大跨度桁架高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)研究

黃云強

（方圓建設(shè)集團有限公司，福建 泉州 362010）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程中的常用結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)本身具有承載力強、硬度大、使用壽命長的特點，同時鋼結(jié)構(gòu)施工也比較方便。在現(xiàn)代大型工程建設(shè)中，處于施工方便以及質(zhì)量等因素考慮，開始大量應(yīng)用鋼桁架結(jié)構(gòu)。而在實際的施工中，大跨度鋼桁架高空組裝施工一直都是工程難點，在高空桁架作業(yè)中，組裝管施工困難，同時施工難度比較大，都給施工造成了一定的影響。所以，現(xiàn)代大跨度桁架高空組裝施工方法研究成為鋼結(jié)構(gòu)施工的重要課題。某建筑工程施工過程中，為了實現(xiàn)大跨度桁架高空組裝施工，配合應(yīng)用縱橫雙向滑移技術(shù)，施工方法應(yīng)用良好。

1 工程概況

三一筑工（泉州）建筑科技產(chǎn)業(yè)園（一期）項目，位于泉州市洛江經(jīng)濟開發(fā)區(qū)河市西片區(qū)，總用地面積約242 224 m2，建筑面積為37 737.71 m2，廠房為鋼結(jié)構(gòu)，高度13.8 m，長約240 m，寬約81 m，主要柱距9 m，跨度27 m。該工程是大跨度桁架結(jié)構(gòu)，所以施工相對比較困難。在該工程施工中，應(yīng)用了高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)。

2 大跨度桁架高空組裝施工難點分析

（1）施工過程中，工程的場地面積相對比較小，很多大型機械設(shè)備難以進場。該工程建設(shè)中，僅使用TC5610 塔吊完成材料運輸工作，給鋼桁架暗帳造成了一定的影響。

（2）施工過程中，桁架的重量較大，也給施工增加了難度?？傮w桁架重量達到500 t 以上。同時，施工過程中，塔吊主臂的回半徑為13 m、起吊能力為5 t 左右，與工程桁架施工要求極不匹配，從而影響到了施工開展，塔吊不能完全覆蓋整個桁架施工區(qū)域。

（3）在屋面面積增加，寬度增加、施工難度增哈增加的情況下，該工程采用傳統(tǒng)桁架安裝搭接技術(shù)已無可能。所以在施工中選擇應(yīng)用高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)

3 高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)應(yīng)用

3.1 原理分析及方案研究

3.1.1 技術(shù)原理分析

（1）設(shè)置高空暗轉(zhuǎn)割臺和移動安裝臺，在高空完成預(yù)拼裝管桁架應(yīng)用，在整個高空組裝工藝應(yīng)用過程中，主要包括高空焊接、高空吊裝組裝等多個工藝，確保鋼桁架施工良好。

（2）在應(yīng)用過程中，能夠利用滑移體系完成鋼桁架分片滑移組裝，解決吊裝作業(yè)范圍不足而造成的施工問題。

3.1.2 技術(shù)方案研究

（1）在施工中，將整個屋面鋼桁架工程分為11個桁架組合形式，總結(jié)包括5 個大桁架單元。采用分單元和分組施工方法對各桁架模塊進行施工。

（2）在施工中，高空組裝作業(yè)實施，在塔吊區(qū)域搭建臨時支架，并且完成單個模塊的桁架組裝之后，就可以繼續(xù)進行桁架滑移。

（3）在施工中，要求先進行桁架滑移施工，在橫向滑移控制中，要求設(shè)置4 個小單元滑移模塊。大跨度桁架空間設(shè)置中，完成桁架滑移優(yōu)化管理，繼而實現(xiàn)桁架滑移綜合應(yīng)用管理。

（4）在施工中，完成縱向滑移。5 個大跨度桁架空間單元按照順序逐一進行縱向大滑移，直至設(shè)計位置。完成滑移工序后，進行桁架整體卸載和永久支座安裝工作。

按照上述技術(shù)方案完成高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高空作業(yè)安全管理，確保高空作業(yè)實施應(yīng)用良好。

3.2 實施要點總結(jié)

3.2.1 桁架制作

在綜合技術(shù)實施中，首先要完成桁架制作。該工程利用BIM 技術(shù)完成了桁架結(jié)構(gòu)三維布置。選擇桁架分段制作方法進行鋼桁架定制。要求單榀桁架分為8 個單元，整個桁架的最大長度為10 m、同時桁架施工中，最大重量為4 t，以單榀桁架能夠滿足吊裝設(shè)備的應(yīng)用需求。

3.2.2 臨時支架設(shè)計應(yīng)用

該項目采用兩種型鋼進行施工，施工中的型鋼主要包括方鋼和H 型鋼，在底部設(shè)置6 個鋼柱，兩兩一組成梯形布置，提升支架的穩(wěn)定性。同時鋼柱中間位置設(shè)置短鋼橫梁，也實現(xiàn)支架穩(wěn)定性。整個臨時支架設(shè)置為可拆除形式。支架頂部設(shè)置H型鋼為主梁，主梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置鋼槽，以固定小桁架模塊，同時完成小桁架模塊安裝組合，確保鋼桁架安裝應(yīng)用更加合理，也能夠提升桁架安裝效果。

另外，該工程支撐體系中，還包括鋼桁架胎施工，裝胎架布置在吊裝設(shè)備行走道路外側(cè)和鋼柱之間的區(qū)域，沿鋼柱安裝方向布置，每個作業(yè)班組配置5 套拼裝胎架，胎架采用HW200 mm×200 mm×8 mm×12 mm 型鋼制作，胎架高度300 mm。拼裝胎架隨著鋼桁架安裝順序逐步向后倒運。

3.2.3 桁架在分組和橫向滑移安裝

在滑移安裝施工過程中，將兩個榀桁架為一組進行橫向滑移。將榀架安裝到各段空間之上，同時安裝中，設(shè)定穩(wěn)定空間單元，確保安裝應(yīng)用有效。同時，在桁架安裝實施過程中，設(shè)置臨時支架平臺滑移軌道，為后續(xù)的桁架滑移應(yīng)用打好基礎(chǔ)。4 個小空間單元框架組裝形成1 個大框架空間單元，并根據(jù)設(shè)計要求對幾何尺寸進行校正，測量其對角線數(shù)據(jù)是否滿足相關(guān)要求，無誤后方可進行焊接作業(yè)。同時，在桁架結(jié)構(gòu)組裝過程中，采用焊接工藝進行連接。焊接前要求整個桁架的起拱值應(yīng)該在1/1 000 以內(nèi)。要求整個桁架焊接的焊縫達到1 級標準左右。焊接實施前，對桁架進行打磨處理。焊接完成之后，按照上述滑移工序，完成橫向滑移。

3.2.4 橫縱向滑移轉(zhuǎn)換和縱向滑移

工程施工過程中，應(yīng)用橫縱向滑移施工技術(shù)。在實際的橫縱滑移實施中，要求完成各項橫縱滑移工作，并且確保橫縱滑移應(yīng)用良好。在橫縱向滑移轉(zhuǎn)換過程中，利用臨時螺栓進行滑移定位，在完成滑移轉(zhuǎn)換之后，就可以進行縱向滑移。

將縱向滑移軌道安裝到混凝土縱向梁上部，采用縱向滑移方法對桁架進行安裝。工程安裝過程中，進行4 次滑移安裝，完成整個屋面的滑移安裝控制[1]。

3.2.5 滑移安裝控制

（1）滑移實施過程中，要時刻控制滑移滑塊的運行情況，若滑移出現(xiàn)停頓現(xiàn)象，應(yīng)立刻停止滑移工作。

（2）對滑移停止位置進行潤滑處理，主要采用潤滑油進行潤滑處理，從而解決滑移停頓問題[2]。

（3）該工程遇到的主要問題就是大桁架空間單元相對較大。同時在施工中，滑塊下半部分圓柱滾軸摩擦力較大。所以，在實際的工程開展過程中，設(shè)置了潤滑滾軸結(jié)構(gòu)，繼而實現(xiàn)滑塊的有效保護，確保滑塊能夠順利滑移，減少摩擦力。

4 技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性分析

高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)應(yīng)用后，為了驗證工程的鋼桁架安裝是否穩(wěn)定，采用相應(yīng)的計算分析軟件對工程的穩(wěn)定性進行了計算分析[3]。

（1）在工程鋼桁架施工過程中，使用臨時支架進行工程總體支撐。所以，在工程穩(wěn)定性研究中，針對鋼桁架支撐體系進行研究非常關(guān)鍵。采用MIDAS GEN 軟件對施工中的鋼桁架支架進行結(jié)構(gòu)分析，主要完成內(nèi)力包絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，總體的結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比為0.16、所有位置的最大應(yīng)力比值都在1 以內(nèi)，所以證明支架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力符合鋼桁架的應(yīng)用安裝需求，對于鋼桁架施工應(yīng)用也有關(guān)鍵的作用。

（2）對抗拉、抗壓和抗彎強度進行分析，采用Q345 型鋼，通過MIDAS GEN 軟件分析驗算發(fā)現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強度為190 N/mm2、而抗剪力為110 N/mm2，符合工程標準，也代表工程穩(wěn)定。

（3）對焊縫強度進行分析。采用Q345 型鋼，通過MIDAS GEN 軟件分析驗算發(fā)現(xiàn)，焊縫質(zhì)量符合一級焊縫標準，焊縫抗拉強度為200 N/mm2。

（4）對螺栓連接強度進行分析。采用Q345 型鋼，通過MIDAS GEN 軟件分析驗算發(fā)現(xiàn)，螺栓連接強度質(zhì)量符合一級標準，焊縫抗拉強度為300 N/mm2，同時錨栓連接強度為190 N/mm2，均符合抗拉強度[4]。

（5）對鋼桁架梁拉力應(yīng)力強度進行分析。采用Q345 型鋼，通過MIDAS GEN 軟件分析驗算發(fā)現(xiàn)，整個鋼桁架梁的最大拉力應(yīng)力值為189.75 MPa，符合GB50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》要求。

（6）對鋼桁架的最大位移變化進行分析研究。采用MIDAS GEN 軟件進行了抗震位移模擬，通過軟件計算發(fā)現(xiàn)，鋼桁架最大水平位置為7.6 cm、最大垂直位移為5.72 cm。根據(jù)GB50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》規(guī)定，鋼桁架結(jié)構(gòu)符合抗震位移控制標準。

通過以上鋼桁架結(jié)構(gòu)的綜合穩(wěn)定性分析可以發(fā)現(xiàn)。該工程中，應(yīng)用的高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)不僅解決了現(xiàn)場施工困難的問題，同時也能夠保證鋼桁架安裝質(zhì)量。

5 結(jié)語

大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)形式在未來的社會發(fā)展中將有更多的應(yīng)用，遇到的工程情況也會不斷變化。工程單位應(yīng)該根據(jù)大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)的特點以及施工現(xiàn)場情況，設(shè)計不同的施工技術(shù)，確保鋼桁架安裝穩(wěn)定。通過該工程案例分析發(fā)現(xiàn)，高空組裝法與縱橫雙向滑移法綜合技術(shù)適合應(yīng)用于施工場地小、施工難度大、桁架跨度大的鋼結(jié)構(gòu)施工。