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摘要：采光顶在工程项目上的采用越来越普遍，大多数以玻璃采光顶为主，通常采用全隐框、半隐框和点式等。由于建筑本身的使用功能不同，建筑规模的大小各异，建筑风格的差别，跨度大小的不同，采光顶的结构形式也各式各样，归纳起来有以下几种形式：单截面钢构式、鱼腹桁架式、锁网构架式、球网构架式以及张弦梁式。不同的构造形式将采取不同的施工方法，针对本工程主梁的构造形式，现场的施工条件，施工的经济性、合理性、适用性制定了本工程的施工方法，具体内容详见正文。
关健词：大跨度：桁架拼接：轨道滑：移张悬梁
一、工程概况
1、现场施工条件
现场主体结构已施工完毕，二次砌筑未施工完毕，屋面有部分防水保温做法已施工。现场结构北侧有塔吊，结构东西两侧有施工外挂电梯。场外北侧为市政道路，满足构件进场运输需要，施工现场场地能满足构件场内运输、堆放需要。
2、施工内容
本工程钢结构施工内容为在中庭屋面安装采光顶钢结构，安装位置为+35.800米标高处（即屋面柱墩顶），采光顶有7根主梁（东西向，其中3根为张弦主梁，焊接钢箱梁，下挂拉索；4根普通主梁，焊接钢箱梁），主梁跨度43.4米，张弦主梁两端与东西两侧柱墩顶埋件焊接连接；采光顶有边梁（焊接钢箱梁），南、北边梁为通长梁，与南北两侧柱墩顶埋件焊接连接，东、西边梁分段与主梁焊接连接；边梁与主梁、主梁与主梁之间有斜向次梁（焊接钢箱梁）焊接连接。具体如下图：
3、施工难点
●本工程采光顶钢结构安装位置较高，为+35.800米相对标高处，且下方为中庭天井，给钢构件安装带来困难。
●主梁跨度为43.4米，单件重量较重，中间无任何支点，给安装方式的选择带来困难。
●由于塔吊所在位置距采光顶安装位置较远，塔吊的吊装能力不能满足要求。
●计划采取大吨位吊车，由于主体周围有地下室，其顶板承受力不能满足吊车荷载要求。
●构件连接形式采用焊接连接，现场焊接工作量较大。
二、施工部署及施工准备
1、技术准备
（1）图纸会审：严格按照建筑设计意图，并符合规范、法规的要求。
（2）施工组织设计方案编制：根据现场的实际情况和图纸情况，编制出切合实际的施工组织设计，制定各种施工方案。组织由业主、总包、监理、专家参加的专家论证会，并通过专项方案论证。
2、资源配置
（1）劳动力配备：根据本工程构件的数量及施工进度，在构件加工阶段配置42人，构件安装阶段配置34人，拉索张拉阶段配置16人。
（2）机械设备配备：本工程中所有构件采用现场塔吊卸车，采用现场塔吊或120T汽车吊将其吊至屋面拼装胎架进行拼装。
三、施工方案
1、钢结构制作
钢结构全部采用工厂化加工制作，现场拼接的方法完成。
2、钢构件运输
本工程中的钢梁最长可达43.4米，因此运输存在困难，为了满足运输、现场拼装的需要，将通长钢梁分节加工，分节运输（单件分节最长长度为14.8米），其余斜向水平次梁按单件加工。
3、施工工序
经我方仔细研究本工程图纸，及现场实地踏勘后，在不同安装方案中最终决定本工程钢结构施工需使用现场塔吊进行构件卸车及自制吊装设备综合施工，“北端拼装，构件组焊，南端牵引，滑移就位”的方案。由于采用滑移方案，构件需要在现场拼装，根据现场实际情况及滑移施工的特点，我方选择在八层屋面搭设拼装胎架，具体位置为北侧GL3向南600mm处悬空。由GL3安装小立柱挑出牛腿做为GL1的拼装平台。好处在于拼装高度与安装高度完全在一个平面上，不涉及安装到位后的下降工作。在两侧主梁的立柱处按安装高度设置滑移轨道，即实行滑移到位即就位的要求。
施工人员上下楼利用外挂电梯及结构内楼梯；小型设备、零星材料垂直运输采用外挂电梯运输；钢构件、索具、胎架所用钢材、轨道所用钢材、脚手架管件及重型设备垂直运输采用现场塔吊吊装。
本工程施工工序安排：
进场准备→测量放线→挂索操作平台、拼装胎架及滑移轨道搭设→材料、构配件进场→GL1-3钢梁拼装（拉索安装就位）→滑移一个轴间距→GL1-2钢梁拼装（拉索安装就位），以及GL1-3G与GL1-2之间的次梁的安装→滑移一个轴间距→GL1-1钢梁拼拼装（拉索安装就位），以及GL1-2G与GL1-1之间的次梁的安装→滑移至GL1-1，GL1-2，GL1-3就位。→安装其它构件→切除张拉工装→补漆、防火涂料、面漆喷涂→清理验收。
补漆、防火涂料、面漆喷涂可穿插至构件拼装阶段。
4、钢结构安装工艺
（1）测量放线：根据总包单位提供的基准点进行轴线、标高放线，对于各个柱墩顶面埋件根据图纸重新进行校核，将复核数据汇总成表反馈给结构设计及加工详图设计。
（2）拼装胎架拼及滑移轨道搭设：在9层楼悬挑部位搭设立体胎架进行构件拼装，GL1整体大约重量是15吨，悬挑部位确定6个悬挑点，按每个悬挑点的重量大约是4吨来考虑。
搭设滑移轨道，轨道设置位置在两侧的立柱位置。轨道采用400*400*20*20的箱形梁，支撑选用200*120*8的方管。滑移时最不利的情况下，是单根轨道上承载最大的力为20吨，考虑安全问题，用50T的力进行校核，满足要求。
（3）、拼装：在外挑的牛腿上拼装第一榀桁架，调整标高及平整度，焊接。安装南侧在滑移轨道上的两道GL3次梁并焊接（此梁不再拆除，焊接需要按正常标准焊接）。桁架GL1-1与轨道上的梁进行临时钢梁支撑拉接，组成三角形的稳定结构，以保证在滑移时滑移时桁架的稳定性。临时钢支撑选用400*200*10的方管。
（4）、滑移装置：用两个6米5吨倒链作为行进的动力。为了保证行驶顺畅，需要采取措施减小行进的阻力，小车的轮子采用无油轴承。总需要滑移部分重量约60吨。所需前进的动力为3吨。
（5）、止动装置：用两个6米5吨的倒链与动力相反的方向用力作为止动装置。索具采用直径20的钢丝绳索在主体结构的钢立柱上。
（6）同步措施：为防止钢梁在滑移过程中不同步，在滑移轨道上各放一把50M的大尺，由一人用对讲机进行统一指挥。
（7）张拉：拼装第一榀桁架，焊接对接口。进行探伤检测。检测合格后，安装拉索。进行预应力张拉，预应力张拉的原则是以力为主，以变形为辅。第一次张拉值为终值的30%。桁架向前滑移一榀桁架的距离，停止行进，进行下一榀桁架的组装，焊接，张拉，张拉值为30%。安装两榀桁架之间的次梁，使两榀桁架成为一个整体，增强桁架的稳定性。
桁架继续向前滑移再行进一榀桁架的距离，拼装第三榀桁架。安装第二榀和第三榀之间的次梁。
滑移到位，进行二次张拉，使张拉值为终值的70%
（8）卸载：在三道主梁的外延长方向加长主梁400。用50吨千斤顶进行支顶，使小车与主梁进行分离，移除小车。切断轨道。安装支座，焊接支座，安装销轴，千斤顶卸载。
（9）安装面板：待玻璃安装完成，进行三次张拉，使张拉值为终值的105%。
5、钢结构的安装步骤：
第一步：拼接、组焊第一榀主桁架；第二步：滑移第一榀主桁架；第三步：组装第一组次横梁
第四步：将组装好的第一组主、此桁架滑移一个桁架距；第五步：拼接、组焊第二组横向次龙骨
第六步：将组装好的第二组主、此桁架滑移一个桁架距；第七步：整体滑移、安装到位。
四、预应力拉索张拉方案
1、预应力拉索张拉工装设计
本工程预应力拉索采用一端张拉、一端固定。
2.预应力拉索安装
第一步：拆封检查，拆开外包装之后，及时检查索长、销轴距离等。
第二步：做标识，确认索长等正确无误后，在索体安装钢索连接板处做好标识。
第三步：安装钢索连接板，在钢索标识位置安装钢索连接板，并与钢结构腹杆连接。
第四步：安装拉索，在安装张拉索时，应区分张拉端与固定端。
3.预应力拉索张拉
（1）张拉准备：张拉设备标定：张拉前，需要对张拉设计进行标定，标定日期不能超过6个月。
（2）张拉程序：当整体采光顶钢结构下降到支座，并完成支座与钢梁焊接后，即可进行预应力拉索张拉。
1）张拉设备的选用：所有索都是张拉一次到位，不考虑摩擦力，索力一般为45t左右，故选用4台YCQ100千斤顶，就可满足快速施工及安全施工的需要。
2）第一榀试验架的张拉：选择第一根张弦梁拉索作为试验架，施工前用计算机仿真模拟张拉工况，以此作为指导试张拉的依据。
试张拉完成后，整理出各张拉技术参数的控制指标值，形成技术文件，用于指导正式张拉。
3）正式张拉：张拉设备在有资质试验单位的试验机上进行标定。油泵的油压表全部选用精度为0.4级的精密压力表，千斤顶与油压表配套校验，并作主被动标定。标定数据的有效期在6个月以内。
（3）施工控制目标
1）索力与变形双控，以控制变形为主
2）各阶段相邻杆件的内力应在安全范围内
（4）施工控制方法
1）施工管理措施
a.成立施工监控小组，主持索力、张弦梁标高、支座位移的工程控制。监控小组由设计代表、钢结构承包商专职的技术人员和固定的施工检测、检查人员和监理工程师组成。
b.制定完善的施工方案，严格按设计及施工工艺规定的各项要求施工。
c.在胎架拼装时，应严格保证精度，限制误差（按设计、监理要求）。
d.先期完成拼装张弦梁的全面测试工作，得到足够的数据、经验以指导后续张拉施工。
e.及时完成张拉、拆除胎架、屋面结构施工等各阶段的施工检测任务，提供准确、可靠的测试数据以作为施工控制的依据。
2）施工控制原则
a.张弦梁施工完成后的形状应符合设计要求，且拉索的应力应在设计要求的范围内，其它各杆件的应力应在安全范围内，这是施工控制的基本原则。根据本工程的特点，应以控制张弦梁的变形（形状）为主，控制索力为辅。
b.施工中，如发现索力误差较大，超出分析值的10％，应与设计、监理单位沟通，查明原因，及时纠正，尽量使两者均符合要求。
结论
截止目前，该工程的采光顶已全部安装完成并交付使用。通过实践证明该施工方法从前期的方案论证、施工准备，到后期的实施是完全经济合理的，科学可行的。在施工过程中虽然出现了一些如安装位置的准确性，焊接质量的缺陷，支座的安装等问题，但总体上讲还是成功的。通过此次工程的实践，将为我们今后类似的项目积累宝贵的经验。建议建筑师在今后的设计中增大排水坡度、减小玻璃的分格，这样有利于采光顶的防水、玻璃的安装、围护和更换。
参考文献：
[1]《玻璃幕墙工程技术规范 》JGJ102-2003 2003北京 中国建筑工业出版社 2003
[2]《建筑结构载荷规范》 GB 50009-2012 北京 中国建筑工业出版社 2012
[3]《钢结构焊接规范 》GB50611-2011 北京 中国建筑工业出版社 2011
[4]《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB50210-2011北京 中国建筑工业出版社 2011
[5]《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ 255-2012中国建筑工业出版社2012
论文作者:禹国英
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：桁架论文; 采光论文; 构件论文; 钢梁论文; 钢结构论文; 拉索论文; 轨道论文; 《基层建设》2017年第10期论文;