大跨度螺栓球网架累积滑移施工技术

大跨度螺栓球网架累积滑移施工技术

张国平

中铁建设集团有限公司北京市邮编100041

摘要：黄山北站大跨度螺栓球网架安装采用了同步累积滑移施工技术，通过现有自稳定的混凝土结构与搭设临时支架平台进行网架原位拼装，组成稳定的滑移单元，利用液压同步顶推滑移关键技术及设备，顺利完成螺栓球网架累积滑移就位，解决了站房结构狭长吊装受限的安装难题。

关键词：螺栓球网架累积滑移液压同步

1[]前言

螺栓球网架安装采用累积滑移是指将分散的网架肢体通过搭设好的脚手架平台组装成条状，两端部设置支点，先将条状单元滑移一段距离后，连接好第二单元后，两条一起再滑移一段距离，如此循环操作直至接上最后一条单元为止的安装方法，参见《施工手册》[1]554。该施工方法能有效的将散件调运散拼、滑移、组装等。本文通过对方案的选型及滑移体系研究，重点介绍大跨度螺栓球网架滑移施工过程中的关键施工技术和液压顶推设备同步位移控制技术。

2工程概况

黄山北站采用正放四角锥螺栓球网架（局部管桁架），跨度为南北长205.6m，东西宽50.5m，网架距地面高度达27.95m，网架平面如图1。

黄山北站内部有夹层、支座间最大跨度56m，不适合高空拼装或整体提升等方式施工网架。为减少空间立体交叉作业，节约周转材料和缩短施工周期，利用现有吊装设备。大跨度螺栓球网架滑移方案如下：(1)网架的杆件在高空脚手架平台上进行拼装，可以充分利用塔吊垂直运输见图2。(2)充分利用原有18.8m米周边结构梁柱搭设部分支撑架与其拉结形成整体，作为滑移轨道的支撑结构。在高空操作平台搭设简单滑道，将块体滑移到设计位置见图3。

图3黄山北站网架滑移分区平面图

这样使用塔吊直接调运，增加流水节拍，展开多工作面，减少高空作业时间，减少满堂脚手架的使用时间。滑移网架的优点：

(1)、可以节省大量的底部支撑措施，形成良好的拼装—滑移工序的循环作业。

(2)、网架覆盖面内的其他专业的工作可以同时进行如墙体和地面施工,能尽可能的节约工期，对总工期紧的工程尤其适用。

(3)、安装对下部结构形式要求较低，如滑移胎膜、整体提升都要求网架下部结构平整、强度有很高的要求）。

本工程网架为340T，网架滑移分为两个区域见图3，其中滑移Ⅰ区重约185.7T、滑移Ⅱ区重约154.05T。

4拼装平台搭设

网架拼装时，1~2轴、21~22轴在18.8m的结构形式为混凝土楼板，本方案考虑在2~4轴、19~21轴自8.20m结构层至18.8m结构层搭设两跨平台，拼装平台采用碗扣式脚手架搭设，脚手架与结构进行拉结，搭设时，每相隔3.0m设置一道抱混凝土柱节点，架体尺寸为长45m*宽19.7m*高10.6m，架体立杆间距为1.2m，横杆步距为1.2m，扫地杆距混凝土地面150mm，设置剪刀撑。脚手架上方铺设两层100mm*100mm方木，一层脚手板。对拼装平台脚手架验算，拼装总重量为428吨，共19跨，每跨重量为22.5吨，考虑施工活荷载，总荷载22.5*1.2=27.1吨；钢管Φ48×3.5,截面模量=5.08cm3。作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载，经计算立杆稳定性及最大搭设高度为20.2m小于10.6m，满足要求。

5滑移轨道选择

由于滑移的屋面钢结构较重，滑移距离长，滑移网架跨度较大，所以滑移轨道的设计十分重要。

滑移轨道铺设在两侧A轴和E轴混凝土梁上，轨道通过与埋设在混凝土梁中的埋件焊接固定，每个轴线距离内设置两个埋件。利用H294*200*8*12的H型钢钢梁作为滑移梁，然后将钢轨铺设在滑移梁。

滑道采用米重50公斤的重轨。滑道接缝处应用砂轮打磨平整、光滑。滑移钢轨在整个水平滑移中起承重导向和横向限制滑板水平位移的作用。

为保证滑道底面的平整度，有效降低滑动摩擦系数，牵引滑移轨道梁及滑移轨道制作安装时，滑移轨道梁，在连接后对上表面的焊接变形进行整平，保证上表面平整无翘曲；滑移轨道上表面应根据轨道的新旧程度进行除锈、抛光、打磨；轨道中心线与滑移梁中心线，应尽量重合，偏移度控制在3mm以内；每段滑移轨道的接头不允许有错台等明显高差，焊缝接头处打磨平整；正式滑移前轨道与滑靴各接触面需涂抹黄油以减小摩擦系数。滑靴形式：设置钢板与桁架支座焊接，下方两侧设限位板见图4。

图6滑移轨道剖面图

A区轨道搭设支撑高度为10.6m，网架滑移时，1~2轴、21~22轴在18.8m的结构形式为混凝土楼板不需搭设支撑架，在2~11轴、21~12轴自-8.2m结构层至18.8m结构层独立框架梁搭设两跨滑移轨道支撑平台，轨道支持平台采用碗扣式脚手架搭设，尺寸为宽3.6m×高10.6m。脚手架上方铺设100mm×100mm钢管脚手架上铺截面尺寸H294×200×8×12mm的H型钢，在H型钢上面铺设50kg钢轨做滑移轨道。钢梁上面与混凝土梁、混凝土柱上面持平，侧面在混凝土梁侧面放置埋件与钢梁焊接。B区搭设高度分为两块，站房北侧搭设高度10.6m，搭设方式和A区相同。B区南部为高架层镂空部位，搭设高度21m。B区混凝土柱间距为10m，需要将跨中设置一道支撑架，经计算支撑架采用1.4m*1.4m*2.2m塔吊标准节。由于高度所限轨道下部为非标准节，标准节与非标准节用转换平台连接。为了保证标准节支撑架的稳定性，每个标准节分别在13.20m及18.80m设置抱箍节点图7。滑移前沿滑移行径方向拉设缆风绳。

图9顶推锚点示意图

计算机控制液压同步滑移升技术是一项新颖的构件滑移安装施工技术，它采用滑移自动反力支座、滑移主推油缸、连接耳板、电气液压控制系统的计算机控制采用液压同步原理，将成百上千吨的构件在工装平台上拼装后，滑移到预定位置安装就位。计算机控制液压同步滑移技术的核心设备采用计算机控制，可以全自动或手动完成同步滑移、实现力和位移控制、过程显示和故障报警等多种功能。计算机控制液压同步滑移技术具有以下特点：

通过滑移设备扩展组合，滑移重量、跨度、面积不受限制；滑移油缸反力支座的锚具具有单向运动自锁性，使滑移过程十分安全。

8网架滑移顶推同步测控

将滑移爬行器与被滑移钢结构通过耳板、销子连接;连接泵站与液压爬行器主油缸、锚具缸之间的油管，连接完之后检查一次;电缆线连及控制线接好泵站中的启动柜及液压爬行器，并装好各类传感器，完成之后检查一次;各吊点同步传感器的安装及调试;系统整体调试。

网架在液压同步牵拉过程中，由于受到诸多因素的共同影响，很难保证两个顶推点的同步进行，而两个顶推点的推进步调偏差会引起整个网架杆件内力的重分布，当杆件内力变化超过网架计算所允许的值时会对整个网架产生一定的破坏作用。因此引入液压顶推同步控制技术对端部顶推状态进行动态监测，并随时加以控制，是保证施工安全的重大举措。

液压顶推同步控制系统本身的计算机系统控制，同步精度控制在10mm以内，可以满足本工程的需要。为了控制各种工况下整个滑移过程中网架的稳定、同步及变形量，拟采取以下措施：参见《周观根，肖炽，刘扬钢结构滑移施工技术研究及工程应用》[3]

(1)网架在滑移过程中，是沿设定的直线前进的，如果滑道的直线度差，滑道与滑靴之间就会产生极大的摩擦力，进而导致顶推滑移的不同步甚至破坏滑道。因此滑移前要确保滑道的施工精度。

(2)为了保证网架在顶推过程中的稳定性、同步性，本工程采用计算机控制液压顶推设备。液压顶推作业由计算机通过传感器进行闭环控制和智能化控制，实现顶推的同步和负载的均衡，使顶推过程中钢网架的结构稳定性、同步性和位移偏差符合要求。另外，通过全站仪全过程跟踪测量监控。

9、网架滑移的卸载

本工程网架滑移后进行分区卸载。网架滑移就位后，通过在网架下弦设置千斤顶进行整体卸载。为保证卸载的统一性，使用新的设备，统一千斤顶规格及型号，经计算每个点约11.05T，考虑用两个20T机械千斤顶卸载。卸载时由指挥人员统一下达指令。采用支撑点同步卸载，卸载使用50*100mm方木、20mm、10mm钢板作为卸载行程控制，将网架整体顶起后，撤出滑移梁和钢轨，拆除滑靴，将支座塞入，安装。

第一步：将网架同步顶起50mm，抽出钢轨，将盆氏支座塞入并与预埋件固定

第二步：盆氏支座上方垫20mm厚钢板一块和50*100方木一块，将网架同步降20mm至方木顶部

第三步：抽出50*100mm方木，垫20mm厚钢板两块和10mm厚钢板一块，将网架同步降20mm至10mm厚钢板顶部

第四步：抽出20mm厚钢板一块，垫20mm厚钢板一块和10mm厚钢板一块，将网架同步降20mm至10mm厚钢板顶部

第五步：同样方法将网架降至盆式橡胶支座接触，将钢支座与盆式支座焊接

10、结语

黄山北站站房工程采用高空累积滑安装大跨度螺栓球网架累，解决了复杂环境下的钢结构安装施工技术难题。大跨度螺栓球网架滑移在安装过程中，站房内的装饰装修工程、机电设备安装工程均未受到空间影响，进行上下立体交叉作业，极大的缩短施工周期。节约了大量周转材料，提高了工效，网架工程质量得到了保证，受到了监理和业主好评，取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献:

[1]中国建筑股份有限公司建筑施工手册(5版)第3册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2012：554

[2]俞宝达，王旭峰，金人杰.高空滑移施工技术在网架中的应用[J].结构工程师：第22卷第3期,2006(6)：92.

[3]周观根，肖炽，刘扬钢结构滑移施工技术研究及工程应用《建筑结构》2008年第12期