钢结构整体累积滑移施工技术与应用

钢结构整体累积滑移施工技术与应用

梁振宇王春艳刘亚男静恩鹏朱洪标

梁振宇王春艳刘亚男静恩鹏朱洪标

中建二局第三建筑工程有限公司天津分公司天津300300

摘要：根据项目前期钢结构策划及施工工艺对比，德科码晶圆厂厂房采用整体液压累积滑移的方法：将钢屋架结构分块成若干个标准滑移单元，每两跨距为一滑移单元；在钢屋架一端设置拼装区域（宽度15米），搭建拼装胎架（位于A～C轴线之间）；用吊机将第一滑移单元构件吊装至拼装胎架连成整体；安装液压爬行器及其滑移设备，采用液压同步滑移技术同步顶推一定距离后（两个柱距），暂停；在拼装区域上拼装下一滑移单元，吊机吊装，并使其与前部结构形成整体；依次类推，完成整个钢屋架结构的液压累积滑移。

关键词：整体液压累积滑移法胎架同步滑移

1、引言

随着各种新型复杂大跨度结构建设项目的增多，人们对大跨度结构的施工技术及施工计算愈来愈重视。愈来愈多的设计和施工人员已认识到安装方案及施工计算的重要性。一般来说，对于现代大型和大跨度钢结构，设计和施工技术人员不仅要重视结构的最终设计状态，而且更要关心结构的成型过程。大跨度钢结构的成型过程是通过吊装或滑移或顶升或其它施工技术从一系列准结构逐渐集成形成最终结构的过程，准结构可能在施工过程中失去平衡而倾覆、或由于结构或构件失去稳定而倒塌、或由于局部构件和节点的强度不足而破坏。

2、应用实例

2.1工程概况

本工程位于项目场地位于南京市栖霞区仙林某项目，项目用地面积169395.92平米，建筑面积123094.35平米。其中钢结构主要分布在生产车间3-4层，为钢结构桁架屋面，动力中心局部有钢结构夹层。

2.2钢结构施工方法选择

本工程钢结构主要集中在生产车间，其余钢结构较为零散，采用常规安装方法即可。

生产车间钢屋架结构安装高度达到18.25m，平面尺寸108.0m×96.0m。结构自重较大，且杆件众多。若采用常规的分件高空散装方案，需要搭设大量的高空脚手架，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的质量、安全风险，施工的难度也可想而知。根据以往类似工程的成功经验，针对本工程钢结构桁架屋面施工工艺，在项目前期钢结构策划时，从总体部署对比、技术角度对比做了调研对比分析，本工程采用整体液压累积滑移的方法。

3、累积滑移施工工艺

3.1工艺流程

步骤1：在A~C轴线间设置满堂脚手架（或钢架，拼装胎架约15米宽度），在轴线2、10、18处通长设置滑移通道，滑移通道包括滑移轨道、滑移梁及加固措施，共计3条通道；步骤2：拼装第一个滑移单元，在已拼装的滑移单元前端2、10、18轴线处各安装1套液压爬行器，布置液压系统，共计3套；步骤3：解除拼装胎架对第一滑移单元的支承系统；调试液压滑移系统，确认无误后顶推结构向前滑移24米后暂停；在拼装胎架上继续组装下一元网架结构，并与前一单元连成整体，再向前滑移24米；步骤4：在拼装胎架上继续组装第三个滑移单元，并与前一单元连成整体，并在图示位置加装3套液压爬行器，布置液压系统，调试无误后，向前滑移24米；步骤5：在拼装胎架上继续组装第四个滑移单元，并与前一单元连成整体，检查无误后向前滑移12米；步骤6：在拼装胎架上继续组装最后一榀桁架及剩余杆件，与已有结构连成整体；步骤7：拆除滑移设备和滑移临时措施，滑移工作完成；同时甲方利用千斤顶将结构落至柱头，钢屋架安装完成。

现场安装示意

3.2操作要点

3.2.1工作原理

“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。

液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，楔型夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。

3.2.2主要设备

（1）自锁型液压爬行器

自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现待滑移构件前进的推移设备。此设备可抛弃反力架，省去了反力点的加固问题，省时省力，且由于与被移构件刚性连接，同步控制较易实现，就位精度高。

（2）液压泵源系统

液压泵源系统为爬行器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。在不同的工程使用中，由于顶推点的布置和爬行器的安排都不尽相同，为了提高液压滑移设备的通用性和可靠性，泵源液压系统的设计采用了模块化结构。根据顶推点的布置以及爬行器的数量来配置泵源的数量，且可进行多个模块的组合，每一套模块以一套泵源系统为核心，可独立控制一组液压爬行器，同时可进行多顶推点扩展，以满足实际顶推滑移工程的需要。

（3）同步控制系统

同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、计算机控制系统等组成。主要完成以下两个控制功能：

集群爬行器作业时的动作协调控制。滑移工作中，每台爬行器都必须在计算机的控制下协调动作，为同步滑移创造条件。

各点之间的同步控制是通过计算机网络来控制爬行器的同步运行，保持被顶推构件的各点同步运行，以保持其滑移姿态。

操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压滑移过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。

3.2.3技术特点

滑移设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件、设备的水平滑移；抛弃传统反力架，采用夹紧器夹紧轨道，充当自动移位反力架进行推移；可多点推拉，分散对下部支承结构的水平载荷；推移反力作用点距滑移支座支承点很近，对轨道安装要求低；液压爬行器与被推移物刚性连接，传力直接，就位准确性高；工作可靠性好，故障率低；液压爬行器具有逆向运动自锁性，使滑移过程十分安全，并且构件可以在滑移过程中的任意位置长期可靠锁定；设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。

3.2.4滑移轨道设置

采用液压同步顶推技术安装网架结构，需设置专用的滑移轨道，待滑移结构（或滑靴）坐落于滑移轨道上，通过安装在构件上的滑移设备顶推滑移构件，沿轨道由初始拼装位置滑移至设计位置就位。滑移轨道的作用承受结构的竖向荷载，并为爬行器提供反力点，在滑移方向上提供顺畅的通道。

滑移轨道及压板示意图

3.2.5滑移顶推点

滑移顶推点即液压爬行器与滑移支架（待滑移结构）的连接节点，用于传递液压爬行器的水平顶推力，需设置专用的滑移顶推点，顶推点的设计必须能有效的传递水平摩擦力。本案滑移顶推点设置在桁架结构下弦节点处。

由于原设计中顶推点处有水平连杆连接两榀桁架，位置与爬行器冲突，故顶推点处的水平连杆在滑移时不装，另外装加固杆件。10轴线处的顶推点加固杆件位于爬行器两侧，2、18轴线加固杆件位于爬行器内侧（靠近10轴线），如图所示：

10轴线顶推点示意图2、18轴线顶推点示意图

爬行器外形尺寸示意图

3.2.6滑靴设计

本工程中，滑移构件——网架结构自重较大、滑移水平推力较大，根据大量类似的成功经验，宜在滑移支座下方设置滑靴的滑移方式。依据本工程的特点，滑靴可设计成普通的滑板形式，滑板借助原结构支座底板。当原结构支座为橡胶抗震支座滑移时橡胶垫块用等截面等高度的钢板替代，橡胶垫块待滑移到位后安装。在滑靴后端部设前计限位挡板，用来限制滑移过程中网架沿轨道左右方向偏移，限位卡板距轨道边沿距离为15mm。同时为防止现场轨道安装及滑移过程中两轨道连接处可能存在一定的高差，故滑靴底板前端倒角使其光滑避免出现“卡轨”现象。

滑靴底板后端限位卡板示意图滑靴底板前端倒角示意图

3.2.7滑移单元区域划分

采用液压同步滑移技术进行钢屋架的安装，需将整个钢屋架结构划分为若干个滑移单元。本次滑移网架拼装胎架15m宽，为保证后续单元拼装的作业空间，各滑移单元宽度为12m，共划分为4个滑移单元。网架前端结构原位拼装（12m），网架后端（一榀）则无需滑移同样原位拼装。各个滑移单元之间用长度为12m的水平连杆（图中蓝色杆件）连接成整体。

3.2.8正式滑移

在液压滑移过程中，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况等，并认真做好记录工作。

根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，由此控制爬行器最大输出推力，保证整个滑移设施的安全。

计算机控制系统通过榕栅传感器反馈距离信号，控制每台爬行器误差在30mm内，从而控制整个滑移单元的同步滑移。

保持一定的同步滑移状态时在不同的滑移工况下滑道受力计算为安全，滑移单元对应滑道位置设横向挡块，整个滑移过程是安全可靠的。

爬行器为液压系统，通过流量控制，爬行器的启动、停止加速度几乎为零，对轨道的冲击力很小。

滑移过程中应密切注意滑移轨道、液压爬行器、液压泵源系统、计算机同步控制系统、传感检测系统等的工作状态。

现场无线对讲机在使用前，必须向工程指挥部申报，明确回复后方可作用。通讯工具专人保管，确保信号畅通。

3.2.9滑移过程同步检测控制方案

（1）根据预先通过计算得到的滑移顶推工况各顶推点反力值，在计算机同步控制系统中，对每台液压爬行器的最大顶推力进行设定。当遇到顶推力超出设定值时，液压爬行器自动采取溢流卸载，以防止出现顶推点荷载分布严重不均，造成对结构或临时设施的破坏。

（2）通过液压回路中设置的自锁装置以及机械自锁系统，在液压爬行器停止工作或遇到停电等情况时，能够长时间自动锁紧滑移轨道，确保滑移网架的安全。

3.3质量保证措施

根据项目特点，编制质量策划书，并对项目全体工作人员进行质量交底。施工前针对工序制作施工样板，并且对质量通病定期开展质量问题分析，制定质量控制标准。

4、总结

大跨度钢结构屋架高空(拼装)累积滑移技术与一般吊装方案相比,具有经济快速(节约大量临时支撑)、滑移设备体积小、自重轻、承载能力大、设备自动化程度高、操作方便灵活、安全性好、可靠性高、使用面广、通用性强等优点,特别适宜于在狭小空间或室内进行构件滑移安装,弥补了诸多方案的不足,它的应用和推广对类似工程有很好的指导意义和参考价值。

作者简介：

[第一作者]梁振宇，（1994.11--）男，黑龙江科技大学，本科，中建二局三公司天津分公司德科码（南京）半导体科技有限公司一期晶圆厂项目质检员。

[第二作者]王春艳，女，（1982.12--），辽宁工业大学，本科，现任中建二局第三建筑工程有限公司天津分公司质量技术部科员。

[第三作者]刘亚男女，（1990.2--），黑龙江建筑职业技术学院，建筑工程技术专业，就职于中建二局第三建筑工程有限公司。

[第四作者]静恩鹏，男，中建二局三公司天津分公司德科码（南京）半导体科技有限公司一期晶圆厂项目总工，北京航空航天大学、本科。

[第五作者]朱洪标，男，（1988.8--），武汉大学测绘学院，本科，中建二局三公司天津分公司德科码（南京）半导体科技有限公司一期晶圆厂项目技术部长。