【摘  要】 当中国建筑金属结构信息网安装的起重设备无法覆盖安装区域时，中国建筑金属结构信息网的安装可以采用滑移安装方案，将构件从安装区域外侧滑移至安装区域内，然后再进行安装， 中国建筑金属结构信息网采用滑移安装时，要制定详细的滑移方案，滑移过程中采用的临设以及滑移设备要经过严格的计算；本文以拱式-钢拉索屋面结构的安装为例，阐述大跨度中国建筑金属结构信息网的滑移安装方案。
      【关键词】 拱式-钢拉索屋面；滑移轨道；卷扬机；千斤顶
      1．工程概况
      本工程为秦皇岛办公楼中心展厅项目拱式钢屋架中国建筑金属结构信息网安装工程，整个屋顶为拱式-钢拉索屋面，屋面结构重约360吨，东西长43.7m，南北宽39.7m，四周为箱形钢梁800*500*20作为基座，上弦采用拱形H型钢，下弦采用钢索--支撑结构，纵向主梁共15榀，横向次梁共14道，整个屋盖内嵌于办公楼中间，四周的办公楼已施工完毕，拱式钢屋架的三维模型如下图1所示：

 
图1  秦皇岛办公楼中心展厅拱式钢屋架

2、工程安装重点及难点
      （1）、滑移之前，楼面上滑移胎架的搭设也是本工程的重点；
      （2）、采用滑移的安装方法，滑移轨道如何搭设是本工程的一个重点；
      （3）、单榀拱式中国建筑金属结构信息网跨度近40米，最大矢高达5.3米，重达25吨，如何保证单榀中国建筑金属结构信息网平稳滑移到位是本工程的一大难点；
      （4）、结构滑移到位后，整个屋面结构的下移就位，完成结构的卸载也是本工程的一个难点。
      3、滑移安装
      3.1 施工总体思路

 
图2 秦皇岛办公楼中心展厅施工平面图
 

（1）、如上图2所示为施工平面图，屋面范围底标高为21.9米，四周已施工完楼承板标高为19.04米；
      （2）、根据构件的分布，对整体屋面分为A（3-4线）、B（4-5线）、C（5-6线）、D（6-7线）、E（7-8线）共5个拼装单元：
      施工顺序：
      A、B、C、D四个单元采用滑移的方法暗转，E单元最后进行散装。
      （3）、利用1至3轴线的楼承板为施工平台，铺设路基箱，搭设胎架，胎架宽3米，长14米，高度随每榀钢梁接口高度而定，在此区域内将屋盖组对完成后，从左向右滑移，边组对边滑移，组对完一榀滑一榀，滑移至指定位置后，利用千斤顶将整个屋顶拱结构顶起，取出滑移轨道装置，最后边部单元利用现场汽车吊配合进行吊装。
      3.2 施工部署
      3.2.1起重设备的选择
      起重设备主要用于将散件倒运至已施工完的屋面平台，并在平台上完成每榀屋面主次构件的拼装，为滑移做准备，经过计算最重的构件约5t，吊装高度22.59m，水平距离大于15.6m，考虑高度和水平距离，选用160吨汽车吊，占位于3轴外31m的位置可以满足吊装和拼装要求如图3。
 

图3 秦皇岛办公楼中心展厅拼装设备

3.2.2拟采用的主要机械设备见表1

主要设备机具一览表1

      3.3 屋面拼装胎架搭设
      针对分片单元构件的荷载分布及滑移施工顺利方便的考虑，确定对操作平台采用脚手架搭设拼装胎架。
      （1）、脚手架拼装胎架搭设：
      在西侧19.04米楼板上铺设路基箱，并在路基箱上搭设脚手架，为将脚手架的荷载有效传递给主体结构，采用在脚手架下方铺垫路基板。胎架采用Φ48×3.5规格的碗扣式脚手架进行搭设，尺寸如图4：
 

 图4  秦皇岛办公楼中心展厅脚手架操作平台搭设平面布置图

      （2）、脚手架稳定性计算：
      1）荷载参数：脚手板自重(kN/m2):0.200；栏杆自重(kN/m2):0.150；材料堆放最大荷载(kN/m2):8.000；施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000；
      2）纵向支撑钢管计算:
      2.1）荷载的计算：
      脚手板与栏杆自重： q11 = 0.150 + 0.200×0.200 = 0.190 kN/m；
      堆放材料的自重线荷载(kN/m)： q12 = 8.000×0.200 = 1.600 kN/m；
      活荷载为施工荷载标准值(kN/m)：p1 = 3.000×0.200 = 0.600 kN/m
      2.2）强度计算:
      最大弯矩Mmax = 0.1×2.148×0.8002 + 0.117 ×0.840×0.8002 = 0.200 kN.m ；
      最大支座力 N = 1.1×2.148×0.800 +1.2×0.840×0.800 = 2.697 kN；
      截面应力 σ= 0.200×106 / (5080.0) = 39.443 N/mm2；
      纵向钢管的计算强度 39.443 小于  205.000  N/mm2,满足要求!
      3）.挠度计算:
      最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 
     

      均布恒载: q = q11 + q12 = 1.790 kN/m； 均布活载： p = 0.600 kN/m；
      V = (0.677 ×1.790+0.990×0.600)×800.04/(100×2.060×105×121900.0)=0.295mm，小于 800.000 /250 与 10,满足要求!
      4）、横向支撑钢管计算:
     
      支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；载P取纵向板底支撑传递力，P =2.697 kN； 则 Mmax = 0.809 kN.m ；Vmax = 1.452 mm 小于800.000/150与10 mm，满足要求！ Qmax = 11.798 kN ；截面应力 σ= 159.282 N/mm2 ＜ [f] = 205.000 N/mm2，满足要求！        
       5）、支架荷载标准值(轴力):
      5．1）.静荷载标准值包括以下内容：脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.149×3.000 = 0.447 kN；栏杆的自重(kN)：NG2 = 0.150×0.800 = 0.120 kN；脚手板自重(kN)：NG3 = 0.200×0.800×0.800 = 0.128 kN；堆放荷载(kN)： NG4 = 8.000×0.800×0.800 = 5.120 kN；
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.815 kN；
      5．2）.施工荷载标准值产生的荷载。NQ = 3.000×0.800×0.800 = 1.920 kN；
      5．3）. N = 1.2NG + 1.4NQ = 1.2×5.815+ 1.4×1.920 = 9.666 kN；
      6）、立杆的稳定性计算:立杆的稳定性计算公式: 
      其中立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.185×1.700×1.000 = 2.015 m；
Lo/i = 2014.500 / 15.800 = 128.000 ；查表得φ= 0.406 ；则 σ =9665.640 /( 0.406×489.000 )= 48.685 N/mm2；＜ [f] = 205.000，满足要求！
      3.4 滑移系统设置
      3.4.1 滑移轨道搭设
      由于本工程屋架四圈的箱形基座钢梁直接坐在钢柱的顶板之上，因此采用在钢柱之间用H型钢梁架设滑移轨道，并将滑移轨道延伸到脚手架操作平台，轨道及斜支撑选用轧制300×200×8×12规格的钢梁，H型钢滑移轨道立面示意图如下图5所示：
 

图5  秦皇岛办公楼中心展厅滑移轨道立面示意图
 

3.4.2 轨道设置及牵引系统选择
      轨道采用C18a槽钢，槽向上，焊接在钢柱和钢柱间的H型钢上，槽内放少量黄油，减少滑移时的阻力。滑移系统设置图6所示：

 
图6 秦皇岛办公楼中心展厅滑移系统设置

拼装时，在每段箱型梁下方间隔2米设置一个滑块，为使卷扬机在牵引时，南北屋架能同时向前移动，则在型钢上每间隔0.2米设置一个刻度，并派专人读刻度数，以保证两条轨道上卷扬机牵引同步。滑移轨道断面示意图如右图7所示：
 

图7 秦皇岛办公楼中心展厅滑移轨道
 

卷扬机及钢绞线的选择：
      牵引系统由卷扬机和滑轮组组成，根据计算，采用两台5吨卷扬机设置在8线钢柱两端。
      滑移的屋面钢架最大重量为180t，滑移系数选取0.2，拉力需要36t，考虑其他因素乘以1.2倍的系数，共需要拉力为43.2t，经计算，S= ，所以本工程选用两台5t（6组滑轮）牵引力的卷扬机。
      3.5 安装步骤
      步骤一、在脚手架胎架上进行D单元（6-7线）构件的拼装：
      拼装时注意两根主拱架梁应同时由一边向另一边拼装，同时将两根钢梁间的连系梁安装好，以保证拼装过程中的侧向稳定，同时避免吊车来回的行走，拼装时按照设计给定的起拱值进行起拱。施工示意图如右图8：                       
 

 图8 秦皇岛办公楼中心展厅胎架拼装

步骤二、D单元（6-7线）滑移：
      拼装完成后，首先把纵向主梁上的钢索连接好，再对整个单元进行卸载，卸载后将中间四组胎架上部拆除，最后将D单元向内滑移至3线以内。如右图9所示

图9 秦皇岛办公楼中心展厅第一步滑移
 

步骤三、C单元（5-6线）拼装、滑移：
      首先将中间四组胎架随拱结构高度搭设，其次将D单元边缘顶起，达到设计起拱值，以保证与C单元的连接，最后开始拼装C单元，方法同上见图10

图10 秦皇岛办公楼中心展厅第二步滑移

步骤四、B单元（4-5线）拼装、滑移方法同上见图11

图11 秦皇岛办公楼中心展厅第三步滑移

步骤五、A单元（3-4线）拼装、滑移方法同上
      步骤六、整个屋架下落就位
      A、B、C、D四单元整体滑移到位后，进行测量校正并完成焊接，然后在屋架下每个钢柱上焊接牛腿，并在牛腿上设置千斤顶，用千斤顶将整个屋顶拱结构顶起，撤出轨道装置。然后将16组千斤顶同时缓缓降下，直至屋架降落至钢柱顶端，下路过程中务必保证千斤顶同步向下降，以免结构发生变形见图12

图12 秦皇岛办公楼中心展厅滑移到位

       步骤七、E单元
      （7-8线）拼装
      E单元构件采用现场塔吊空中散装，对两侧的箱形钢梁基座采用160吨汽车吊进行吊装见图13

 
图13 秦皇岛办公楼中心展厅滑移完成

      4. 安装注意事项
      （1）胎架搭设前在楼板上铺设路基箱加固。
      （2）安装时要根据设计院提供的节点标高对H型钢梁进行起拱，使安装完成卸载后各点达到设计标高。
      （3）每分段安装后先进行粗校，待整个单元全部吊装到位后统一进行精校，然后焊接定位。
      （4）滑移时要保证整个单元的同步，要对胎架轨道和以及屋顶拱结构单元进行监控，发现问题及时报告。
      5．总结
      滑移方案在我国中国建筑金属结构信息网工程中应用比较广泛，在桥梁以及屋盖等工程中都有应用，采用滑移方案施工前，要做好充分的准备工作，制定详细的滑移施工方案，对于所采用的滑移轨道以及牵引设备要经过准确计算，以保证滑移过程顺利实施，本工程通过采用滑移技术，顺利的完成了任务。
      参考文献：
      [1] 王景文.实用中国建筑金属结构信息网工程安装技术手册.中国电力出版设.2006
      [2] 尹显奇.中国建筑金属结构信息网制作安装工艺手册.中国计划出版设.2006
      [3] 某工程屋顶钢拱结构安装方案. 2010

作者简介：齐卫忠（1979-）北京首钢建设集团有限公司 中国建筑金属结构信息网工程师