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利用周轉鋼梁的大跨度鋼桁架累積滑移技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創效推廣應用技術名錄
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（七十八）利用周轉鋼梁的大跨度鋼桁架累積滑移技術
1. 技術背景
隨著城市經濟的快速發展，房屋建筑更加注重提升整體品質與美觀度，在對既有建筑的整體上
蓋的工程中，采取大跨度鋼結構桁架的結構形式越來越多。
目前既有建筑的整體上蓋工程，施工場地狹小，建筑日常運維不能影響，大跨度鋼桁架構件截
面大、噸位重，面對以上等不利情況，常規鋼結構安裝方式，如原位吊裝、分段安裝、整體吊裝、
整體提升、高空散拼無法進行，綜合考慮采取累計滑移方式。
目前常規滑移軌道下方的支撐結構普遍采取的是臨時措施，即利用H型鋼梁、H型鋼支撐與原結
構連接，待滑移后拆除。這種措施成本高不夠經濟合理，實際上，可充分利用原結構，將桁架梁下
弦用作軌道支撐周轉使用，待滑移后恢復安裝至原位。
本篇結合平江時代污水泵站上蓋項目利用周轉鋼梁鋼桁架累積滑移的成功應用，總結形成此工
法，該技術目前已申請國家專利，可以為后續類似工程提供參考。
2. 技術簡介
（1）將上蓋屋面鋼桁架劃分為6個滑移單元，每個滑移單元包含1組HJ1及桁架連接梁，分別在
標高+12.626m的3-A軸、3-C軸現有的鋼框梁結構上部和滑移胎架上各鋪設1條通長的滑移軌道，共計
2條，單條滑移軌道的長度約為52m，每條滑移軌道上布置2組頂推點，每個頂推點配置1臺XY-PY-100
型液壓爬行器，共計4臺。
說明：圖中“ ”為頂推點,每個頂推點均為1臺爬行器。
上蓋屋面鋼桁架滑移單元劃分圖滑移軌道及頂推點布置圖
（2）在泵站污水處理池東側（結構的3-7～3-9軸線之間）搭設9m寬的臨時支撐架，在支撐架頂
部，分段拼裝桁架單元，利用液壓千斤頂在滑移軌道上同步頂推的方式自東向西（從3-7軸向3-1軸）
滑移。
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臨時支撐立面圖
（3）上蓋屋面鋼桁架上下弦桿需要在提升前預制分段，滑移到位后，在高空安裝后裝段，根據
滑移單元區域進行分段。
（a）3-1軸線桁架分段圖(b)3-2軸線桁架分段圖
(c)3-3軸線桁架分段圖(d)3-4軸線桁架分段圖
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(e)3-5軸線桁架分段圖(f)3-6軸線桁架分段圖
(g)3-7軸線桁架分段圖
桁架分段圖
3. 適用范圍
本工法主要適應以下情況：
（1）受施工條件限制影響，材料和機具不能方便運輸，場地狹小；
（2）由于現場施工組織或其他要求，吊裝工作被限定于特定區域內；
（3）跨度大、結構高的鋼桁架滑移安裝施工。
4. 施工工藝流程及操作要點
4.1 施工工藝流程
（1）工藝流程示意圖
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第一步：安裝滑移軌道及拼裝臨時支撐架;
第二步：在拼裝臨時支撐架上拼裝滑移單元一，并在滑移單元一前端安裝液壓滑移頂推系統；
第三步：利用液壓同步頂推滑移系統將滑移單元一整體頂推6.9m后，暫停滑移；
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第四步：在拼裝臨時支撐架上拼裝滑移單元二，并與滑移單元一連成整體；
第五步：按照前序方法將滑移單元二、三累積拼裝及累積整體滑移到位后，并在滑移單元三主桁架位
置安裝液壓滑移頂推系統；
第六步：繼續按照上述步驟將滑移單元四～滑移單元六滑移到設計位置；
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第七步：拼裝剩余拼裝單元，拆除臨時措施，完成屋面鋼結構的安裝
工藝流程圖
（2）利用原結構，采用鋼柱頂增設牛腿，將封邊桁架下弦梁先安裝在柱頂作為墊梁（滑移梁）
使用，滑移結束后拆除恢復至封邊桁架下弦原位，實現原結構鋼梁的周轉使用。
墊梁（滑移梁）效果示意圖
墊梁（滑移梁）臨時加固措施示意圖
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滑移臨時措施效果圖
吊掛結構立面布置立面圖
1-1剖面圖
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2-2剖面圖
4.2 施工操作要點
4.2.1 施工準備
（1）施工前項目技術負責人應按方案設計要求向施工人員做技術和安全交底，確保項目管理人員及
施工作業班組明確利用滑移裝置的大跨度鋼結構分段滑移施工工法施工要點、質量與安全保證措施，確保施
工質量、安全。
（2）根據施工方案，提前準備鋼板、鋼軌、工字鋼、H 型鋼、爬行器、高壓油管、計算機控制系
統、螺旋式千斤頂、二保焊機、液壓泵源系統、汽車吊等材料、機具的采購及租賃并針對需要加工焊
接制作預埋件、加勁板、壓板、分配梁等。
4.2.2 鋼柱和桁架分段及吊裝驗算
（1）鋼柱及桁架分段：
泵房鋼結構Y方向的鋼桁架采用散件運輸至現場，地面拼裝成三段吊裝單元進行吊裝；X方向鋼
桁架采用散件運輸至現場，散件進行吊裝。連廊鋼結構的鋼桁架采用散件運輸至現場，以鋼柱為分
界點地面拼裝成整段進行吊裝。
泵站上蓋桁架構件分段圖
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消防疏散連廊鋼桁架分段圖
泵房鋼桁架弦桿對接節點圖
泵房鋼桁架與鋼柱對接節點
連廊桁架對接節點
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（2）泵站上蓋桁架吊裝驗算:
泵房上蓋鋼桁架的分三段進行吊裝，分段后單元重量分別為29.7噸、27.4噸和30.7噸。結合現
場實際情況和特點，單元3為最不利吊裝單元，吊裝單元長度為16.8米，構件重約30.7噸，吊索具等
考慮2噸，合計總重約為32.7噸。采用350噸汽車吊進行吊裝，主臂長度為36.1米，吊車作業半徑約
22米，吊車起重量為45噸>32.7噸，滿足吊裝要求。
圖5.2.2-6 泵房桁架分段吊裝分析平面圖
圖5.2.2-7 泵房桁架分段吊裝分析立面圖
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吊裝分析匯總表
區域單元編號
構件重量
（t）
考慮吊索具等
總重（t）
吊裝半徑
（m）
額定起重量（t） 吊裝機械
泵站
上蓋
GZ1 20 22 10 26.5 80噸汽車吊
GZ2 7.7 9.7 10 26.5 80噸汽車吊
桁架單元1 29.7 31.7 22 45 350噸汽車吊
桁架單元2 27.4 29.4 22 45 350噸汽車吊
桁架單元3 30.7 32.7 22 45 350噸汽車吊
（3）吊次分析及設備選型，根據本項目鋼結構工程的施工需要，采用的吊裝機械設備和進場計
劃見下表：
吊裝機械設備和進場計劃表
序號服務區域設備名稱規格型號單位數量
1 桁架吊裝汽車吊QAY350 臺1
2 鋼柱吊裝汽車吊ZTC800V 臺1
3 拼裝、吊裝汽車吊QY25VF 臺2
4.2.3 臨時措施驗算
（1）計算模型
鋼結構計算模型示意圖
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（2）臨時措施應力
臨時措施應力比云圖
桿件最大應力值為0.77< 1，滿足規范安全性要求。
（3）臨時措施變形
臨時措施變形示意圖
Z向最大變形為-14mm，X向最大變形為卸載后12mm，Y向最大變形為卸載后35mm，滿足規范安全
性要求。滑移時考慮風壓0.45kN/m²（50年一遇），風荷載取值較大，根據《鋼結構設計標準》
（GB50017-2017），支柱水平位移為L/400，L為受彎構件跨度（對懸臂梁和伸臂梁為懸臂長度的2
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倍），13800/400=34.5mm。
（4）結論
由以上分析可知，桁架鋼結構豎向位移最大值為31mm，結構最大應力比為0.55，位移和應力值
均滿足規范要求。
根據《鋼結構設計標準》（GB50017-2017），本工程鋼結構撓度控制在L/400以內（L為鋼結構
跨度）。承載力極限狀態荷載效應組合下的最大設計應力比0.8。
臨時措施驗算：最大應力0.78，豎向變形最大14mm，水平變形最35mm，滿足滑移工況要求。
綜上，結構在整個滑移過程中位移和應力滿足規范要求。
5. 材料與設備（參考廠家）
5.1 材料
表5.1-1 主要施工材料匯總表
序號類型規格單位數量重量(噸） 使用部位備注
1 錨栓定位板10mm鋼板張/ 0.5 錨栓定位制作
2 地面胎架主體HM194*150*6*9 噸5 5 桁架拼裝購買
3 路基板5.5*1.3*0.14m 塊4 / 汽車吊支腿租賃
4 安全通道C14a、L100*5 噸2 2 水平垂直安全措施制作
5 鋼爬梯L50*5、Ф12圓鋼副20 4 登高安全措施制作
6 操作吊籠/ 個10 2 焊接、螺栓安裝制作
7 焊接平臺L50*5、L40*4 個10 10 高空焊接措施制作
8 生命線8mm鍍鋅鋼絲繩KM 5 / 行走安全措施購買
9 拼裝平臺格構式噸80 80 滑移拼裝安全措施制作
10 安全網密目安全平網㎡ 3000 / 區域防墜購買
11 紅白旗/ 卷100 / 警戒區購買
12 滑移梁等口600x400x14等噸45 45 桁架滑移制作
5.2 機具設備
表5.2-1 主要設備配置表
序號名稱規格型號設備單重數量
1 液壓泵源系統7.5kW XY-BY-7.5 0.6t 2 臺
2 液壓爬行器100t XY-PY-100 0.5t 4 臺
3 高壓油管31.5MPa 標準油管箱32 箱
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序號名稱規格型號設備單重數量
4 計算機控制系統32 通道XY-KZ-01 1 套
5 傳感器行程、油壓4 套
6. 效益計算分析
本工程采取利用原結構鋼梁，累積滑移的方案進行大跨度桁架安裝：
（1）較單榀桁架利用大型吊機吊裝法，節約桁架拼裝、吊裝場地，節省工期約10天，以500t
吊機臺班費20000元/日、工人最低工資400元/日為標準核算，共節省費用約25萬。
（2）較搭設滿堂支撐架高處分段安裝法，避免了在原有泵站水池頂板上施加大量荷載產生的停
運等不穩定因素，節省滿堂支撐架體搭拆工期15天，減少人工費、材料租賃費約15萬。
7. 應用實例（典型照片）
圖7-1周轉鋼梁的使用圖圖7-2周轉鋼梁使用后恢復至原位圖
圖7-3泵站原始場地航拍圖圖7-4鋼桁架滑移前試滑移（設備調試）圖
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圖7-5第一單元桁架滑移完畢圖圖7-6第二單元桁架滑移完畢圖
圖7-7第三單元桁架滑移完畢圖圖7-8第四單元桁架滑移完畢圖
圖7-9第五單元桁架滑移完畢圖圖7-10第六單元桁架滑移完畢（滑移成功）圖
8. 技術咨詢服務單位聯系方式
技術提供單位中建一局華北公司
主要完成人鄧小磊、宮振宇
技術咨詢聯系人鄧小磊聯系電話17319202652

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