼，踏步與主支之間采用搭接焊，踏步間距300 mm，爬梯上、下部與主結構搭接焊接牢固。

3.4.4 累積滑移

采用整體液壓累積滑移的方法：將桁架在場外進行整體拼裝，然后在桁架下方搭設支撐塔架利用150 t履帶吊對桁架分三段吊裝，隨后在高空進行桁架焊接，焊接完成后滑移。

液壓累積滑移技術采用液壓爬行器作為滑移驅動設備。液壓爬行器為組合式結構，一端以楔型夾塊與滑移軌道連接，另一端以鉸接點形式與滑移胎架或構件連接，中間利用液壓油缸驅動爬行。爬行器工作示意圖見圖3。

圖3 爬行器工作示意圖

滑移構件結構自重較大、滑移水平推力較大，宜在滑移支柱下方設置滑靴的滑移方式。滑靴可直接采用原結構支柱底板。在滑靴底部設計限位擋板，用來限制滑移過程中桁架沿軌道左右方向偏移，限位擋板距軌道邊沿距離為5 mm，尺寸100 mm×50 mm×20 mm。滑靴底板前端倒角使其光滑避免出現“卡軌”現象。

在最后一榀桁架吊裝后將支撐柱頂的滑移軌道切斷替換為支座，支座間連接仍為原軌道，這樣屋架可直接滑移到支座上無需后續荷載轉換工作，用支座面板上的滑移替代原軌道滑移。為保證屋架能實現從軌道滑移過渡到支座面板滑移，切斷后的軌道應在與支座連接過渡的位置比支座面板高10 mm，防止屋架在上支座面板時被支座擋住，為保證屋架能在支座面板上滑移，需要采取措施減少板面摩擦力，嚴格控制支座加工板面平整度，不允許板面中部有凸起，且滑移前應在支座板面上抹潤滑油，油的厚度要適中且均勻。啟動液壓滑行器將屋架推向支座上，在支座上繼續滑移。滑移施工完成經過確認之后進行卸載措施，通過牛腿轉換，將支座位置作為非滑移支點，使用千斤頂進行卸載，保證卸載安全。

4 結 語

共享大堂鋼結構的構件數量多，安裝繁瑣，并且安裝施工難度較大，在超高混凝土上進行滑移安裝也會有一定的安全隱患，本文通過介紹對此類項目超高混凝土柱進行臨時加固措施，增加混凝土獨立柱穩定性，有效解決獨立柱承載力不足的問題，大大提高了滑移的效率和安全。充分保證鋼結構滑移施工安全和質量，并且直接在支座上滑移解決了高空荷載轉換的問題，且減少荷載轉換的施工時間，節約工期。可為今后同類項目的施工提供幫助，從而促進鋼結構在當今社會的發展。

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