大跨度桁架高空组装法与纵横双向滑移法综合技术研究

黄云强

（方圆建设集团有限公司，福建 泉州 362010）

0 引言

钢结构是现代建筑工程中的常用结构形式，钢结构本身具有承载力强、硬度大、使用寿命长的特点，同时钢结构施工也比较方便。在现代大型工程建设中，处于施工方便以及质量等因素考虑，开始大量应用钢桁架结构。而在实际的施工中，大跨度钢桁架高空组装施工一直都是工程难点，在高空桁架作业中，组装管施工困难，同时施工难度比较大，都给施工造成了一定的影响。所以，现代大跨度桁架高空组装施工方法研究成为钢结构施工的重要课题。某建筑工程施工过程中，为了实现大跨度桁架高空组装施工，配合应用纵横双向滑移技术，施工方法应用良好。

1 工程概况

三一筑工（泉州）建筑科技产业园（一期）项目，位于泉州市洛江经济开发区河市西片区，总用地面积约242 224 m2，建筑面积为37 737.71 m2，厂房为钢结构，高度13.8 m，长约240 m，宽约81 m，主要柱距9 m，跨度27 m。该工程是大跨度桁架结构，所以施工相对比较困难。在该工程施工中，应用了高空组装法与纵横双向滑移法综合技术。

2 大跨度桁架高空组装施工难点分析

（1）施工过程中，工程的场地面积相对比较小，很多大型机械设备难以进场。该工程建设中，仅使用TC5610 塔吊完成材料运输工作，给钢桁架暗帐造成了一定的影响。

（2）施工过程中，桁架的重量较大，也给施工增加了难度。总体桁架重量达到500 t 以上。同时，施工过程中，塔吊主臂的回半径为13 m、起吊能力为5 t 左右，与工程桁架施工要求极不匹配，从而影响到了施工开展，塔吊不能完全覆盖整个桁架施工区域。

（3）在屋面面积增加，宽度增加、施工难度增哈增加的情况下，该工程采用传统桁架安装搭接技术已无可能。所以在施工中选择应用高空组装法与纵横双向滑移法综合技术

3 高空组装法与纵横双向滑移法综合技术应用

3.1 原理分析及方案研究

3.1.1 技术原理分析

（1）设置高空暗转割台和移动安装台，在高空完成预拼装管桁架应用，在整个高空组装工艺应用过程中，主要包括高空焊接、高空吊装组装等多个工艺，确保钢桁架施工良好。

（2）在应用过程中，能够利用滑移体系完成钢桁架分片滑移组装，解决吊装作业范围不足而造成的施工问题。

3.1.2 技术方案研究

（1）在施工中，将整个屋面钢桁架工程分为11个桁架组合形式，总结包括5 个大桁架单元。采用分单元和分组施工方法对各桁架模块进行施工。

（2）在施工中，高空组装作业实施，在塔吊区域搭建临时支架，并且完成单个模块的桁架组装之后，就可以继续进行桁架滑移。

（3）在施工中，要求先进行桁架滑移施工，在横向滑移控制中，要求设置4 个小单元滑移模块。大跨度桁架空间设置中，完成桁架滑移优化管理，继而实现桁架滑移综合应用管理。

（4）在施工中，完成纵向滑移。5 个大跨度桁架空间单元按照顺序逐一进行纵向大滑移，直至设计位置。完成滑移工序后，进行桁架整体卸载和永久支座安装工作。

按照上述技术方案完成高空组装法与纵横双向滑移法综合技术应用，能够实现高空作业安全管理，确保高空作业实施应用良好。

3.2 实施要点总结

3.2.1 桁架制作

在综合技术实施中，首先要完成桁架制作。该工程利用BIM 技术完成了桁架结构三维布置。选择桁架分段制作方法进行钢桁架定制。要求单榀桁架分为8 个单元，整个桁架的最大长度为10 m、同时桁架施工中，最大重量为4 t，以单榀桁架能够满足吊装设备的应用需求。

3.2.2 临时支架设计应用

该项目采用两种型钢进行施工，施工中的型钢主要包括方钢和H 型钢，在底部设置6 个钢柱，两两一组成梯形布置，提升支架的稳定性。同时钢柱中间位置设置短钢横梁，也实现支架稳定性。整个临时支架设置为可拆除形式。支架顶部设置H型钢为主梁，主梁结构中设置钢槽，以固定小桁架模块，同时完成小桁架模块安装组合，确保钢桁架安装应用更加合理，也能够提升桁架安装效果。

另外，该工程支撑体系中，还包括钢桁架胎施工，装胎架布置在吊装设备行走道路外侧和钢柱之间的区域，沿钢柱安装方向布置，每个作业班组配置5 套拼装胎架，胎架采用HW200 mm×200 mm×8 mm×12 mm 型钢制作，胎架高度300 mm。拼装胎架随着钢桁架安装顺序逐步向后倒运。

3.2.3 桁架在分组和横向滑移安装

在滑移安装施工过程中，将两个榀桁架为一组进行横向滑移。将榀架安装到各段空间之上，同时安装中，设定稳定空间单元，确保安装应用有效。同时，在桁架安装实施过程中，设置临时支架平台滑移轨道，为后续的桁架滑移应用打好基础。4 个小空间单元框架组装形成1 个大框架空间单元，并根据设计要求对几何尺寸进行校正，测量其对角线数据是否满足相关要求，无误后方可进行焊接作业。同时，在桁架结构组装过程中，采用焊接工艺进行连接。焊接前要求整个桁架的起拱值应该在1/1 000 以内。要求整个桁架焊接的焊缝达到1 级标准左右。焊接实施前，对桁架进行打磨处理。焊接完成之后，按照上述滑移工序，完成横向滑移。

3.2.4 横纵向滑移转换和纵向滑移

工程施工过程中，应用横纵向滑移施工技术。在实际的横纵滑移实施中，要求完成各项横纵滑移工作，并且确保横纵滑移应用良好。在横纵向滑移转换过程中，利用临时螺栓进行滑移定位，在完成滑移转换之后，就可以进行纵向滑移。

将纵向滑移轨道安装到混凝土纵向梁上部，采用纵向滑移方法对桁架进行安装。工程安装过程中，进行4 次滑移安装，完成整个屋面的滑移安装控制[1]。

3.2.5 滑移安装控制

（1）滑移实施过程中，要时刻控制滑移滑块的运行情况，若滑移出现停顿现象，应立刻停止滑移工作。

（2）对滑移停止位置进行润滑处理，主要采用润滑油进行润滑处理，从而解决滑移停顿问题[2]。

（3）该工程遇到的主要问题就是大桁架空间单元相对较大。同时在施工中，滑块下半部分圆柱滚轴摩擦力较大。所以，在实际的工程开展过程中，设置了润滑滚轴结构，继而实现滑块的有效保护，确保滑块能够顺利滑移，减少摩擦力。

4 技术应用稳定性分析

高空组装法与纵横双向滑移法综合技术应用后，为了验证工程的钢桁架安装是否稳定，采用相应的计算分析软件对工程的稳定性进行了计算分析[3]。

（1）在工程钢桁架施工过程中，使用临时支架进行工程总体支撑。所以，在工程稳定性研究中，针对钢桁架支撑体系进行研究非常关键。采用MIDAS GEN 软件对施工中的钢桁架支架进行结构分析，主要完成内力包络结构分析，总体的结构分析应用过程中，发现钢结构最大应力比为0.16、所有位置的最大应力比值都在1 以内，所以证明支架结构的应力符合钢桁架的应用安装需求，对于钢桁架施工应用也有关键的作用。

（2）对抗拉、抗压和抗弯强度进行分析，采用Q345 型钢，通过MIDAS GEN 软件分析验算发现。钢结构的抗拉强度为190 N/mm2、而抗剪力为110 N/mm2，符合工程标准，也代表工程稳定。

（3）对焊缝强度进行分析。采用Q345 型钢，通过MIDAS GEN 软件分析验算发现，焊缝质量符合一级焊缝标准，焊缝抗拉强度为200 N/mm2。

（4）对螺栓连接强度进行分析。采用Q345 型钢，通过MIDAS GEN 软件分析验算发现，螺栓连接强度质量符合一级标准，焊缝抗拉强度为300 N/mm2，同时锚栓连接强度为190 N/mm2，均符合抗拉强度[4]。

（5）对钢桁架梁拉力应力强度进行分析。采用Q345 型钢，通过MIDAS GEN 软件分析验算发现，整个钢桁架梁的最大拉力应力值为189.75 MPa，符合GB50017—2017《钢结构设计标准》要求。

（6）对钢桁架的最大位移变化进行分析研究。采用MIDAS GEN 软件进行了抗震位移模拟，通过软件计算发现，钢桁架最大水平位置为7.6 cm、最大垂直位移为5.72 cm。根据GB50017—2017《钢结构设计标准》规定，钢桁架结构符合抗震位移控制标准。

通过以上钢桁架结构的综合稳定性分析可以发现。该工程中，应用的高空组装法与纵横双向滑移法综合技术不仅解决了现场施工困难的问题，同时也能够保证钢桁架安装质量。

5 结语

大跨度钢桁架结构形式在未来的社会发展中将有更多的应用，遇到的工程情况也会不断变化。工程单位应该根据大跨度钢桁架结构的特点以及施工现场情况，设计不同的施工技术，确保钢桁架安装稳定。通过该工程案例分析发现，高空组装法与纵横双向滑移法综合技术适合应用于施工场地小、施工难度大、桁架跨度大的钢结构施工。