《可移动金属拱形屋面设计与施工》田正宏

论文标题：可移动金属拱形屋面设计与施工

田正宏（河海大学水利水电学院，江苏南京，210098）

陈颖（南京市园林规划设计院，江苏南京，21002）

朱嘉亮（南京铁路勘察设计院，江苏南京，210028）

[中图分类号]TU7581；TU391[文献标识码]A[文章编号]1002-8498（2003）110021-01

南京某金属贸易公司为满足管材中转的需求，要求在装卸作业场内（有1台25m跨的龙门吊）建造1座90m×12.8m的可灵活启闭屋面的中转库。笔者和相关设计施工单位合作，成功设计和施工了移动金属屋面形式中转库(见图1）。该库建成使用1年来，完全满足使用要求，取得了良好的经济效益。该结构形式充分利用金属拱形波纹屋面自重轻、结构薄、跨度大的特点，将90m长库房屋面分成5个内外可叠合移动的拱形屋面单元，并分别配以慢速卷扬机钢丝绳牵引系统，任意自由开合，大大方便了龙门吊装卸工作，减少了二次倒运。

一、设计要点

1.1屋面设计

将屋盖系统分成5个等长高低跨单元，每单元长18.6m（0.6m为叠合部分宽度），内跨跨度12.0m，外跨跨度12.8m。由于采用梯形金属拱形波纹屋面，无须屋架，拱形结构层厚度只有163mm（屋盖采用GX238梯形断面），考虑到单元屋盖的跨边刚度差，在每跨边增加1福160mm×360mm拱形小桁架嵌入屋面结构以增强单元刚度，合计单层屋盖层总厚度为380mm。

1.2导槽、导梁设计

为满足高低跨单元每跨能自由向左、右（山墙边跨除外）各打开1跨计55.2m长，在边柱上设通长高低导槽。高跨导槽设于柱顶（标高4.25m)，低跨导槽设于柱内侧钢牛腿上（标高3.75m），如图2、3所示。每跨间导槽内设可拆卸式限位块。导槽采用2[12及5mm钢衬板组合而成，内嵌120mm×120mm×3.5mm方管导梁，支承和固定屋面结构，导梁单元长18.6m，其上安装底部、侧面滑轮组。

1.3动力牵引装置

设计采用2组4台20kN同步联动卷扬机作牵引动力，通过定滑轮组和中11mm（6×37）钢丝绳组牵引每跨单元的导梁端部。钢丝绳布置在导槽内，为避免钢丝绳交叉和受卡，采用活动卡钩设计，任意牵引每跨单元导梁（见图4）。

二、施工要点

2.1屋面结构

拱形屋面为柔性结构屋面，按《压型钢板拱形屋盖结构应用暂行规定》（中建金99-036）验收要求，屋脊线与结构中心线偏差及屋脊线纵向10m高低偏差均不超过5%g本结构的高低跨屋面叠合时，内外屋面间隙只有80mm,若要保证屋面开合自如，则屋脊线与结构中心线偏差及屋脊线纵向10m高低偏差不能超过3%‰因此施工难度较大。为此，施工过程中严格控制单元板下料长度和压板弧度半径，误差≤士2mm，组板地面咬接采取辅助定位架，屋面吊装组合采用拉通线、定限位标志、用经纬仪矫正屋脊线等方法，最终使屋脊线与结构中心线偏差及纵向通长屋脊线高低偏差均不超过30mm，高低跨开合自如。

2.2导槽及导梁

高低跨双导槽及导梁采用工厂制作，现场焊接拼装。由于导槽及导梁的平直度要求高（设计要求尺寸误差、平直度误差不超过士5mm)，施工中采用对称分段施焊、千斤顶手动矫正、焊后火焰矫正等工序，确保了导槽及导梁的平直度。为保证导槽、滑轮防锈和减少摩阻，导槽施工完毕后内侧满刷润滑油1遍。

2.3牵引装置

4部卷扬机分别安装在⑦、①轴附近，为满足业主生产安全要求，安装调试施工中，将原厂家生产的慢速卷扬机调速降至15m min，同时考虑当动力牵引装置故障时不影响移动屋面，增加了手动扳手装置。牵引钢丝绳组从室内卷扬机经转向滑轮伸入导槽，为避免卡轮，将进出导槽钢丝绳导向轮安装于导槽侧翼底部。

三、体会

3.1应用前景

可移动金属屋面能广泛应用于港口、码头、货场、物流仓储、转运站、油漆、烘房等场所，可减少二次倒运和货物损坏，提高装卸、储存效率；同时该结构形式较简单，造价经济，约450元㎡（含所有建筑、结构、设备费用）。

3.2需改进问题

（1）导槽导梁系统仍需简化，以方便施工和运行；对于大跨度（如30m以上）如何控制屋盖刚度而又不过多增加屋面结构厚度，还需研究新的设计施工措施。跨度较小的屋盖，可采用单元板高度为178、238mm的梯形断面形式；跨度较大的屋盖，则可采用单元板高度为238mm的U形断面形式或高度为270mm的梯形断面形式。

（2）由于金属拱形屋盖对边梁和柱有一定的推力，且屋盖的水平推力与屋盖受荷工况（自重、风雪、积灰）密切相关，若跨度较大结构或屋盖荷载组合较大，采用型钢、组合型钢作边侧柱或边侧柱檐口较高，则对柱梁结构不利。由于拱形屋盖内部空间开阔，无梁无橡，设计时可充分降低檐口高度或考虑采用混凝土梁柱结构、钢管混凝土等形式，以及在柱顶适当增设拉筋或拉杆，可有效提高该结构形式的安全性和经济性。

参考文献：

[1]沈祖炎.钢结构制作安装手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998

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