大跨度內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊滑移施工技術(shù)*

茹佳偉，于 淼，李鑫睿，郭墨晗，惠思博

(1.北京市昌平區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，北京 102200；2.中建三局集團(tuán)北京有限公司，北京 102629)

0 引言

近年來，隨著大體量公共建筑的迅速發(fā)展，越來越多的綜合性公共建筑結(jié)構(gòu)采用了大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊、桁架等鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。綜合性商業(yè)建筑環(huán)境也多采用中庭設(shè)計(jì)打造開放性空間。因此，在成本可控的條件下又好又快地實(shí)現(xiàn)大跨度內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝施工成為一項(xiàng)重要的施工課題。

在常規(guī)工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝施工可采用塔式起重機(jī)或汽車式起重機(jī)，但在商業(yè)綜合體項(xiàng)目施工部署中，需合理考慮塔式起重機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備的選型，機(jī)械設(shè)備選用型號(hào)偏大或僅為滿足小部分需求而選定吊裝設(shè)備型號(hào)均易造成浪費(fèi)，導(dǎo)致建造成本壓力增加。結(jié)合商業(yè)中庭鋼結(jié)構(gòu)連廊設(shè)計(jì)，汽車式起重機(jī)無法駛?cè)肫渲羞M(jìn)行吊裝，塔式起重機(jī)合理選址距內(nèi)庭連廊相對較遠(yuǎn)，吊臂端部起重受限，鋼梁無法直達(dá)安裝部位。在此背景下，提出大跨度內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊滑移施工技術(shù)，塔式起重機(jī)僅在起吊過程中起輔助作用，將鋼梁吊運(yùn)至極限位置(滑移起點(diǎn))。通過設(shè)置滑移導(dǎo)軌、滑移裝置、滑移小車、手動(dòng)葫蘆、倒鏈等將鋼梁滑移至安裝位置，解決了商業(yè)綜合體項(xiàng)目存在大跨度內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊施工場地限制及機(jī)械選型的難題。該技術(shù)具有施工適用性強(qiáng)、節(jié)約施工場地、施工效率高、吊裝方便、用工少、節(jié)約成本等特點(diǎn)。

1 工程概況

未來科技城項(xiàng)目位于北京市昌平區(qū)未來科學(xué)城區(qū)內(nèi)，B-5商業(yè)樓建筑總高度為150m，共33層，其中1～4層為商業(yè)區(qū)域，商業(yè)中庭內(nèi)部空中連廊采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，中庭頂部設(shè)計(jì)有玻璃幕墻采光頂，屋面處沿中庭1周存在混凝土結(jié)構(gòu)的幕墻立柱基礎(chǔ)。該鋼結(jié)構(gòu)連廊主要由H型鋼梁組成，中庭軸線跨度21.1m。3層連廊標(biāo)高11.300m,寬6.4m；4層連廊標(biāo)高16.800m，寬9.3m，如圖1所示。3層主梁H型鋼截面為H1 000×400×20×36，共2根;4層主梁H型鋼截面為H1 200×400×20×36，共6根。主梁與東側(cè)裙樓采用滑移支座連接，與西側(cè)裙樓采用預(yù)埋件栓焊連接。在確保質(zhì)量可控、安全可靠的條件下，內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝選用鋼結(jié)構(gòu)滑移施工體系，可優(yōu)化塔式起重機(jī)選型，減少塔式起重機(jī)占用時(shí)間，提升工作效率，從而降低施工成本。

圖1 項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)連廊設(shè)計(jì)

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

工藝流程為：工況分析→滑移裝置設(shè)計(jì)→施工準(zhǔn)備→滑移支座安裝→滑移軌道安裝→滑移鋼梁試吊→鋼梁滑移→鋼梁就位連接→驗(yàn)收完成。

2.2 施工方法

2.2.1工況分析及方案設(shè)計(jì)

結(jié)合工程特點(diǎn)分析鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝工況，建筑中庭區(qū)域無法駛?cè)氲跹b機(jī)械車輛，同時(shí)受塔式起重機(jī)覆蓋范圍及吊重受限影響，大跨度鋼梁進(jìn)場前進(jìn)行合理分段，進(jìn)場后進(jìn)行焊接組拼。安裝滑移裝置后，通過塔式起重機(jī)起吊至滑移起始點(diǎn)，并釋放塔式起重機(jī)，采用逐根滑移法安裝主梁。在連廊兩側(cè)屋面幕墻混凝土基礎(chǔ)上布置滑移軌道，無幕墻基礎(chǔ)部分下方設(shè)置方管鋼梁與鋼柱支撐。鋼梁從北向南逐根滑移。南側(cè)設(shè)置立柱，使用5t手動(dòng)葫蘆為鋼梁滑移提供動(dòng)力；北側(cè)設(shè)置立柱，用于不同步時(shí)的調(diào)整及起停車作用。鋼梁兩端南北向滑移均通過2套手動(dòng)葫蘆控制?；品桨覆贾闷矫妗⒉贾闷拭嫒鐖D2，3所示。

圖2 滑移方案布置平面

圖3 滑移方案布置剖面

2.2.2施工準(zhǔn)備

1)吊裝分析 ①主梁起吊 連廊鋼梁通過1-1號(hào)塔式起重機(jī)整根吊運(yùn)至滑移起始點(diǎn)，開始滑移?；蒲b置與鋼梁一同吊裝，最重約9.69t。1-1號(hào)塔式起重機(jī)作業(yè)半徑50m，2倍率，額定起重13.80t。塔式起重機(jī)負(fù)荷率79%，<90%，滿足吊裝要求。②軸側(cè)次梁起吊 共5根次梁，最重約0.3t，遠(yuǎn)小于1-1，4-1號(hào)塔式起重機(jī)的額定起重。

2)結(jié)合吊裝分析，進(jìn)場施工前進(jìn)行超長大跨度鋼梁分段優(yōu)化(見圖4)，以保證材料加工、運(yùn)輸及調(diào)運(yùn)便捷。

圖4 連廊鋼梁分段設(shè)計(jì)方案

3)中庭大跨度鋼梁分段運(yùn)輸至現(xiàn)場，在現(xiàn)場臨時(shí)堆場進(jìn)行拼裝焊接，做好安裝前的準(zhǔn)備。

2.2.3滑移支座設(shè)計(jì)與安裝

2.2.3.1滑移支座設(shè)計(jì)

滑移支座的摩擦副由2層不銹鋼板及聚四氟乙烯滑片組成，與其他類型摩擦副相比，具有摩擦系數(shù)低、自潤滑性好、適應(yīng)性強(qiáng)、耐磨損等特點(diǎn)?；浦ёO(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 滑移支座設(shè)計(jì)

圖5中2mm厚不銹鋼板與過渡支架底板采用氬弧焊焊接；GJZF4 250×270×43四氟滑板橡膠支座上附有2mm厚四氟滑板，此四氟滑板與過渡支架底板上焊接的2mm厚不銹鋼板組成滑移面，實(shí)現(xiàn)支座的位移；GJZF4 250×270×43四氟滑板橡膠支座與過渡支架整體高105mm。

2.2.3.2支座安裝

1)支座安裝前，檢查支座各部件完好性及出廠發(fā)貨清單，不得隨意拆卸支座臨時(shí)連接裝置。

2)鋼梁滑移前，在現(xiàn)場混凝土牛腿上設(shè)置支座，待鋼梁整體就位校正后再進(jìn)行正式固定與連接，提前清理支座預(yù)埋板，使其表面平整、清潔、干爽、無浮砂。

3)在預(yù)埋板上劃出中心十字線，支座順橋方向中心線應(yīng)與預(yù)埋板順橋方向中心線平行或重合。

4)檢查支座含鋼件部分在運(yùn)輸、進(jìn)場、安裝過程中是否存在掉漆生銹情況，并應(yīng)對相應(yīng)部分補(bǔ)涂。

5)支座安裝高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，要保證支座支承平面的水平及平整。

6)支座與梁體及預(yù)埋鋼板焊接時(shí)，焊速不可過快，要防止支座鋼體過熱，以免引起支座本身變形。鋼梁支座安裝就位后，采用對稱焊接及斷續(xù)焊接進(jìn)行連接固定，焊接完成后在焊接部位進(jìn)行防銹處理。

2.2.4滑移軌道安裝

1)軌道與軌道梁均采用Q345B鋼材，兩者通過8mm高間斷焊角焊縫連接固定。

2)通過現(xiàn)場精準(zhǔn)定位放線，確定軌道梁固定定位。軌道梁通過與□200×10預(yù)制短鋼柱進(jìn)行8mm高角焊縫圍焊連接固定，預(yù)制短鋼柱采用Q345B鋼材。軌道梁與短柱連接節(jié)點(diǎn)如圖6所示。

圖6 軌道梁與短鋼柱連接節(jié)點(diǎn)

3)連接起吊鋼梁的滑移裝置采用Q345B□400×10鋼柱，通過8mm高角焊縫圍焊連接形成。同時(shí)，結(jié)合項(xiàng)目中庭屋面1周幕墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，在最南側(cè)第1道鋼梁滑移終點(diǎn)部位存在不同標(biāo)高錯(cuò)臺(tái)。因此，在鋼梁滑移過程中，滑移到相應(yīng)位置時(shí)需進(jìn)行1次換軌，2層小車進(jìn)入軌道后立即焊接1塊鋼板封堵軌道，防止小車后退。滑移裝置換軌模擬如圖7所示。

圖7 滑移裝置換軌模擬

4)滑移小車設(shè)計(jì) 單個(gè)滑移小車采用長70mm、可承重10t的φ80鋼輪。通過M20螺栓與滑移裝置連接固定。使用5t手動(dòng)葫蘆連接滑移小車為鋼梁滑移提供動(dòng)力?；菩≤囋O(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8 滑移小車設(shè)計(jì)

2.2.5滑移鋼梁試吊

鋼梁吊裝前將滑移裝置與鋼梁進(jìn)行8mm高角焊縫圍焊連接，現(xiàn)場對焊縫進(jìn)行探傷檢測，保證焊接質(zhì)量。準(zhǔn)備工作完成后，吊裝、滑移鋼梁前，先在地面進(jìn)行一次模擬試吊，確保滑移措施的安全性與可行性，起吊過程中應(yīng)設(shè)安全員進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)督旁站。

2.2.6滑移鋼梁就位

1)使用附近塔式起重機(jī)(本工程為D800)將鋼梁吊裝至滑移起始點(diǎn)，滑移裝置隨鋼梁一同吊裝就位滑移軌道?；其摿壕臀蝗鐖D9所示。

圖9 滑移鋼梁就位

2)調(diào)整位置后，塔式起重機(jī)落鉤。

3)連接葫蘆，為鋼梁滑移提供動(dòng)力。

2.2.7鋼梁滑移操作要求

2.2.7.1滑移速度控制

1)鋼梁滑移需滿足進(jìn)度要求，同時(shí)不能過快。初步設(shè)定鋼梁滑移前進(jìn)速度為4cm/min?；七^程中，滑移速度應(yīng)≥3cm/min且≤10cm/min。

2)當(dāng)鋼梁滑移順利前進(jìn)2m后，可適當(dāng)提高滑移速度，但應(yīng)≤10cm/min。

3)為防止滑移到位后無法立刻停止，當(dāng)鋼梁滑移至距安裝位置3cm時(shí)，放緩滑移速度。同時(shí)，在滑移軌道槽鋼上的外側(cè)面點(diǎn)焊10mm厚鋼板作為臨時(shí)車擋。

2.2.7.2滑移過程臨時(shí)止動(dòng)

如遇需臨時(shí)止動(dòng)情況，利用10mm×10mm×100mm方塊置于小車軌道內(nèi)。同時(shí)利用北側(cè)立柱通過繩索止動(dòng)。

2.2.7.3滑移位移控制

為方便滑移過程中位移控制，在滑移軌道外側(cè)緊貼皮尺用于測量滑移距離。同時(shí)，在滑移裝置上設(shè)置指針刻度，方便滑移過程中滑移距離的控制。

2.2.7.4滑移同步控制

1)為使?fàn)恳七^程中桁架兩端移動(dòng)量一致，須采用同一廠家同一型號(hào)手動(dòng)葫蘆。

2)正式滑移前，需進(jìn)行同步性調(diào)試，調(diào)試完畢達(dá)到滑移要求，方可進(jìn)行下一道工序滑移。

3)滑移過程中，安排2名指揮工人實(shí)時(shí)校核滑移量，若滑移量出現(xiàn)不一致，應(yīng)及時(shí)糾正，同時(shí)對滑移小車狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，若有異常情況出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告，停止滑移。

2.2.7.5滑移同步糾偏措施

1)當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)滑移軸線偏移<10cm時(shí)，采用邊滑移邊糾偏的方法。偏移大的一端先滑移一段距離后?；?，偏移小的一端再滑移，依此重復(fù)數(shù)次，直至恢復(fù)正?；?。

2)當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)偏移軸線≥10cm時(shí)，在滑移軌道開始端增加手動(dòng)葫蘆，與牽引力配合，邊滑移邊糾偏。

2.2.7.6滑移小車替換

滑移過程中如遇小車出現(xiàn)損壞的情況，應(yīng)先使鋼梁停穩(wěn)，然后在兩端利用千斤頂提高滑移裝置。待小車離開滑軌，停止提升。小車與滑移裝置間通過螺栓連接，可直接將小車取下，進(jìn)行更換。應(yīng)盡量保證兩端千斤頂同步、緩慢頂升。

2.2.7.7防卡軌措施

將滑移小車鋼輪兩側(cè)支撐鋼板設(shè)計(jì)為圓弧形，以避免滑移行進(jìn)過程卡軌及拉力不均等影響滑移?；喴?guī)格需根據(jù)現(xiàn)場情況而定。同時(shí)要保障滑移軌道裝置安裝的平順度、東西兩端軌道的平行度，施工準(zhǔn)備工作期間通過水平儀、紅外測距儀進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)核。施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行工序復(fù)核工作，若出現(xiàn)違背方案設(shè)計(jì)、滑移過程出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止作業(yè)。

2.2.8鋼梁就位連接

1)鋼梁在滑移過程中，標(biāo)高可相對安裝標(biāo)高低5mm以內(nèi)，以便滑移至指定位置后使用千斤頂進(jìn)行微調(diào)。

2)鋼梁滑移至距安裝位置1～2cm時(shí)，放緩滑移速度。先調(diào)整埋件一側(cè)定位，再調(diào)整滑移支座一側(cè)定位。鋼梁平面位置調(diào)整后，使用千斤頂對標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。所有定位調(diào)整完成后，正式連接鋼梁與預(yù)埋板。

3)鋼梁正式連接完成后，需待焊縫冷卻2h后拆除滑移裝置。

滑移效果如圖10所示。

圖10 滑移效果

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 材料及連接工藝質(zhì)量要求(見表1)

表1 材料及連接工藝質(zhì)量要求

3.2 滑移前控制要點(diǎn)

待滑移系統(tǒng)設(shè)備檢測無誤后方可開始試滑移。開始試滑移時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)滑移單元有初始移動(dòng)情況暫?；谱鳂I(yè)，并對滑移裝置、滑移軌道體系進(jìn)行全面檢查，在確?；企w系穩(wěn)定及安全的情況下，方可開始正式牽引滑移。

3.3 滑移過程控制

1)重點(diǎn)觀測滑移軌道變形情況、手動(dòng)葫蘆拉力變化、滑移鋼梁兩端同步情況、換軌時(shí)滑移小車入軌情況等，并做好詳細(xì)的工作記錄。

2)測量員應(yīng)通過預(yù)設(shè)的皮尺配合測量各牽引點(diǎn)移動(dòng)距離的準(zhǔn)確數(shù)值，以確?；蒲b置滑移過程的同步性。

3)應(yīng)密切注意滑移軌道、滑移小車、手動(dòng)葫蘆等的工作狀態(tài)。

4)滑移作業(yè)面安全指揮人員與中庭下方安全監(jiān)督員需及時(shí)溝通、預(yù)警，保障滑移施工質(zhì)量、安全可控。

4 安全控制要點(diǎn)

1)施工準(zhǔn)備時(shí)，需加強(qiáng)對操作人員的安全教育，組織工人學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)知識(shí)和各種規(guī)章制度、安全操作規(guī)程，特種作業(yè)人員需持證上崗。所有安全設(shè)施由專業(yè)班組按規(guī)范及方案要求統(tǒng)一設(shè)置，并經(jīng)安全部驗(yàn)收合格后方可投入使用。

2)滑移體系所采用的材料進(jìn)場后進(jìn)行全部復(fù)檢，合格后方可使用，鋼材材質(zhì)、強(qiáng)度需滿足設(shè)計(jì)方案及計(jì)算要求。

3)大跨度鋼梁起吊過程中，起重指揮口令應(yīng)果斷及時(shí)，指令簡潔、明確，且嚴(yán)格按照“十不吊”操作規(guī)程認(rèn)真執(zhí)行。如遇有大霧、大雨及六級(jí)以上大風(fēng)時(shí)，禁止吊裝。

4)鋼梁滑移期間，操作區(qū)域下方每層鋪設(shè)安全網(wǎng)，中庭最下方1周設(shè)置警戒線，防止高空墜物傷人。同時(shí)操作區(qū)增加安全喊話音箱，全天不停播進(jìn)行安全提醒。

5)氧氣、二氧化碳、乙炔氣等危險(xiǎn)氣罐要放在指定安全區(qū)域，焊接作業(yè)前需提前開具動(dòng)火作業(yè)申請，動(dòng)火作業(yè)全過程設(shè)專職安全員進(jìn)行監(jiān)督旁站。動(dòng)火作業(yè)區(qū)域按消防要求設(shè)置足夠數(shù)量的滅火器材。進(jìn)行電焊、氣割作業(yè)時(shí)，提前檢查周圍環(huán)境是否存在可燃物，清理安全后再進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)。

5 結(jié)語

大跨度內(nèi)庭鋼結(jié)構(gòu)連廊滑移施工技術(shù)解決了中庭空間大跨度鋼梁運(yùn)輸難、安裝難的問題。同時(shí)優(yōu)化了工程塔式起重機(jī)選型，降低了大量施工成本，減少塔式起重機(jī)的占用時(shí)間。整個(gè)施工過程中占用場地少、施工速度快、綠色安全。對業(yè)主及參建各方均有重大意義。