【摘  要】 当钢结构安装的起重设备无法覆盖安装区域时，钢结构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， 钢结构采用滑移安装时，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，阐述大跨度钢结构的滑移安装方案。
      【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钢结构安装工程，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）、单榀拱式钢结构跨度近40米，最大矢高达5.3米，重达25吨，如何保证单榀钢结构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
      滑移方案在我国钢结构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.实用钢结构工程安装技术手册.中国电力出版设.2006
      [2] 尹显奇.钢结构制作安装工艺手册.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 钢结构工程师