大自重开合式玻璃天窗屋盖高平整度施工工艺研究

周海洋 曾峰 郭明显 王继隆 杨玉川

摘 要：随着商业建筑的进一步升级换代，开合玻璃天窗屋盖结构在商业步行街和中庭中被广泛使用，但其自重大，易劳损，开合运行频率高的特点，对屋盖轨道的平整度提出了新的要求。本文结合贵阳市西南国际商贸城玻璃天窗开合屋盖结构施工，介绍了大自重开合式玻璃天窗屋盖高平整度的施工工艺，并对对玻璃天窗开合屋盖结构的构件制作、工艺流程及控制要求、屋盖结构支座定位、钢结构箱梁拼装及吊装方法及轨道安装方法等关键技术进行了总结，该技术的实施，能够保证屋盖结构施工的一次成型，加快工程进度，提高施工质量，降低开合过程中的摩擦，有效控制了机械开合噪音，对类似工程的设计和施工具有一定的参考价值。

关键词：滑动式；屋盖结构；玻璃天窗；平整度；施工

引 言

随着社会的进步，回归自然、低碳环保的理念已深入人心，人们对大自然的空气、阳光和天空有了更为深层次的热爱，各种可合式天窗结构在各类商业设施、体育场馆逐渐普遍[1]。与传统屋盖结构不同，开合式玻璃天窗屋盖结构有着自身的结构设计特点和受力变形特征[2～3]。为更好地满足开合式建筑对采光、通风、消防排烟等需求，确保玻璃天窗屋盖结构的结构安全、稳定性和开合机械装置的正常运行，保证屋盖滑道较高的平整度显得十分必要。

目前，随着商业建筑的进一步升级换代，商业步行街也开始采用大面积的开合屋盖结构，且其材料往往不同于体育场馆，采用的是自重相对较大的玻璃天窗，加上闭合状态时要求屋盖结构的防水效果和运行过程时要求控制机械开合噪音，这就使得玻璃天窗开合屋盖体系的结构设计技术和施工安装精度有了更高的要求[4～5]。本文结合西南商贸城商业步行街滑动式屋盖结构的实际情况，分析了开合式刚性屋面滑动玻璃天窗屋盖结构的主要特点，重点介绍了其高平整度的施工工序，为类似工程的设计和施工提供一定参考。

1 工程概况

贵阳西南国际商贸城，位于贵阳市观山湖区西南部，规划面积约10km2，投资总额600亿元，总建筑面积约1420万m2，是一个集市场经营、国际贸易、现代物流、电子商务、次级CBD于一体的大型综合性商业集群。其商业步行街采用的是开合式玻璃天窗屋盖结构，开合式玻璃天窗屋顶结构为钢结构屋架，其上安装可以整体平动开合的玻璃天窗。屋盖宽度43.2m，最大跨处21.6m，其中一期项目所需安装的开合式玻璃天窗屋盖结构长度就达到400多米。

由于玻璃天窗异于其他开合屋盖结构体系所用屋面材料，其具有自重大、易劳损、开合运行频率高的特点，开合屋盖两侧的滑轮组和轨道必须保持同样的坡度，不能出现高低不同或坡度不一的情况，否则开合屋盖将无法安全运行，对玻璃天窗也将产生很大的次生应力，钢化玻璃损坏下坠，将造成重大的安全事故，对轨道平整度提出了较高要求，以确保玻璃天窗屋盖结构的安全稳定和开合机械装置的正常运行，同时减少商业区的噪音和振动[6～7]。为了实现上述目标，在施工过程中，对施工工艺开展了大量的研发工作，保证了滑行天窗高平整度要求。

2 工艺原理

大自重开合式玻璃天窗屋盖高平整度施工工艺概况起来包括预埋件支座的控制、箱梁的预拼装控制、吊装精准度控制、轨道安装控制四部分内容，通过控制四部分的精确度，最终实现滑行天窗的高平整度，保证滑道的有效运行[8]。

首先，预埋件按照施工图纸的要求，采用靠尺和水准仪严格进行其轴线定位和标高确定，保证其整体平面位置、高度尺寸误差控制在2mm，水平度误差控制在1mm；其次，钢箱梁组装及预拼装考虑整体胎架梁段的重量、结构位置、外形轮廓及起拱等因素设计并制造，特别是单元的定位标记线、节段节点中心线、分段轴线、高程定位基准定位标记线等重点控制，箱梁焊接主焊缝采取从左到右或从中间到两边的焊接顺序，减少挠曲变形，保证尺寸和垂直度的偏差在合理范围之内；再次，箱梁吊装过程中，严格按控制点或控制线进行复核，平面位置用经纬仪检查是否二线合一，垂直方向用水准仪测量各控制点标高，与设计值相比较，可用千斤顶在底面进行微调，如此的反复，直至各项偏差都控制在1mm范围内；最后，轨道就位前，画出轨道工作面中心线，并在支承框架上精确放出轨道就位线及中心线，用经纬仪、N3精密水准仪对轨道安装的轴线相对位置、垂直度、平行度进行检校，并通过微调螺栓进行调整，轨道工作面标高，水平坡度采用标高控制，在轨道工作面上按间距1m设三个测点，按中间误差2.0mm控制。为了保证工艺实施过程中的精度，做到全过程实时监测，一旦发现异常，立即查找原因，調节工艺流程。

3 施工工艺及操作要点

滑移轨道在整个滑移过程中起承重导向和径向限制构件水平位移的作用[9]。为了能够在预定工期内开展并顺利的做好屋盖的滑移工作，所以在滑移之前，轨道现场安装的精度需予以保证，主要包括以下操作要点：

3.1 预埋件支座的控制

预埋件支座的精确平整是轨道平整的基础，因此为了保证轨道高平整度要求，预埋件支座的平整度误差必须得到有效控制。在施工中的主要做法包括：

轴线定位和标高确定：按照施工图纸的要求，在柱上预埋板处，进行轴线放线定位，确保预埋板的位置在柱子的正中心，严格控制好标高；

预埋板加固：根据设计要求，提前将埋件下料，把预埋板焊接好，安装前检查预埋板上螺栓相对位置是否符合设计要求，检查后，在预埋板上采用画十字丝并根据定位轴线确定埋板的位置；

预埋板固定：柱子钢筋绑扎完成后，调整好预埋板的位置和标高并符合要求后，用短的废料钢筋焊接好预埋板脚撑，插入到柱子钢筋内。同时，用靠尺调整预埋板水平度，再将预埋板点焊在柱子钢筋上加固，防止浇筑混凝土时发生偏斜，加固后复核预埋板的标高和水平度；

复查整体平面尺寸：加固完成复查整体平面位置尺寸，符合设计要求后，浇灌混凝土。

3.2 箱梁的预拼装

箱梁是屋盖的支撑结构，滑道镶嵌在箱梁表面，因此，设计时对箱梁结构的偏差提出了具体要求，为了满足该要求，在施工中的主要做法包括：

胎架制造控制：钢箱梁组装及预拼装考虑整体胎架梁段的重量、结构位置、外形轮廓及起拱等因素设计并制造，特别是单元的定位标记线、节段节点中心线、分段轴线、高程定位基准定位标记线等重点控制，胎架完工后由检验人员检查及监理检查合格后投入使用；

箱梁的拼接：用汽车吊将箱梁一端搁在胎架上，另一端用衬板点焊在一端的上翼缘板上，两端支座放在地面上，临时支撑、固定；

箱梁焊接：主焊缝采取从左到右或从中见到两边的焊接顺序可以减少挠曲变形，减少尺寸和垂直度的偏差。

3.3 精准吊装

大体积箱梁结构的吊装是保证轨道高平整度的重要环节。为满足安装精度要求，其主要做法包括：

复核预埋板标高：复核预埋板的标高误差，使整体平面位置与高度尺寸偏差控制在2mm，水平度偏差控制在1mm；

吊前安全检测：起吊前检查吊耳、焊缝、吊点钢丝绳绑扎质量，无误后方可起吊；

箱梁吊装：起吊30cm并停留5min，检查吊机和钢丝绳绑扎情况，箱梁平衡及变形情况，无异常后方可继续缓缓上升，箱梁底部超过安装标高后停止吊升，稍稍停顿，待箱梁稳定后，缓缓下降，稳住箱梁对准安装十字丝，做到一次性准确落位；

支座固定：调整好箱梁支座的标高和平整度后，拧紧支座的螺栓，固定支座。

3.4 轨道安装

轨道安装是确保其高平整度的核心环节，因此，对其要求更加严格。在施工中的主要做法包括：

箱梁尺寸复核：轨道安装前复核箱梁跨距、标高，确认无误后，将支座围焊加固；

軌道放线：在箱型梁上放出轨道的安装基准线和中心线，按5m分段标出箱梁和H型梁连接处两个标高点，按规范要求同一跨间内统一截面高差不大于10mm；

轨道安装：按照安装精度要求进行轨道安装，为了保证轨道在焊接的过程中的变形在规定范围内，在焊接过程中全过程监测，一旦发现异常，立即查找原因，调节焊接工艺流程；管道安装完成后，按照要求进行复核。

4 结 论

玻璃天窗具自重大，易劳损，开合运行频率高，每片玻璃天窗开合屋盖两侧的滑轮组和轨道必须保持同样的坡度，不能出现高低不同或坡度不一的情况，否则影响天窗的正常开合，甚至导致玻璃损坏下坠，引发安全事故。为了保证玻璃天窗的正常运行，施工中从各个环节严格控制其平整度，保证了结构的一次成型，提高了施工质量，较大程度的改善了屋盖结构的防水效果，降低了开合过程中的摩擦，进而保证了施工、运行期的安全运行，切实做到了节能减排、低碳环保，避免了返工，其综合社会经济价值较大，能够为类似滑移式结构的滑道施工提供参考。

参考文献

[1]关富玲，徐旭东，杨超辉，等.开合屋盖结构的设计——奥运体育场馆[J].力学与实践，2008，30（3）：15～23.

[2]范重，赵长军，李丽等.国内外开合屋盖的应用现状与实践[J].施工技术，2010，39（8）：1～7.

[3]关富玲，程媛，余永辉，等.开合屋盖结构设计简介[J].建筑结构学报，2005，26（4）：112～116.

[4]陈以一，江晓峰，陈扬骥.大型开闭屋盖结构极端状况研究[J].建筑结构学报，2007，28（1）：21～27.

[5]张凤文，刘锡良.开合屋盖结构的发展及开合机理研究[J].钢结构，2001，16（4）：1～6.

[6]黄呈伟，高永林，等.建筑开合屋盖结构的概述及其发展[J].钢结构，2007，22（10）：1～5.

[7]王生.异形双层金属屋面系统在杭州湾大桥海中平台工程中的应用[J].中国建筑防水，2009（增刊1）：17～21.

[8]张传成，刘船，邹爱华，王海涛.萧山国际机场航站楼工程设计与施工综述[J].建筑技术，2014（05）：390～396.

[9]李沛玲，黄呈伟，高永林，等.建筑开合屋盖结构的概述及其发展[J].钢结构，2007，22（10）：1～5.

作者简介：曾峰（1989-），男，主要从事建筑工程施工工作。

杨玉川（1990-），男，硕士，主要从事岩土结构研究工作。