王新
龙信建设集团有限公司珠海分公司 广东珠海 519000
摘要：仁恒滨海中心B标段屋顶钢结构采用5榀大跨度异形箱式钢梁现场液压顶推滑移组合拼装而成，单榀箱式钢梁最大重量约为108吨，最大跨度为52米，安装高度为133米，钢梁之间通过连系梁和组合桁架连接形成一个稳定的空中帆型钢结构造型。
关键词：仁恒滨海中心；空中大跨度；帆型箱式钢梁；液压顶推滑移安装
1.工程概况
仁恒滨海中心B标段项目由4栋33层高层住宅组成，每栋楼屋顶均有一个帆型的钢结构造型，单栋楼顶钢结构用钢量约 650t，4栋楼总用钢量为2600吨。主构件各由5榀箱型钢梁和连系梁及组合桁架组成。箱型钢梁翼缘板和腹板均为38mm厚钢板.其中，ZGJ1截面为1.5m×0.6m，箱型梁1210kg/m，ZGJ2截面为1.5m×0.8m箱型梁 1330kg/m.单榀钢梁最大重量约 108t，最大跨度为 52m。两端支座分别设在建筑屋顶南北两侧的 800 厚楼板面。顶部安装高度为133米，钢架相对高度约为 20m。具体造型见下图：
2.安装方案施工部署与组织实施
2.1技术准备
根据本工程的实际情况分析确定，屋面钢结构安装将不同于传统的钢结构安装模式，特别是类似于本项目的钢结构仍采用高空散件拼装弊端很多，一是节点多，焊接工程量大，二是构件高空就位精度差，安装质量难以保证，其次是搭建满堂脚手架的工程量大，从经济成本和效益上考虑也不合理，更主要会很大程度影响屋顶其他工序的施工。故采用局部钢结构整体滑移的安装方案。其具体方法是在屋顶结构靠塔吊侧设置宽4.8m、长约50m和与钢架底胎架同标高的拼装平台，利用塔吊，在此平台上分节组装钢架；在垂直方向两侧外边缘800mm厚钢筋混凝土板梁上分别设两组滑道。考虑其受力，在每侧原有各钢筋混凝土面上增设预埋件；在钢架中部的垂直方向的支架上增设一组滑道，提高构件滑移时的稳定性，在滑道设置三套液压推顶式行程为600mm千斤顶设备，三串一，由1台中央液压泵源系统控制，采用液压同步水平顶推钢架。4栋楼流水施工，缩短工期，保证安装质量。
2.2安装工艺流程
安装预埋件——铺设路轨——支架、胎架安装——刚架ZGJ1分段安装——安装顶推器——滑移刚架ZGJ1——刚架ZGJ1a分段安装——梁架间构件安装——滑移刚架ZGJ1单元——刚架ZGJ2分段安装——滑移刚架ZGJ2——梁架间构件安装——刚架ZGJ2a梁分段安装—梁架间构件安装——油漆修补——拆卸支架路轨——转运至第二栋施工现场
2.3安装过程图示（以一栋楼为示例）
支架上安装ZGJ-1，并在外侧安装ZGJ-1下半段 滑移已安装的ZGJ-1，安装第二榀ZGJ-1
滑移已安装的第二榀ZGJ-1 外侧安装第二榀ZGJ-1下半节，滑移上部钢架
安装两榀钢架连梁、桁架，滑移至设计位置施焊 在支架外侧安装最外侧的ZGJ-2
向前滑移ZGJ-2至设计位置 安ZGJ-1与ZGJ-2连梁和桁架，安第二榀ZGJ-2
安装ZGJ-2与ZGJ-2之间的连梁和桁架 安装第三榀ZGJ-2并安装连梁和桁架
3.滑移方案
3.1滑道及液压推顶设备设计
3.1.1方案选择
本工程钢架结构自重较重，并且各组合钢架的滑行方向均为直线型，滑行过程无上、下坡道，结构滑行过程较为简单，其滑移方案将采用滑块结构形式进行滑移。
3.1.2滑道设计
（1）滑道布置及结构形式设计
滑道在整个水平推顶中起承重导向和横向限制滑板水平位移的作用。对于单榀钢架而言，共设置3道滑道，滑移将以屋顶800mm厚板梁作为滑移支撑，滑道主要布置于屋顶表面，并通长进行布置，滑道采用150X150H钢进行设置，其槽口向上，H钢下表面通过间断焊固定于屋面专门用于滑移预埋件上。考虑到钢架在落架过程中，须拆除下部滑道，故各钢架之间的滑道划分成若干段通过临时连接进行组合，并保证各接头之间滑道之间的光顺，以确保组合梁在滑移过程中牵引稳定性。滑道结构形式见下图所示：
两侧滑槽安装示意图
中间支架滑槽安装示意图
（2）滑道安装精度要求
为保证滑道底面的水平度，降低滑动摩擦系数，滑道支撑混凝土上表面必须保证光顺平整，对于焊接接头处的焊缝要求打磨平整，各滑道安装接头处槽钢上表面应打磨光顺，确保在滑移过程中稳性，以防止跳动。
（3）滑道安装工艺要求
滑移轨道结构在屋面钢结构滑移过程中，起到承重、导向和横向限制支座水平位移的作用。滑移轨道中心线应尽量与钢架支座中心线重合，以减小滑移过程中桁架支座因受到偏心力而产生不利影响。
滑移轨道选用150X150热轧H钢，材质为Q235B，H型钢槽口向下部分按间距500mm焊接12mm 厚筋板，利用滑移轨道的侧挡板与预埋件固定。轨道的侧挡板采用规格为-12×50×75mm的钢板，在滑移轨道两侧对称设置，间距为1000mm，起到对H 钢翼缘加固、以及抵抗滑移支座处可能侧向推力的作用。
3.1.3滑块设计
利用钢架梁38mm厚翼缘板设置4块滑块，每侧2个，中间钢架中部支架顶设置1组滑移装置，本工程共设置3个滑移工位，故滑块总计7个。两侧滑块设置成“雪橇”式，并将其前部制作成带一定弧度的型式。通过以上设计，可以有效防止滑移支座因滑道不平整卡住——“啃轨”的情况出现。
3.1.4顶推点形式
液压顶推器前端通过销轴与被推移构件上的耳板进行连接固定，用以传递水平滑
移顶推力。连接耳板厚度为20mm，材质Q345B。本工程中，连接耳板预装在滑移支座底部附近，每个顶推点设置两块连接耳板，连接耳板分别与钢架翼板焊接连接，焊缝高度为8mm。
3.1.5滑道安装要求
本工程中单条滑道的长度约为15m，为保证滑道内表面的水平度，减少滑移过程中的阻碍、降低滑动摩擦系数，滑道在铺设时，应做到：
（1）滑道H 钢在安装时，其下表面与预埋件及滑移梁上表面间的间隙应尽量用薄钢板垫实；
（2）滑道中线与滑移大梁中心线偏移度控制在±3mm 以内；
（3）滑道两端标高偏差控制在2mm 以内；
（4）滑道槽钢在滑移之前应涂抹黄油润滑。
4.顶推液压设备选配及顶推方案
4.1总体控制原则
（1）满足屋面钢结构各顶推点理论滑移反力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀；
（2）尽量保证每台液压泵源系统驱动的液压设备数量相等，油管长度一致，减小延迟效应；
（3）在总体控制时，要认真考虑液压同步滑移系统的安全性和可靠性，降低工程风险。
4.2滑移同步控制策略
控制系统根据一定的控制策略和算法实现对屋面钢结构整体滑移的同步控制和荷载控制。在滑移过程中，从保证结构安全角度来看，应满足以下要求：
（1）应尽量保证各个滑移顶推点的液压滑移设备配置系数基本一致；
（2）应保证滑移结构的稳定，以便滑移单元结构能正确就位，也即要求各个顶推点滑移过程中能够保持一定的同步性。
根据以上要求，制定如下的控制策略：将每次滑移集群的5 台液压顶推器中的一台（主令点）的滑移速度和行程位移值设定为标准值，作为同步控制策略中速度和位移的基准。在中央控制泵的控制下，其余4 台液压顶推器分别以各自的位移量来跟踪比对主令点，根据两点间位移量之差ΔL进行动态调整，保证各顶推点在滑移过程中始终保持同步。通过两点确定一条直线的理论，保证屋面钢结构分组在整个滑移过程中的同步性和稳定性。
5.液压顶推滑移系统调试
5.1调试前的检查工作
（1）顶推点及从动滑移点的临时措施结构状态检查；
（2）屋面钢结构加固检查；
（3）滑道内杂物是否清楚、黄油是否涂抹；
（4）对滑移过程可能产生影响的障碍物检查、清除。
5.2系统调试
液压顶推滑移系统安装完成后，按下列步骤进行调试：
（1）检查液压泵站上所有阀或油管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态；
（2）检查液压泵站控制柜与液压顶推器之间电源线、通讯电缆的连接是否正确；
（3）检查液压泵站与液压顶推器主油缸之间的油管连接是否正确；
（4）系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确；
（5）在液压泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和液压顶推器编号是否对应；
（6）检查行程传感器，使就地控制盒中相应的信号灯发讯；
（7）滑移前检查：启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压顶推器主油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；
（8）检查截止阀能否截止对应的油缸。
5.3分级加载试滑移
待液压顶推系统设备检测无误后开始试滑移。经计算，确定液压顶推器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。开始试滑移时，液压顶推器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%、80%、90%、95%、100%。
屋面钢结构滑移单元刚开始有移动时暂停顶推作业，保持液压顶推设备系统压力。对液压顶推器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全绝无问题的情况下，才能开始正式顶推滑移。
5.4滑移过程控制要点
（1）在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场滑移作业总指挥检查并发令后，才能进行正式进行滑移作业；
（2）在液压滑移过程中，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况等，并认真做好记录工作；
（3）在滑移过程中，测量人员应通过钢卷尺配合测量各牵引点位移的准确数值，以辅助监控滑移单元滑移过程的同步性；
（4）滑移过程中应密切注意滑道、液压顶推器、液压泵源系统等的工作状态；
（5）现场各作业人员要确保信号畅通，统一指挥。
液压滑移专业现场组织体系如下所示：
5.5主要液压系统设备
本工程中液压同步滑移施工的主要设备见下表
主要液压滑移设备表
序号名称规格型号设备单重数量
1液压泵源系统3kwx4ZB4-50098Kg1台
2液压顶推器100tYDT1000-600150Kg5台
3重型搬运小坦克30tCPM3060Kg8台
5.6顶推设备设计
（1）滑移单元钢架单榀重量约100t，悬梁及联系梁重量约20t；
（2）对组合滑移单元而言：每榀共5个支撑支座，单个支点处支座最大垂直反力为100／5=20t，安装滑移滑板与滑道H钢之间的滑动摩擦系数设计值约O．13---0．15。此值参考类似工程实测值和试验值；
（3）单个滑板所需最大推顶力：F=0．15×40=6t；
（4）每榀组合单元滑移所需推顶力为：FG=F×5=6×5=30t；
（5）每榀组合单元共设置两道推顶设备，故每道设备的推顶力为30／2=15t左右；
（6）推顶设备满载牵引能力100t，实际推顶力最大l5t，设备附加安全系数6。该安全系数完全满足安全需要。
5.7同步液压推顶设备优点
采用液压爬行器作为滑移驱动设备，液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行．其工作原理为：楔型夹块具有单向自锁作用，当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。
采用此设备进行同步滑移施工，具有以下优点：
（1）滑移设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件、设备水平滑移；
（2）抛弃传统反力架，采用夹紧器夹紧轨道，充当自动移位反力架进行推移；
（3）可多点推拉，分散对下部支承结构的水平载荷；
（4）推移反力作用点距离滑移支座支承点很近，对轨道安装要求低；
（5）液压爬行器与被推移物刚性连接，传力途径直接，就位准确性高；
（6）工作可靠性好，故障率低；
（7）液压爬行器具有逆向运动自锁性，使滑移过程十分安全，构件可以在滑移过程中的任意位置长期可靠锁定；
（8）设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强；
（9）在本工程中，滑移水平推移速度约5m／h。
6.预滑移
液压滑移设备系统安装完成后，先进行系统调试，各项工序都已就绪且经检查无误，开始推进屋盖滑移。
初始滑移单元为第一榀最外缘ZGJ1 钢架，重约100 吨，加载步骤按照爬行器最初加压为所需压力的40％、60％、80％，在一切都稳定的情况下，可加到100％。在钢架刚开始有位移后暂停。全面检查各设备运行正常情况：爬行器夹紧装置、滑移轨道及桁架受力等的变化情况。在一切正常情况下可正式开始滑移。
7.正式滑移
7.1液压滑移安全措施
（1）根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，由此控制爬行器最大输出推力，保证整个滑移设施的安全；
（2）在滑移过程中，测量人员应通过钢卷尺配合测量各滑移点位移的准确数值；
（3）控制系统通过传感器反馈距离信号，控制两组爬行器误差在10mm 内，从而控制整个桁架的同步滑移；
（4）滑移钢架基本无横向水平力，且滑移工况下钢架支座受力计算为安全，钢架对应轨道位置设横向挡块，整个滑移过程是安全可靠的；
（5）爬行器为液压系统，通过流量控制，爬行器的启动、停止加速度几乎为零，对轨道的冲击力很小。
7.2滑移过程观测
（1）观测同步位移传感器，监测滑移同步情况；
（2）支座与轨道卡位状况；
（3）爬行器夹紧装置与轨道夹紧状况；
（4）累积一次时，推进力变换值是否正常；
8.结语
通过相关的组织、技术、质量、安全等保证措施，顺利完成了仁恒滨海中心B标段屋顶空中大跨度帆型箱式钢梁液压顶推滑移安装施工任务，并丰富了钢结构施工和管理中的技术知识与水平，积累相关施工经验。
参考文献
[1] 《钢结构设计手册》（第三版）中国建筑工业出版社
[2] 《钢结构设计规范》GB50017—2003
[3] 《建筑钢结构设计》刘锡良、陈志华主编.天津大学出版社.2004.3
[4] 《钢结构施工质量及验收规范》GB50205—2001
论文作者:王新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/16
标签：滑道论文; 液压论文; 钢架论文; 钢结构论文; 支座论文; 设备论文; 轨道论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;