大廈中庭采光天窗的滑移式安裝

 大廈中庭采光天窗的滑移式安裝

　　[關(guān)鍵詞]滑移式安裝；單元體；標(biāo)準(zhǔn)段；嵌補(bǔ)段

　　工程概況

　　中國船舶重工集團(tuán)公司科技研發(fā)大廈位于北京西三環(huán)外板井路，為地下3層地上8層混凝土結(jié)構(gòu)變回形寫字樓。中庭頂部設(shè)天窗網(wǎng)架，其天窗網(wǎng)架設(shè)計(jì)參考了華人著名建筑設(shè)計(jì)師貝聿銘設(shè)計(jì)的中銀北京大廈裙樓天窗網(wǎng)架形式。在網(wǎng)架設(shè)計(jì)中，拋棄了常用的焊接球螺栓球連接形式，采用角鋼和方管作為網(wǎng)架主要材料。在視覺上網(wǎng)架均為直線條，且網(wǎng)格相對較大，空間立體效果要比傳統(tǒng)的焊接球螺栓球連接形式網(wǎng)架美觀很多。網(wǎng)架施工時(shí)，大廈主體結(jié)構(gòu)施工完畢，樓內(nèi)2次砌筑，裝飾工程電氣管道施工均按流水節(jié)拍由下至上進(jìn)行施工。吊機(jī)有原有結(jié)構(gòu)施工用的兩臺附墻吊，其中1臺45t已確定拆除。另外一臺60t將作為網(wǎng)架施工用主吊機(jī)。

　　網(wǎng)架的構(gòu)成和零部件分類：天窗網(wǎng)架分為下弦桿，腹桿和上弦桿三類，下弦桿為200*16角鋼，南北方向通長布置，作為主要受拉構(gòu)件，東西方向?yàn)槎虠U件為連接支撐。用來保證整體結(jié)構(gòu)剛性。腹桿為160×14角鋼，采用壓力機(jī)開尺，將角鋼兩肢角度由90°開尺為120°，4根腹桿在頂部交匯形成金字塔形狀，作為垂直方向受壓桿件，也是空間立體形狀的形成主要桿件。上弦桿為主要受壓桿件，采用200*10方管制作，同下弦桿一樣，南北方向?yàn)橥ㄩL桿件，東西方向短桿件作為連接支撐。

　　一、施工概況

　�。ㄒ唬┈F(xiàn)場施工條件：

　�。�、網(wǎng)架長度較長，南北向長度達(dá)到37.8m

　�。�、主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完畢，所有結(jié)構(gòu)都已成型，結(jié)構(gòu)高度已達(dá)到27.3m。中庭有地下結(jié)構(gòu)，1層地坪采用預(yù)拉力混凝土結(jié)構(gòu)施工，地面承重不能滿足大型吊機(jī)進(jìn)場的要求。且建筑大門尺寸也不能滿足大型吊機(jī)的進(jìn)場。

　�。�、大廈南側(cè)土建施工用60t附墻吊一臺，吊裝起重量在22t~8t范圍內(nèi)。

　�。础㈨攲游菝嬉咽┕ね戤�，可以放置拼裝為整體的構(gòu)件，散件集中放置則可能壓壞樓板。

　　（二）施工平面布置

　�。�、根據(jù)已有現(xiàn)場條件和布置，施工主吊機(jī)采用土建施工的60t附墻吊作為安裝用吊機(jī)，采用滑移法進(jìn)行天窗安裝。

　�。�、地面在吊機(jī)兩側(cè)分別設(shè)置拼裝臺和堆放場地。

　�。�、在中庭西部設(shè)置在高空拼裝腳手架平臺從中庭地面搭設(shè)承重腳手架平臺，在腳手架頂部下弦桿位置設(shè)置雙桿配牛頭作為拼裝臺架。其他操作位置搭設(shè)跳板，并在下方滿鋪安全網(wǎng)。拼裝臺頂部牛頭布置間距為600~1000。中庭承重拼裝臺將是安裝階段主要施工作業(yè)區(qū)域。

　�。础⒃诒眰�(cè)，利用聯(lián)系梁設(shè)置滑移軌道。在南側(cè)，在屋面搭設(shè)腳手架滑移軌道。

　�。�、電源：地面和空中共設(shè)置2個(gè)施工用電源點(diǎn)，地面拼裝電源點(diǎn)80KVA，負(fù)責(zé)地面小型構(gòu)件組裝，樓頂拼裝臺電源點(diǎn)1個(gè)，250KVA。

　　現(xiàn)場施工設(shè)施和機(jī)具布置如下圖：　

　　本次施工專有名詞：

　　１、單元體：指由4根腹桿組裝完成的四棱錐桿件，也是構(gòu)成網(wǎng)架空間立體形狀的主要構(gòu)件。

　�。病�標(biāo)準(zhǔn)段：指由2根下弦桿，1根上弦桿，2~3個(gè)單元體組成的在工廠制作為整體的網(wǎng)架。

　�。场⑶堆a(bǔ)段：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段之間的在高空拼裝臺安裝完成的的網(wǎng)架節(jié)段。

　�。ㄈ�）鋼結(jié)構(gòu)制作

　　本次施工構(gòu)件制作由武昌造船廠進(jìn)行構(gòu)件制作，標(biāo)準(zhǔn)段網(wǎng)架在工廠制作保證了構(gòu)件的制作的精度，為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了有利條件。

　　１、腹桿角鋼的開尺：腹桿角鋼根據(jù)設(shè)計(jì)為120°角鋼，采用壓力機(jī)進(jìn)行角鋼開尺，為保證開尺后角鋼不會(huì)出現(xiàn)雙肢開尺角度差異，過變性等質(zhì)量問題，采用上下雙模開尺。

　�。�、構(gòu)件下料，本次天窗構(gòu)件主要由型鋼構(gòu)成，下料全部采用了數(shù)控等離子切割，保證了構(gòu)件的下料的精度，而且斷口外觀質(zhì)量美觀，無變形。

　　３、四棱錐單元體的拼裝：四棱錐單元體拼裝在專用臺架上進(jìn)行，控制好四棱錐的中心，高度，四角邊長等數(shù)據(jù)后，方可焊接，由于此時(shí)四棱錐四腳均無固定，進(jìn)行臨時(shí)固定措施后方能焊接，焊接時(shí)做好變形控制工作。

　�。�、標(biāo)準(zhǔn)段組裝：首先在拼裝臺上1：1放好實(shí)樣，焊好卡馬，將2根12m左右的下弦桿對號入座放好，再將3根下弦桿支撐與下弦桿點(diǎn)焊牢固，并在開口處增加臨時(shí)支撐，確認(rèn)尺寸無誤后采用小電流和間斷焊施焊。焊接完成后安裝四棱錐單元體，根據(jù)下弦桿的長度安裝2~3個(gè)四棱錐單元，四棱錐安裝完成后檢查四棱錐頂點(diǎn)標(biāo)高，對于頂點(diǎn)的高差，可利用四棱錐頂部方鋼帽進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后安裝上弦桿。

　　５、嵌補(bǔ)段的上弦桿，腹桿，上下弦桿支撐，均以散件形式運(yùn)制現(xiàn)場，在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。

　　（四）安裝工藝：

　　天窗網(wǎng)架安裝順序分為聯(lián)系梁和滑移軌道安裝，網(wǎng)架拼裝和滑移，網(wǎng)架就位，西側(cè)網(wǎng)架高空安裝幾個(gè)階段，同時(shí)在地面還需要進(jìn)行四棱錐單元體的拼裝。

　�。�、安裝首先安裝柱頂聯(lián)系梁和設(shè)置滑移軌道，北側(cè)直線段可以利用聯(lián)系梁上設(shè)置滑移軌道。南側(cè)由于聯(lián)系梁角度原因無法利用聯(lián)系梁設(shè)置滑道，故在屋面設(shè)置承重腳手架滑道。

　　２、地面作業(yè)主要是四棱錐單元體的拼裝和焊接，四棱錐拼裝工藝同制作場內(nèi)拼裝，必須利用專用臺架進(jìn)行。

　�。场⒏呖瞻惭b順序?yàn)椋?0段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝——10段標(biāo)準(zhǔn)段滑移——8段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝——9段嵌補(bǔ)段拼裝——8~10段網(wǎng)架滑移——6段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝——7段嵌補(bǔ)段拼裝——6~10段網(wǎng)架滑移——4段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝——5段嵌補(bǔ)段拼裝——4~10段網(wǎng)架滑移——2段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝——1、3段嵌補(bǔ)段拼裝——1~10段網(wǎng)架就位——12段網(wǎng)架標(biāo)準(zhǔn)段高空安裝——11段網(wǎng)架高空嵌補(bǔ)安裝。

　�。�、具體施工工藝見關(guān)特工序施工。

　　二、關(guān)特工序施工工藝

　　由于網(wǎng)架滑移的施工復(fù)雜性，本次施工中關(guān)特工序相對較多，關(guān)特工序有：滑移軌道安裝布置、承重平臺頂部拼裝臺設(shè)置、網(wǎng)架高空拼裝滑移就位。

　　三、滑移軌道的構(gòu)成和布置

　　網(wǎng)架滑移軌道采用武昌造船廠成品運(yùn)輸軌道技術(shù)，滑移軌道由，下軌，算盤籽和上軌組成，下軌定位，算盤籽滾動(dòng)，上軌承載構(gòu)件滑移。采用此類形式滑移阻力較小，且定位準(zhǔn)確，受

　　力也較均勻。北側(cè)柱頂I32a聯(lián)系梁頂設(shè)置扁鋼做下軌枕木，間距400。南側(cè)由于屋面與網(wǎng)架不平行，無法利用聯(lián)系梁支撐滑軌，故利用南側(cè)屋面搭設(shè)承重腳手架平臺搭設(shè)滑道。根據(jù)南側(cè)屋面尺寸，設(shè)置2條滑道接力，由于南側(cè)腳手架是搭設(shè)在現(xiàn)澆屋面板上，在南側(cè)7、8層屋面板下設(shè)置支撐均布載荷。　

　　四、承重腳手架平臺布置

　　承重腳手架頂部4’線和5線利用扣件和牛頭設(shè)置網(wǎng)架拼裝支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)間距1000，5’線設(shè)置焊接支撐點(diǎn)。由于網(wǎng)架有2%的坡度，支撐點(diǎn)必須根據(jù)網(wǎng)架坡度和滑軌支座設(shè)置頂部標(biāo)高。作業(yè)區(qū)域滿鋪安全網(wǎng)，并在頂部搭設(shè)跳板。頂部作業(yè)平臺是網(wǎng)架施工的主要作業(yè)區(qū)域�！　�

　　五、網(wǎng)架的拼裝和滑移

　　為保證網(wǎng)架幾何尺寸，標(biāo)準(zhǔn)段網(wǎng)架由武昌造船廠重型分廠制作，分2~3段運(yùn)至現(xiàn)場，在現(xiàn)場高空拼裝為整體。網(wǎng)架拼裝由北側(cè)向南逐段拼裝。首次10段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝前首先找好滑移軌道支座和高空拼裝臺各點(diǎn)的相對高差，并在牛頭上做好標(biāo)記以方便以后各點(diǎn)高度調(diào)整，第一件標(biāo)準(zhǔn)段網(wǎng)架就位時(shí)應(yīng)利用E軸線對網(wǎng)架的位移和軸線垂直度進(jìn)行控制定位，找正后安裝第二件及第三件標(biāo)準(zhǔn)段網(wǎng)架。網(wǎng)架拼裝時(shí)，由于整體網(wǎng)架的對角線尺寸不好拉設(shè)，故拉設(shè)拼接4.2m*4.2m單元對角線尺寸檢查。網(wǎng)架下弦拼接采用標(biāo)準(zhǔn)接頭，上弦拼接采用內(nèi)置襯板單面坡口焊接。標(biāo)準(zhǔn)段拼裝為整體后降低拼裝臺支撐點(diǎn)，檢查網(wǎng)架坡度后去除滑移裝置的鎖定，在兩側(cè)軌道前端利用2臺手拉葫蘆進(jìn)行網(wǎng)架的滑移。網(wǎng)架滑移8400后檢查距離無誤后固定。然后提升拼裝臺牛頭絲桿，補(bǔ)充算盤籽并安裝第二節(jié)滑道上軌，開始8段標(biāo)準(zhǔn)段的拼裝。8段標(biāo)準(zhǔn)段拼裝完成后，開始9段嵌補(bǔ)段網(wǎng)架的安裝，首先安裝下弦連桿，下弦連桿安裝后必須對每個(gè)4.2m*4.2m單元對角線檢查無誤后點(diǎn)焊固定牢靠，隨后安裝四棱錐單元，四棱錐單元安裝時(shí)必須保證其中心位移，頂部標(biāo)高可以利用方鋼帽在安裝上弦桿時(shí)進(jìn)行調(diào)整。四棱錐安裝完成后安裝上弦桿，首先安裝南北方向通長上弦桿，然后安裝嵌補(bǔ)上弦支撐，所有桿件安裝檢查無誤后進(jìn)行焊接，焊接時(shí)必須保證嵌補(bǔ)段兩側(cè)通長下弦支撐桿處于頂緊狀態(tài)。至此，6~8段網(wǎng)架單元拼裝完畢，網(wǎng)架使用同樣工藝進(jìn)行滑移，拼裝，嵌補(bǔ)作業(yè)，直至網(wǎng)架滑移到位。

　　六、網(wǎng)架就位

　　網(wǎng)架滑移到位后安裝支座，采用2臺15t千斤頂將支座處網(wǎng)架頂起100，把支座安放在柱頂上，同時(shí)拆除滑移上軌，然后將網(wǎng)架回落至支座，完成安裝，千斤頂作業(yè)位置應(yīng)在桿件節(jié)點(diǎn)處，對于南側(cè)部分網(wǎng)架，在節(jié)點(diǎn)出支撐千斤頂比較困難，在靠近節(jié)點(diǎn)處架設(shè)千斤頂，并在桿件下增加襯墊來分散荷載。

　　七、網(wǎng)架滑移式安裝的優(yōu)點(diǎn)

　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)承載力大，重量輕，跨度大，而且具有空間立體性，網(wǎng)架在民用和商用建筑中配合中空雙層夾膠玻璃形成天窗后更具有采光好，裝飾效果強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在采用low-e玻璃后可以有效減少輻射熱傳遞，保溫性能同傳統(tǒng)天窗相比得到了非常大的提高。在中庭式和商用建筑頂層裝飾中使用較多。在近年來商用建筑中，大網(wǎng)架，無連接球的設(shè)計(jì)也在逐漸增多，網(wǎng)架的空間立體效果得到增強(qiáng)，具有很好的裝飾效果。

　　在本次施工中，天窗網(wǎng)架滑移安裝的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

　　（一）經(jīng)濟(jì)：對于傳統(tǒng)的地面組裝后高空單片安裝和滿堂腳手架平臺作業(yè)方法，網(wǎng)架滑移安裝僅搭設(shè)了部分區(qū)域的承重腳手架，利用土建施工的附墻吊進(jìn)行施工，節(jié)約了搭設(shè)滿堂承重腳手架或使用大型塔吊的費(fèi)用，取得了比較良好的經(jīng)濟(jì)效果。

　　（二）安全：承重腳手架平臺使高空作業(yè)集中在高空固定區(qū)域，將高空作業(yè)邊為了高空平臺作業(yè)，大大減少了作業(yè)人員的高空作業(yè)的危險(xiǎn)性。

　�。ㄈ�）優(yōu)質(zhì)：利用土建施工中常用的牛頭制作的支撐架，通過螺旋絲扣可對高度進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，通過多點(diǎn)放置，有效的控制了網(wǎng)架拼裝的誤差。

　�。ㄋ模┮撞僮鳎罕敬问┕ぶ胁捎玫幕�移軌道滑移阻力小，承載力大，便于安裝及調(diào)整，操作簡便。

　　八、結(jié)束語

　　北京中船重工科技研發(fā)大廈天窗網(wǎng)架施工從2005年7月13日開始進(jìn)行各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，由于初期結(jié)構(gòu)制作問題拖延至8月15日正式開始安裝，至10月3日完成全部安裝收尾工作。網(wǎng)架坡度誤差（跨中高度）在±5mm以內(nèi)，上弦桿側(cè)向彎曲誤差在10mm，四棱錐頂位置偏差在7mm以內(nèi)（施工中檢測數(shù)據(jù)），網(wǎng)架4.2m×4.2m單元對角線差5mm（施工中檢測數(shù)據(jù)），完全滿足鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求。質(zhì)量、進(jìn)度均得到了業(yè)主和監(jiān)理的好評，在施工中，未發(fā)生重大安全事故。

　　參考資料

　　1、 北京中船重工科技研發(fā)大廈天窗安裝施工組織設(shè)計(jì)；

　　2、 《建筑施工手冊（第5版）》；

　　3、 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）；

　　4、 《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50221-95）