风雨操场钢屋盖滑移施工关键技术

邹建磊，李 昂，范锐钊，赵国强

（北京市机械施工有限公司，100045 北京）

1 工程概况

中国传媒大学风雨操场的屋盖采用立体桁架结构（图1），南北向5%的坡度起坡。屋盖平面投影尺寸为58.8m×88m，结构顶标高约23.194m。风雨操场结构由12榀主桁架和钢系杆构成，桁架断面均为倒三角形，主桁架长58.8m，上弦面宽4m，最大高度5.114m，单榀桁架最重42.188t；立体桁架杆件均采用圆钢管，节点为相贯节点，支座为抗震球铰支座（固定铰支座），支承于混凝土主体结构。

图1 风雨操场轴测图

2 施工方案选择

由于本工程的钢管桁架体量较大，钢屋架的现场组拼和安装工作是整个工程的重要工序，直接影响到工程的总体质量和工程进度。因而必须制定并采用科学的施工方法，合理安排工序方能确保整个工程优质高速完成。

针对本工程的特点，确定了“风雨操场桁架分段拼装，累积滑移”的技术方案”。安装方案的优点和关键点如下。

1）优点 ①施工过程中受力状态与实际设计状态比较接近；②技术先进、成熟，有丰富的滑移、吊装的经验；③相对与土建配合较少、交叉施工少；④在地面进行拼装作业，减少了高空焊接的作业量，焊接质量易保证；⑤减少了高空作业，施工安全性好。

2）关键点 ①需要精心划分钢结构加工、运输、组装单元；②对现场钢结构校正、焊接措施要求较高；③高空对接精度要求高。

所有管桁架均采用工厂加工制作，现场地面拼装的施工方法；现场设有拼装区域，区域的选择以便于吊装为原则；在拼装平台处设有拼装胎架，胎架用工字钢自行加工制作，以保证拼装为原则；每榀桁架在拼装台上拼装完成后，用汽车起重机直接吊装就位。

3 滑移施工方案

3.1 安装方法

在已建成土建结构上铺设滑移梁及轨道，滑移梁端部及底部与混凝土预设的埋件连接牢固，并在剪力墙位置搭设安装操作平台及拼装胎架。主桁架分成5段分别在地面进行拼装，然后用120t汽车起重机把拼好的分段桁架吊运到拼装胎架上，在拼装胎架上进行单榀拼装，拼装完成后，滑移出拼装台，继续拼装下一榀主桁架，完成两榀桁架拼装后，安装其间的联系杆件，按照此方法继续拼装其余桁架直至完成全部桁架安装，图2为主桁架轴测图。

图2 主桁架轴测图

3.2 标准节配置

利用我公司专用标准节（图3、图4）作为支撑，标准节截面1.2m×1.2m。补齐拼装平台的2个角。

图3 标准节示意图一

图4 标准节示意图二

3.3 滑移设备布置

在每个轨道上布置1台滑移爬行器。

本工程结构滑移属于滑移摩擦力，牵引力公式选用F≥mG。m为滑动摩擦系数（通常取m=0.2）；G为滑移重力荷载标准值。

前7次顶推重量的最大牵引力F1=m×G=0.2×403.5=80.7t。

每个爬行器的反力是40.35t。本工程爬行器额定顶推力为42t，采用2个爬行器，所以满足顶推要求。按最后一次顶推重量计算。

牵引力F1=mG=0.2×453.6=90.72t。

每个爬行器的反力是45.36t。所以本工程最后一次顶推是每侧放2个，共4个爬行器，每个爬行器额定顶推力为42t，所以满足顶推要求。

3.4 滑移轨道

由于滑移的屋面钢结构较重，滑移距离长，桁架跨度较大，所以滑移轨道的设计十分重要。

滑移轨道（图5）铺设在两侧A轴和H轴混凝土梁上，轨道通过与埋设在混凝土梁中的埋件焊接固定，每个轴线距离（8m）内设置2个埋件。本工程东北东南2个角滑移平台位置利用800×300×30×40mm的箱型梁作为滑移梁，滑移梁上面标高正好与混凝土梁标高一样，然后将钢轨铺设在滑移梁和混凝土梁上。钢梁延长部分及钢轨与混凝土梁固定示意图如图6～图7所示。

图5 滑轨布置图

图6 钢梁延长部位示意图

图7 钢轨与混凝土梁固定示意图

滑道采用50kg的重轨（图8）。滑道接缝处用砂轮打磨平整、光滑。滑移钢轨在整个水平滑移中起承重导向和横向限制滑板水平位移的作用。

图8 50型重轨截面图

为保证滑道底面的水平度，降低滑动摩擦系数，牵引滑移轨道梁及滑移轨道在制作安装时，应做到以下几方面。

①滑移轨道梁在焊接后对上表面的平面度进行变形矫正；②滑移轨道上表面应进行手工除锈，打磨光滑；③轨道中心线与滑移梁中心线偏移度控制在3mm以内；④每段滑移轨道接头高差目测为零，焊缝接头处应打磨平整；⑤正式滑移前轨道与滑靴各接触面需涂抹黄油以减小摩擦系数；⑥滑靴形式：设置钢板与桁架支座焊接，下方两侧设限位板。

3.5 滑移节点

要求千斤顶滑移顶推耳板工装的开孔中心，距离钢轨面445mm（图9、图10）。

3.6 滑移流程

使用120t汽车起重机把在地面拼装好的第二榀主桁架的5个分段依次吊到操作平台并拼接；拼装第三榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆；将拼装好的两榀桁架滑移出拼装胎架；拼装第四榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆；将拼装好的桁架滑移出拼装胎架，拼装第五榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆，安装第二榀桁架靠近A轴的马道；按上述步骤依次拼装并滑移第六榀和第七榀桁架；按上述步骤依次拼装并滑移第八榀和第九榀桁架；在原位散件安装第十一榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆；在原位散件安装第十二榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆；在原位散件安装第一榀主桁架及其两榀主桁架间的联系杆，安装完成。累积滑移如图11所示。

图9 顶推节点示意图

图10 滑移顶推耳板工装

图11 累积滑移示意图

3.7 卸载

桁架滑移就位后，通过在桁架下弦设置千斤顶进行整体卸载（图12）。为保证卸载的统一性，尽量使用新的设备，统一千斤顶规格及型号。卸载时由指挥人员统一下达指令。

图12 卸载示意图

将桁架整体顶起后，撤出滑移梁和钢轨，拆除滑靴，将支座塞入，安装。

4 累积滑移验算

模型两端部分为原位拼装，不进行滑移，滑移从中间部分开始，单榀累计滑移，总平面图如图13所示。

图13 风雨操场总平面图

累积滑移到第九段总重453.6t，摩擦系数0.2，平衡时滑移力为90.72t。以支撑处下两侧弦杆施加45.36t 水平推力进行杆件验算，位移、反力与结构应力比如图14～图16所示。

经过受力验算，结构位移、反力与杆件应力比均能满足受力要求。

5 结语

大跨度钢屋盖高空累积滑移技术与一般施工技术相比，具有经济快速、滑移设备体积小、自重轻、承载能力大、设备自动化程度高、操作灵活方便、安全性好、可靠性高、适用面广、通用性强等优点，特别适用于空间狭小的场地，弥补了诸多方案的不足。

图14 结构位移图(mm)

图15 反力图(t)

图16 杆件应力比