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摘 要：文章根据某机场二期航站楼的施工现场实际情况，结合钢结构与屋盖的自身特点，钢管桁架的安装采用了整体滑移法施工技术，取得了理想效果。
关键词：钢结构；钢管桁架；整体滑移
中图分类号：TU317 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）05-0039-02
引言
文中某机场二期航站楼屋面钢结构钢桁架梁施工中，依据屋面钢结构自身的特点以及现实情况，通过与其他类似结构的比较，再经过严谨的分析和计算，编制出合理的、可行的施工方案，不仅能够节约安装费用和缩短施工时间，还能够取得较好的社会效益和经济效益，而且为以后施工奠定了坚实的基础。
1 工程简介
在某机场二期航站楼中，16榀鹏翼形桁架组成了航站楼钢结构屋盖工程，该钢结构位于三排混凝土柱顶之上，并被柱帽支撑着，鹏翼形架有大约135m的投影长度，而且钢结构的基本截面是倒立的等腰三角形，其高和低的长度都是3m，上弦的最大标高和下弦的最低标高分别为25.436m和13.8m，使用的材质都是标准为20号或Q235B钢的高频焊管和无缝钢管，然后相贯线焊接，就构成了钢结构屋盖。另外，航站楼的钢结构大约有2800t重（包括面板），每个榀桁架大约有55t的重量，屋盖投影总面积为26325m2。
2 工程的特征
（1）钢结构截面的变化多样性。钢结构的截面大小从尺寸为1.5m×1.5m的悬挑和两侧部分到尺寸为3m×3m的中部部分，另外由于钢结构截面有不同的受力，这就要求有匹配的上弦管和下弦管的厚度，上弦管有六种，都是型号为φ245mm的无缝钢管，而下弦管一般有5种，都是型号为φ299mm的无缝钢管。
（2）钢结构各节点设计难度大，桁度要求苛刻，拼装难度较大。由于钢结构设计使用全部为相贯焊接的节点，加之杆件有21种，将无法避免地减少节点处的构造空间，而且设计要求节点的误差不能超过2mm，这就导致拼装难度的加大。
（3）与国内常见形式相比，结构有独特的受力形式。由于钢结构使用的叉柱帽杆支撑体系，不能采用从上到下的常规施工方式来安装钢结构。
（4）焊接量大，焊接检测困难。通常都使用二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊来焊接，焊接坡口的制备难度极大，加之设计要求进行UT探伤检测，目前国内没有相关的规定。
3 钢管桁架整体滑移施工准备
3.1 滑移轨道的设计安装与施工结果验算
经过反复地优化设计方案和验算之后，滑移轨道适合使用钢桁架轨道，钢桁架轨道一般是有上下弦的结构为双工字钢和槽钢腹板组合而成，在E、H轴支座处的滑移轨道侧翼加大面积钢管檩条翼缘，增强钢结构的侧向刚度，有利于降低桁架对该处滑移轨道产生的外推力。沿A、E、H轴通长布置滑移轨道，并延伸至15轴外侧。滑移轨道分段制作、安装，一个柱距为一段，固定在钢筋混凝土支承柱的预埋钢板上。滑移轨道示意见图1。
一般而言，施工阶段的结构承载力验算都是采用有限元设计软件SUPER-84，主要是为了验算桁架支座在A、H轴预偏对钢结构的影响。不同的荷载量、不一样的滑移单元、不同的施工条件下构件的稳定性、强度以及桁架的位移与下挠都会对钢结构产生影响。
3.2 桁架的稳定控制措施
3.2.1 桁架的横向稳定控制
桁架在胎架上进行安装时，处于水平方向的A、H轴的半圆球底座向内预偏，在放置时会出现水平侧移复位，主要因为由受到来自桁架重力的作用。在俯架单元滑移时，在A、E、H轴每个支座点的柱帽杆半圆球底板后加导向凹凸滚轮，主要是为了减小桁架的水平位移。另外，为了防止桁架的外涨，需要在每榀俯架的A轴和E轴之间用钢丝绳或水平拉杆牵拉。
3.2.2 桁架的整体稳定控制
在桁架单元滑移之前，需要增加一些支撑其滑移的支撑物，最好在其前后都增加支撑物，这样做的目的主要是增强其稳定性。在同一轴线位置上，水平方向上用一些大刚度檩条来焊接相互临近的帽杆底座和其对应的下弦杆，目的是让柱帽杆和桁架以及水平拉杆构成一个稳定性较好的三角形刚体。在各轴上面，需增设几个相互牵拉的牵挂点，使柱帽杆的拉力和牵挂点的部分牵拉力以及位于水平方向的拉杆的拉力减少，增加了钢结构的稳定性。
3.2.3 多头牵拉同步控制
桁架单元滑移使用的是同步牵拉技术，也就是在A、E、H轴上用3台卷扬机同步牵拉，由于在滑移时，三轴的牵引力和摩擦力会不同程度地阻碍其同步的进行，为解决这种情况，应采取如下措施：
使用3台改装过的JJM-10卷扬机，设计专用的控制柜，并且这三台改装过的卷扬机要不仅能够单独使用，而且也可以同时使用。另外，要在3条滑移轨道上设置刻度标尺，每一格尺寸标准为50mm，大格的标准为1m，一个控制单元的尺寸标准为柱距12.8m，如果3条轨道没有同步超出限值，立即使他们停止滑动。设计滑轮组机构，在使单绳牵拉力降低的同时，也使3台卷扬机牵拉力的差距减小。
4 钢桁架的整体滑移施工技术
4.1 滑移单元的构成
通常会将16榀桁架分为四个滑移单元，分别为2榀、4榀、5榀、5榀。由第15轴开始向第①轴方向牵拉，1～4榀为第一单元，5～9榀为第二单元，10～14榀为第三单元，15～16榀为第四单元。
4.2 滑移施工
4.2.1 试滑移
在拼装平台上，首先对第一单元2榀桁架进行一系列处理，包括拼装、焊接以及检测，在这些步骤完成以后，如果没有发生错误，其就可以在滑移轨道上落放了。增加安装前后支撑，使用规格为360×200×8钢管檩条与柱帽杆底座和底座相连接，组成刚性整体。 在钢结构滑移之前，首先应该开启卷扬机分闸系统，开启以后，可以牵动钢丝绳，使其紧绷，经过详细的检查以后，如果没有什么错误，就可以试滑移了。为了保障同步滑移，应该专人在3条滑移轨道上观察轨道的刻度标尺和出现的水平偏差，把观察到的数据及时地反馈给总控制台。在滑移12.8m之后，停止滑动，在AE、EH轴柱帽杆间加装钢丝绳夹紧。另外，接着滑移12.8m，将柱帽杆底板用限位卡的方式在13轴柱头准确定位确保之后桁架柱帽杆的拼装质量。
4.2.2 第一单元滑移
（1）在拼装平台上进行第3榀桁架的拼装、焊接、检测，通过柱帽柱、檩条与前2榀桁架组成整体后落放在轨道上。
（2）拆除前2端桁架的后支撑。
（3）在柱帽杆半圆球底座间加装口360×200×8钢管檩条连接，布设牵拉系统。
（4）将第3榀俯架滑移一个柱距，在12轴处准确定位，让出拼装平台。
（5）拼装第4榀桁架，与前3榀俯架构成第一滑移单元，进行长距离滑移，每滑移2个柱距调整一次钢丝绳、滑轮组，直至滑移到③轴位置。
（6）除前支撑，将牵拉点调整至后三榀衔架柱帽杆底座板处，重新布设钢丝绳、滑轮组。
（7）将第一滑移单元顶推到设计位置，准确无误后按设计要求固定支座，割除轨道，安装屋面板等。
4.2.3 其余单元滑移
二、三单元滑移与第一单元基本相同，第四单元即第15榀、16榀桁架在拼装平台上拼装、焊接、检测后，直接落放就位，其安装偏差控制在允许范围内后，固定支座，割除轨道，安装屋板等。
4.3 滑移过程结构应力监控
滑移可以说是一个动态系统，滑移过程中的情况可能和使用阶段的情况有很大差别，譬如荷载的情况、受到的约束条件以及力学模型等。因此，对滑移过程结构应力进行监控是必要的，也是应当的，这样做可以检验滑移施工是否合乎要求，并能够防止出现一些不确定因素对结构产生的破坏。
选出极具代表性的10～12榀三榀桁架由12～13轴12.8m的滑移单元作为测试对象，进行第l2榀桁架落放应力测试，以及第1l、l2榀桁架滑移过程的应力测试。在最具代表性的10～12榀桁架60m跨的下弦杆、腹杆、柱帽杆、滑移轨道下弦及半圆球底座水平拉杆处布设24个测点，在测点中心的平台上设l个测控台。采用日本产TV08数据采集系统配彩色喷墨打印机，单向应变片若干。
测试步骤：
①测点处贴好应变片，封胶固定，用电源线引向测试监控台，编号并接通数据采集系统。
②测试第12榀桁架落放后各测点的应力值，符合设计计算值后开始滑移。
③进行滑移全过程的应力监控，计算机控制系统每30s自动采集一组数据，如发现应力值超过限定值，停滑调整。
从现场测试结果看，桁架在滑移过程中应力绝对值变化最大约占屈服强度设计值的13%左右，且滑移到位后桁架构件应力值恢复较好。
4.4 滑移过程位移计算机监控
滑移过程是一个连续的运动过程，为了提高监控精度，本工程采用计算机位移监控系统进行了滑移全过程的位移、牵拉点同步、支座水平偏移的测量控制。
在滑移单元的前方安置一个观测台，在牵挂点的附近设3个观测点，观测台上安置l台瑞士产莱卡TC2000全站仪，每个观测点处安1个棱镜。进行从开滑到停滑的全过程监控，间隔30s扫描1次，测出3点的同步偏差，水平位移轨迹以及高程变化线，如发现观测参数超过限定值，停滑调整。通过测试发现滑移过程的偏差均小于限定值。
5 结语
随着我国经济的迅猛发展，我国的建筑业也得到了快速发展，开始向大型化、综合化发展，促进了钢结构设计施工水平的快速提高，增加了建筑造型的多样化，各种新的样式在不断涌现。文中工程钢结构整体滑移法施工技术的成功应用，不仅开拓了施工工艺的新领域，也为建造类似工程奠定了基础。
参考文献
[1] 黄明鑫.大型张弦梁结构的设计与施工[M].济南：山东科学技术出版社，2005.
[2] 罗尧治.大跨度储煤结构设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2007.
[3] 倪义刚，郑宇.轻型钢结构设计施工资料集成[M].北京：中国电力出版社，2006.
（编辑：蒋东旭）
关键词：钢结构；钢管桁架；整体滑移
中图分类号：TU317 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）05-0039-02
引言
文中某机场二期航站楼屋面钢结构钢桁架梁施工中，依据屋面钢结构自身的特点以及现实情况，通过与其他类似结构的比较，再经过严谨的分析和计算，编制出合理的、可行的施工方案，不仅能够节约安装费用和缩短施工时间，还能够取得较好的社会效益和经济效益，而且为以后施工奠定了坚实的基础。
1 工程简介
在某机场二期航站楼中，16榀鹏翼形桁架组成了航站楼钢结构屋盖工程，该钢结构位于三排混凝土柱顶之上，并被柱帽支撑着，鹏翼形架有大约135m的投影长度，而且钢结构的基本截面是倒立的等腰三角形，其高和低的长度都是3m，上弦的最大标高和下弦的最低标高分别为25.436m和13.8m，使用的材质都是标准为20号或Q235B钢的高频焊管和无缝钢管，然后相贯线焊接，就构成了钢结构屋盖。另外，航站楼的钢结构大约有2800t重（包括面板），每个榀桁架大约有55t的重量，屋盖投影总面积为26325m2。
2 工程的特征
（1）钢结构截面的变化多样性。钢结构的截面大小从尺寸为1.5m×1.5m的悬挑和两侧部分到尺寸为3m×3m的中部部分，另外由于钢结构截面有不同的受力，这就要求有匹配的上弦管和下弦管的厚度，上弦管有六种，都是型号为φ245mm的无缝钢管，而下弦管一般有5种，都是型号为φ299mm的无缝钢管。
（2）钢结构各节点设计难度大，桁度要求苛刻，拼装难度较大。由于钢结构设计使用全部为相贯焊接的节点，加之杆件有21种，将无法避免地减少节点处的构造空间，而且设计要求节点的误差不能超过2mm，这就导致拼装难度的加大。
（3）与国内常见形式相比，结构有独特的受力形式。由于钢结构使用的叉柱帽杆支撑体系，不能采用从上到下的常规施工方式来安装钢结构。
（4）焊接量大，焊接检测困难。通常都使用二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊来焊接，焊接坡口的制备难度极大，加之设计要求进行UT探伤检测，目前国内没有相关的规定。
3 钢管桁架整体滑移施工准备
3.1 滑移轨道的设计安装与施工结果验算
经过反复地优化设计方案和验算之后，滑移轨道适合使用钢桁架轨道，钢桁架轨道一般是有上下弦的结构为双工字钢和槽钢腹板组合而成，在E、H轴支座处的滑移轨道侧翼加大面积钢管檩条翼缘，增强钢结构的侧向刚度，有利于降低桁架对该处滑移轨道产生的外推力。沿A、E、H轴通长布置滑移轨道，并延伸至15轴外侧。滑移轨道分段制作、安装，一个柱距为一段，固定在钢筋混凝土支承柱的预埋钢板上。滑移轨道示意见图1。
一般而言，施工阶段的结构承载力验算都是采用有限元设计软件SUPER-84，主要是为了验算桁架支座在A、H轴预偏对钢结构的影响。不同的荷载量、不一样的滑移单元、不同的施工条件下构件的稳定性、强度以及桁架的位移与下挠都会对钢结构产生影响。
3.2 桁架的稳定控制措施
3.2.1 桁架的横向稳定控制
桁架在胎架上进行安装时，处于水平方向的A、H轴的半圆球底座向内预偏，在放置时会出现水平侧移复位，主要因为由受到来自桁架重力的作用。在俯架单元滑移时，在A、E、H轴每个支座点的柱帽杆半圆球底板后加导向凹凸滚轮，主要是为了减小桁架的水平位移。另外，为了防止桁架的外涨，需要在每榀俯架的A轴和E轴之间用钢丝绳或水平拉杆牵拉。
3.2.2 桁架的整体稳定控制
在桁架单元滑移之前，需要增加一些支撑其滑移的支撑物，最好在其前后都增加支撑物，这样做的目的主要是增强其稳定性。在同一轴线位置上，水平方向上用一些大刚度檩条来焊接相互临近的帽杆底座和其对应的下弦杆，目的是让柱帽杆和桁架以及水平拉杆构成一个稳定性较好的三角形刚体。在各轴上面，需增设几个相互牵拉的牵挂点，使柱帽杆的拉力和牵挂点的部分牵拉力以及位于水平方向的拉杆的拉力减少，增加了钢结构的稳定性。
3.2.3 多头牵拉同步控制
桁架单元滑移使用的是同步牵拉技术，也就是在A、E、H轴上用3台卷扬机同步牵拉，由于在滑移时，三轴的牵引力和摩擦力会不同程度地阻碍其同步的进行，为解决这种情况，应采取如下措施：
使用3台改装过的JJM-10卷扬机，设计专用的控制柜，并且这三台改装过的卷扬机要不仅能够单独使用，而且也可以同时使用。另外，要在3条滑移轨道上设置刻度标尺，每一格尺寸标准为50mm，大格的标准为1m，一个控制单元的尺寸标准为柱距12.8m，如果3条轨道没有同步超出限值，立即使他们停止滑动。设计滑轮组机构，在使单绳牵拉力降低的同时，也使3台卷扬机牵拉力的差距减小。
4 钢桁架的整体滑移施工技术
4.1 滑移单元的构成
通常会将16榀桁架分为四个滑移单元，分别为2榀、4榀、5榀、5榀。由第15轴开始向第①轴方向牵拉，1～4榀为第一单元，5～9榀为第二单元，10～14榀为第三单元，15～16榀为第四单元。
4.2 滑移施工
4.2.1 试滑移
在拼装平台上，首先对第一单元2榀桁架进行一系列处理，包括拼装、焊接以及检测，在这些步骤完成以后，如果没有发生错误，其就可以在滑移轨道上落放了。增加安装前后支撑，使用规格为360×200×8钢管檩条与柱帽杆底座和底座相连接，组成刚性整体。 在钢结构滑移之前，首先应该开启卷扬机分闸系统，开启以后，可以牵动钢丝绳，使其紧绷，经过详细的检查以后，如果没有什么错误，就可以试滑移了。为了保障同步滑移，应该专人在3条滑移轨道上观察轨道的刻度标尺和出现的水平偏差，把观察到的数据及时地反馈给总控制台。在滑移12.8m之后，停止滑动，在AE、EH轴柱帽杆间加装钢丝绳夹紧。另外，接着滑移12.8m，将柱帽杆底板用限位卡的方式在13轴柱头准确定位确保之后桁架柱帽杆的拼装质量。
4.2.2 第一单元滑移
（1）在拼装平台上进行第3榀桁架的拼装、焊接、检测，通过柱帽柱、檩条与前2榀桁架组成整体后落放在轨道上。
（2）拆除前2端桁架的后支撑。
（3）在柱帽杆半圆球底座间加装口360×200×8钢管檩条连接，布设牵拉系统。
（4）将第3榀俯架滑移一个柱距，在12轴处准确定位，让出拼装平台。
（5）拼装第4榀桁架，与前3榀俯架构成第一滑移单元，进行长距离滑移，每滑移2个柱距调整一次钢丝绳、滑轮组，直至滑移到③轴位置。
（6）除前支撑，将牵拉点调整至后三榀衔架柱帽杆底座板处，重新布设钢丝绳、滑轮组。
（7）将第一滑移单元顶推到设计位置，准确无误后按设计要求固定支座，割除轨道，安装屋面板等。
4.2.3 其余单元滑移
二、三单元滑移与第一单元基本相同，第四单元即第15榀、16榀桁架在拼装平台上拼装、焊接、检测后，直接落放就位，其安装偏差控制在允许范围内后，固定支座，割除轨道，安装屋板等。
4.3 滑移过程结构应力监控
滑移可以说是一个动态系统，滑移过程中的情况可能和使用阶段的情况有很大差别，譬如荷载的情况、受到的约束条件以及力学模型等。因此，对滑移过程结构应力进行监控是必要的，也是应当的，这样做可以检验滑移施工是否合乎要求，并能够防止出现一些不确定因素对结构产生的破坏。
选出极具代表性的10～12榀三榀桁架由12～13轴12.8m的滑移单元作为测试对象，进行第l2榀桁架落放应力测试，以及第1l、l2榀桁架滑移过程的应力测试。在最具代表性的10～12榀桁架60m跨的下弦杆、腹杆、柱帽杆、滑移轨道下弦及半圆球底座水平拉杆处布设24个测点，在测点中心的平台上设l个测控台。采用日本产TV08数据采集系统配彩色喷墨打印机，单向应变片若干。
测试步骤：
①测点处贴好应变片，封胶固定，用电源线引向测试监控台，编号并接通数据采集系统。
②测试第12榀桁架落放后各测点的应力值，符合设计计算值后开始滑移。
③进行滑移全过程的应力监控，计算机控制系统每30s自动采集一组数据，如发现应力值超过限定值，停滑调整。
从现场测试结果看，桁架在滑移过程中应力绝对值变化最大约占屈服强度设计值的13%左右，且滑移到位后桁架构件应力值恢复较好。
4.4 滑移过程位移计算机监控
滑移过程是一个连续的运动过程，为了提高监控精度，本工程采用计算机位移监控系统进行了滑移全过程的位移、牵拉点同步、支座水平偏移的测量控制。
在滑移单元的前方安置一个观测台，在牵挂点的附近设3个观测点，观测台上安置l台瑞士产莱卡TC2000全站仪，每个观测点处安1个棱镜。进行从开滑到停滑的全过程监控，间隔30s扫描1次，测出3点的同步偏差，水平位移轨迹以及高程变化线，如发现观测参数超过限定值，停滑调整。通过测试发现滑移过程的偏差均小于限定值。
5 结语
随着我国经济的迅猛发展，我国的建筑业也得到了快速发展，开始向大型化、综合化发展，促进了钢结构设计施工水平的快速提高，增加了建筑造型的多样化，各种新的样式在不断涌现。文中工程钢结构整体滑移法施工技术的成功应用，不仅开拓了施工工艺的新领域，也为建造类似工程奠定了基础。
参考文献
[1] 黄明鑫.大型张弦梁结构的设计与施工[M].济南：山东科学技术出版社，2005.
[2] 罗尧治.大跨度储煤结构设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2007.
[3] 倪义刚，郑宇.轻型钢结构设计施工资料集成[M].北京：中国电力出版社，2006.
（编辑：蒋东旭）