黃云強(qiáng)

（方圓建設(shè)集團(tuán)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(qiáng)、硬度大、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)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(kāi)始大量應(yīng)用鋼桁架結(jié)構(gòu)。而在實(shí)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(diǎn)，在高空桁架作業(yè)中，組裝管施工困難，同時(shí)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(guò)程中，為了實(shí)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(xiàng)目，位于泉州市洛江經(jīng)濟(jì)開(kāi)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(zhǎng)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(duì)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(diǎn)分析

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

（2）施工過(guò)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(dá)到500 t 以上。同時(shí)，施工過(guò)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(kāi)展，塔吊不能完全覆蓋整個(gè)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(wú)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(tái)和移動(dòng)安裝臺(tái)，在高空完成預(yù)拼裝管桁架應(yīng)用，在整個(gè)高空組裝工藝應(yīng)用過(guò)程中，主要包括高空焊接、高空吊裝組裝等多個(gè)工藝，確保鋼桁架施工良好。

（2）在應(yīng)用過(guò)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(wèn)題。

3.1.2 技術(shù)方案研究

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

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

（3）在施工中，要求先進(jìn)行桁架滑移施工，在橫向滑移控制中，要求設(shè)置4 個(gè)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(shí)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(gè)大跨度桁架空間單元按照順序逐一進(jìn)行縱向大滑移，直至設(shè)計(jì)位置。完成滑移工序后，進(jìn)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(shí)施應(yīng)用良好。

3.2 實(shí)施要點(diǎn)總結(jié)

3.2.1 桁架制作

在綜合技術(shù)實(shí)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(jìn)行鋼桁架定制。要求單榀桁架分為8 個(gè)單元，整個(gè)桁架的最大長(zhǎng)度為10 m、同時(shí)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(shí)支架設(shè)計(jì)應(yīng)用

該項(xiàng)目采用兩種型鋼進(jìn)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(gè)鋼柱，兩兩一組成梯形布置，提升支架的穩(wěn)定性。同時(shí)鋼柱中間位置設(shè)置短鋼橫梁，也實(shí)現(xiàn)支架穩(wěn)定性。整個(gè)臨時(shí)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(shí)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(gè)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(yùn)。

3.2.3 桁架在分組和橫向滑移安裝

在滑移安裝施工過(guò)程中，將兩個(gè)榀桁架為一組進(jìn)行橫向滑移。將榀架安裝到各段空間之上，同時(shí)安裝中，設(shè)定穩(wěn)定空間單元，確保安裝應(yīng)用有效。同時(shí)，在桁架安裝實(shí)施過(guò)程中，設(shè)置臨時(shí)支架平臺(tái)滑移軌道，為后續(xù)的桁架滑移應(yīng)用打好基礎(chǔ)。4 個(gè)小空間單元框架組裝形成1 個(gè)大框架空間單元，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)幾何尺寸進(jìn)行校正，測(cè)量其對(duì)角線數(shù)據(jù)是否滿足相關(guān)要求，無(wú)誤后方可進(jìn)行焊接作業(yè)。同時(shí)，在桁架結(jié)構(gòu)組裝過(guò)程中，采用焊接工藝進(jìn)行連接。焊接前要求整個(gè)桁架的起拱值應(yīng)該在1/1 000 以內(nèi)。要求整個(gè)桁架焊接的焊縫達(dá)到1 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)左右。焊接實(shí)施前，對(duì)桁架進(jìn)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(guò)程中，應(yīng)用橫縱向滑移施工技術(shù)。在實(shí)際的橫縱滑移實(shí)施中，要求完成各項(xiàng)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(guò)程中，利用臨時(shí)螺栓進(jìn)行滑移定位，在完成滑移轉(zhuǎn)換之后，就可以進(jìn)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(duì)桁架進(jìn)行安裝。工程安裝過(guò)程中，進(jìn)行4 次滑移安裝，完成整個(gè)屋面的滑移安裝控制[1]。

3.2.5 滑移安裝控制

（1）滑移實(shí)施過(guò)程中，要時(shí)刻控制滑移滑塊的運(yùn)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(duì)滑移停止位置進(jìn)行潤(rùn)滑處理，主要采用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑處理，從而解決滑移停頓問(wèn)題[2]。

（3）該工程遇到的主要問(wèn)題就是大桁架空間單元相對(duì)較大。同時(shí)在施工中，滑塊下半部分圓柱滾軸摩擦力較大。所以，在實(shí)際的工程開(kāi)展過(guò)程中，設(shè)置了潤(rùn)滑滾軸結(jié)構(gòu)，繼而實(shí)現(xiàn)滑塊的有效保護(hù)，確?；瑝K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(yàn)證工程的鋼桁架安裝是否穩(wěn)定，采用相應(yīng)的計(jì)算分析軟件對(duì)工程的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析[3]。

（1）在工程鋼桁架施工過(guò)程中，使用臨時(shí)支架進(jìn)行工程總體支撐。所以，在工程穩(wěn)定性研究中，針對(duì)鋼桁架支撐體系進(jìn)行研究非常關(guān)鍵。采用MIDAS GEN 軟件對(duì)施工中的鋼桁架支架進(jìn)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(guò)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(duì)于鋼桁架施工應(yīng)用也有關(guān)鍵的作用。

（2）對(duì)抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度進(jìn)行分析，采用Q345 型鋼，通過(guò)MIDAS GEN 軟件分析驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度為190 N/mm2、而抗剪力為110 N/mm2，符合工程標(biāo)準(zhǔn)，也代表工程穩(wěn)定。

（3）對(duì)焊縫強(qiáng)度進(jìn)行分析。采用Q345 型鋼，通過(guò)MIDAS GEN 軟件分析驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)，焊縫質(zhì)量符合一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，焊縫抗拉強(qiáng)度為200 N/mm2。

（4）對(duì)螺栓連接強(qiáng)度進(jìn)行分析。采用Q345 型鋼，通過(guò)MIDAS GEN 軟件分析驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)，螺栓連接強(qiáng)度質(zhì)量符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，焊縫抗拉強(qiáng)度為300 N/mm2，同時(shí)錨栓連接強(qiáng)度為190 N/mm2，均符合抗拉強(qiáng)度[4]。

（5）對(duì)鋼桁架梁拉力應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行分析。采用Q345 型鋼，通過(guò)MIDAS GEN 軟件分析驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)，整個(gè)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。

（6）對(duì)鋼桁架的最大位移變化進(jìn)行分析研究。采用MIDAS GEN 軟件進(jìn)行了抗震位移模擬，通過(guò)軟件計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，鋼桁架結(jié)構(gòu)符合抗震位移控制標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)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(chǎng)施工困難的問(wèn)題，同時(shí)也能夠保證鋼桁架安裝質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)形式在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中將有更多的應(yīng)用，遇到的工程情況也會(huì)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(diǎn)以及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)不同的施工技術(shù)，確保鋼桁架安裝穩(wěn)定。通過(guò)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(chǎng)地小、施工難度大、桁架跨度大的鋼結(jié)構(gòu)施工。