钢结构整体滑移工艺

中国电子系统工程第二建设有限公司钢结构滑移技术论文王建国中国电子系统工程第二建设有限公司-总承包分公司摘要：本文简单介绍了钢结构整体滑移的施工工艺，钢结构滑移包括：地面组装、高空分榀拼装，单元整体滑移，累积就位，三点牵引，同步横向滑移。此方法适用于钢结构跨度大、施工操作区间有限，大吨位吊车无法覆盖施工范围、工期紧的项目。关键词：钢桁架；积累滑移；卸载安装SteelStructureSlidingTechnologyWangJianGuoElectronicsEngineeringNo.2ConstructionCo.LtdAbstract:Thispaperintroducestheconstructiontechnologyofwholeslidingsteelstructure,steelstructureslidingincluding:floorassembly,upperairtruss,theoverallcumulativeslip,unitinplace,threetraction,synchronouslateralslip.Thismethodissuitableforlargespansteelstructure,theconstructionoperationintervalfinite,largetonnagecranecannotcoverthescopeofconstruction,tighttimescheduleoftheproject.Keywords:steeltruss;accumulationofslip;unloadinginstallation工程概况本文主要以长沙创芯项目101厂房钢桁架屋面施工为例，介绍钢结构屋面整体滑移施工。101号厂房钢结构屋面位于12轴～30轴——D轴～X轴区域（屋面下弦俯视图，如图1），结构形式：两连跨H型钢桁架，每榀桁架重约31.8吨、跨度2×35.4m、间距9×8.4m，计8榀主桁架。单榀桁架立面图，如图2，其桁架间通过上下弦钢梁连接，上下弦梁与桁架通过高强度螺栓连接，钢结构总重量约530吨。屋面下弦俯视图：中国电子系统工程第二建设有限公司图1屋面下弦俯视图单榀桁架立面图：图2单榀桁架立面图1选择钢结构滑移施工的原因1.1钢结构安装的主要方式目前国内采用的钢结构安装主要有一下两种方式：吊装和滑移；吊装分为：场地内吊装、场地外吊装；滑移分为：牵引式滑移、顶推式滑移1.2不同安装方式适用范围：（1）场地内吊装：适用于单层工业厂房，厂房周围可用空间较小；中国电子系统工程第二建设有限公司（2）场地外吊装：适用于多层工业厂房，厂房周围可用空间较大；（3）顶推式滑移：吊装场地有限，屋盖跨数较多，整体重量较大的厂房屋盖；（4）牵引式滑移：吊装场地有限，屋盖跨数为1～3跨，整体重量较小的厂房屋盖；图3厂房布局示意图核心区厂房四周场地有限（如图3），大吨位吊车无法进场吊装，小吨位吊车则覆盖面积较小无法满足吊装；钢结构屋盖为两连跨，且整体重量较小。塔吊吊装虽然能全面覆盖场地，但是，塔吊起重量小，将导致大量的高空焊接、安装，质量难以保证，另外，对土建的施工也将有较大影响。综合考虑，所以选用牵引式滑移施工。1.3牵引式滑移的优点（1）减少了高空作业的危险；（2）节约架设工具，降低成本；（3）焊接条件好，能确保网架拼装和焊接质量；（4）可以与土建平行流水和立体交叉作业，缩短工期；（5）滑移设备简单，措施费用低；（6）占用场地小。2前期准备2.1钢结构加工制作前期的构件加工制作包括以下几点：深化设计、材料采购、构件加工、构件运输、构件拼装及安装2.2人员、机械准备中国电子系统工程第二建设有限公司人员准备：吊车司机（2人）、起重工（4人）、安装工（10人）、电焊工（6人）、架子工（10人）、测量工（1人）、油漆工（6人）、辅助工（6人）机械准备：塔吊、汽车吊、𝐶𝑂2保护焊、扭矩扳手、手拉葫芦、千斤顶、钢丝绳、卡环、防坠器、安全带、经纬仪、水准仪、钢卷尺2.3钢结构预埋2.3.1钢结构桁架与混凝土结构连接节点的预埋：预埋钢板、高强螺栓预埋（图4）图4钢结构连接节点预埋件2.3.2用于钢结构滑移施工的临时预埋：轨道临时支撑预埋、卷扬机固定处的预埋（图5）图5钢结构临时预埋件2.4操作平台搭设操作平台是钢桁架吊装过程中的操作区域，使钢桁架能够方便快捷的拼接完成。在本工程中，脚手架12轴～14轴交D轴～X轴间搭设满堂脚手架，满堂脚手架搭设至钢结构下弦梁以下800mm（如图6）。满堂脚手架搭设必须编制搭设方案（附计算书），并经过公司技术总工及监理审核后方可搭设，满堂脚手架搭设需满足以下规范要求：《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011《建筑结构荷载规范》GB50009-2011《钢结构设计规范》GB50017-2003为了保证安全，现场施工过程中严禁将构件集中堆放，堆放荷载不得大于1kN/m2；派专人巡视脚手架和楼板，必要时定期对这些受力部位测量观察，发现异常变化立即停止施工预埋高强螺栓结构连接的钢板临时轨道支撑预埋临时轨道支撑固定卷扬机预埋机中国电子系统工程第二建设有限公司并采取加固措施。图6操作平台2.5滑移轨道铺设图7滑移轨道滑移轨道在滑移过程中起到承重、导向和横向限制支座水平位移的作用。轨道的形式多样，对于小跨度采用扁钢、圆钢和角钢；对于中等跨度可以选用槽钢、工字钢；大跨度则采用钢轨。长沙创芯项目中采用工字钢轨道（如图7），轨道支撑在支架上。工字钢的型号和其下部的支撑的布置均由计算确定。滑移轨道的铺设误差必须符合下面规定:①同一条轨道轨顶高差lmm;②轨道接头处中心线偏差3mm。轨道侧面还可以标注长度，作为滑移时移动同步控制的辅助手段。轨道摩擦表面涂抹黄油以减少摩擦阻力。3钢结构安装3.1地面安装工字钢轨道操作平台满堂脚手架中国电子系统工程第二建设有限公司本工程桁架为梯形桁架，长度68.7m，高度3.5～5.217m。为方便运输，每榀分为五段（长度分别为两段14.85m、两段13.2m及12.6m），每段分为上下两个部分，即每榀桁架在工厂制作成十个部分。进场后在拼装区将每段桁架上下两个部分焊接为一个整体，如图8（每榀桁架五段则在操作平台分段焊接成整榀桁架）。图8在地面对桁架进行焊接钢构件在地面期间注意事项：1、钢构件下需加垫木。2、小构件尽量存放于仓库，较大构件存放室外需注意防雨。3、正式吊装前需试吊。3.2高空安装每榀桁架五段在操作平台上分段焊接成整榀桁架（如图9）。图9整榀桁架焊接成型第一榀桁架安装完成后将第一榀桁架滑移8.4米（桁架间距为8.4米）。汽车吊将第二榀桁架第一段吊至指定位置，然后安装第一二榀桁架之间的次构件，依次操作（详见4.1钢结构安装滑移流程）。在吊装平台上进行的焊接特别需要注意焊缝的质量。主桁架上的焊缝均为一级焊缝，需100%超声波探伤检测，满足《钢筋焊接及验收规程》（JGJ81-2002）规中国电子系统工程第二建设有限公司范要求。主桁架间的次构件与主桁架通过高强螺栓连接，螺栓先不拧紧，以便调整校直，高强螺栓施工需满足《钢结构高强螺栓链接的设计施工验收规范》的要求。4钢结构滑移4.1钢结构安装滑移流程4.2滑移牵引装置滑移的牵引方式有“推”、“拉”、“牵引”3种类型。拉的方式主要是将千斤顶或卷扬机安放在结构前进方向一侧，与支撑结构分别设置。采用推和牵引的方式时机械装置通常都设置在各个支撑部位或支撑单元上。工程上运用较多的顶推设备是步进式液压顶推器。牵引装置一般采用卷扬机、液压千斤顶和步进式液压顶推器。牵引形式主要分为：固定牵引、运动牵引。固定牵引：通常采用的是在滑移轨道端头布设卷扬机，对滑移单元进行水平牵拉。固定牵引形式必须在牵引末端适当位置安放反力架，以平衡牵引反力，如反力架设置在结构物上，应对结构物进行验算。使用2台以上的卷扬机同事牵引时，卷扬机型号、所使用的钢丝绳应相同且马达必须同电流，以确保牵引的同步。运动牵引：图10为油压千斤顶运动牵引形式的例子，水平液压千斤顶由夹具提供支撑附着在轨道梁上，对滑移单元实施牵拉。同理改变滑移单元运动方向就改变了用液压千斤顶推动单元的滑移形式。中国电子系统工程第二建设有限公司图10油压千斤顶运动牵引形式示意图液压同步顶推滑移施工技术最适宜大跨度（≥36m）钢结构施工，其具有一下优点：（1）滑移过程中采用同步控制，液压系统传动加速度极小、且可控，能够有效保证整个安装过程的稳定性和安全性；（2）液压同步顶推设备、设施体积和重量较小，机动能力强，倒运和安装方便；（3）滑移顶推、反力点等与其他临时结构合并设置，加之液压同步滑移动荷载小的优点，可使滑移临时设施用量降至最小。相对液压顶推滑移，以卷扬机为牵引动力的施工，以上几点就有待更进一步控制，所以，卷扬机更适用于中等跨度的钢结构施工。考虑到此工程单跨跨度为35.4米（属于中等跨度，24m35.4m36m），所以采用卷扬机为牵引动力足以满足施工要求。卷扬机的施工重点是滑移的同步控制。4.3滑移的同步控制采用多台卷扬机同时牵拉滑移单元，因牵拉单元支座处摩擦阻力及牵拉力不同影响滑移同步，施工就应采取相应的措施来保证滑移的同步。（1）在滑移轨道上设置刻度尺。每格5cm，1m为一个大的区格，各柱间为1个控制单元，多条轨道上同时向卷扬机控制总台报数，如不同步值超出限值，即可作相应的停滞处理。（2）合理设计滑轮组机构，在减小单绳牵引力的同时，尽量减少各台卷扬机牵引力的差距。（3）滑移时，三个牵引点都有人监控轨道的刻度，及观察滑移速度，并向总控制台报数，总控制台根据三个点的情况进行调控。4.4防卡轨措施水平滑移过程中，为防止出现“卡轨”和“啃轨”现象。将滑移支座前端（滑移前进方向）设计为“雪橇”式，并将其两侧制作成带一定弧度的形式。滑块的规格需根据现场情中国电子系统工程第二建设有限公司况而定。滑道安装的顺直度、滑道中心距的控制都是防止“卡轨”和“啃轨”现象发生的关键。现场施工过程中应严格进行工序检查。4.5滑移纠偏钢结构滑移时，由于滑移速度、拉力大小不均，使钢结构滑移时产生偏移，纠正偏移方法如下：（1）当钢结构滑移轴线偏移小于5cm时，采用边滑移边纠偏的方法。偏移大的一端先滑移一定距离后停滑，偏移小的一端再滑移，依此重复数次，直到恢复正常滑移；（2）当钢结构偏移轴线大于5cm时，在滑移轨道对角位置再增加几个手拉葫芦，与牵引力配合，边滑移，边纠偏。5钢结构卸载图11桁架滑移到位后与轨道关系示意图桁架整体滑移到安装位置处后(如图11)，在每个支撑点设置千斤顶进行顶升后（如图12），撤出滑道，将支座落到设计位置，回落千斤顶使支座球降落到安装位置上，完成钢屋架的就位（如图13）。卸载过程中选用的千斤顶的型号和数量都应经过计算选定，如果滑移过程中选用的轨道高度超出千斤顶的高度控制范围，可以采用分段卸载。另外，如果情况需要，可以加设卸载措施板（如图12）。注意：此工程卸载顺序是先卸载最北侧的X轴轨道、然后卸载中间N轴轨道、最后卸载D轴轨道。考虑到卸载过程的安全性，先后分三次依次进行卸载。中国电子系统工程第二建设有限公司图12千斤顶顶升桁架图13钢桁架节点完成示意图6钢结构滑移的应用和发展钢结构高空组装滑移法在国内第一次使用时在1991年2～3月运用唐山新区体育馆网架屋盖施工。此方法设备工艺简单、节约脚手架、施工速度快、费用低等特点，获得了较好的经济效益和社会效益。近年来滑移施工工艺逐步发展、完善和不断创新，主要表现为以下几方面:(1)滑移主体由桁架滑移→胎架滑移→桁架与胎架整体滑移→桁架与支撑柱整体滑移，滑移方式随结构形式不断调整。(2)滑移轨道由直线→圆弧曲线，由2点同步滑移→3点、4点同步滑移，同步控制要求逐步提高。(3)滑移方式由钢板间滑动→不锈钢板与特氟隆板滑动→滑动、滚动协同→滚动，滑动系数不断降低。(4)牵引系统由卷扬机单独牵拉，操作人员报数控制→多台卷扬机联动，单动双重控制，千斤顶钢轨中国电子系统工程第二建设有限公司全站仪三维连续监控→液压千斤顶牵