现代施工技术(7)--大跨度钢结构滑移施工

大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术高层及大跨度钢结构施工技术大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑移法施工分类高空滑移法是先将分散的（桁架）网架肢体通过搭设好的脚手架平台组装成单条状，两端部设置支点，然后将一条一条的网架单元在事先设置的滑轨上滑移到设计位置，再逐条组合的安装方法。该施工方法能有效的将散件吊运散拼、滑移、组装、等施工程序同时进行，提高了施工进度，节约大量工期，且施工灵活多变，适合各种大小工程的施工。依据滑移过程、方式等的不同，滑移法可按下面五种形式进行分类。第一，按滑行方式分为单条滑移法和逐条累积滑移法；第二，按滑移过程中摩擦方式可分为滚动式滑移法及滑动式滑移；第三，按滑移过程中移动对象可分为胎架滑移、结构主体(桁架)滑移、桁架胎架整体滑移法；大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术第四，按滑移轨道布置方式可分为直线滑移和曲线滑移；第五，按滑移牵引力作用方式分为牵引法滑移和顶推法滑移。在实际施工中，各种滑移方式是可以组合利用的，如我国首次在北京西客站主站房钢楼重型桁架采用了“顶推牵引滑移”工艺并取得了巨大成功。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑移法的使用条件内部有夹层等其他构筑物的建筑,跨度相对较大,不适合滑移胎膜或整体提升等方式进行施工的网架,可利用原有周边混凝土结构作为滑移轨道的支撑结构,必要时增设临时滑道,采用滑移网架法施工。即便遇上异形网架,必须采用满堂脚手架才能完成安装的工程,也可先将网架在地面组拼成块体,在高空操作平台上搭设简单滑道,将块体滑移到设计位置,最后补充完成网架的安装,这样对吊装机具的要求也不是很高,而且增加了流水节拍,可多展开工作面,减少高空作业时间,减少了满堂脚手架的使用时间。滑移法的优点：①可以节省大量的底部支撑措施(如搭设满堂脚手架进行散装)；②很好的形成流水线作业；③不影响网架覆盖面内其他专业工作的进行(很好的满足了现在建设工程中总工期紧的要求)；④安装不受下部结构形式的影响(如滑移胎膜，整体提升都要求网架下部结构或地坪要平整)。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑移法的一般施工步骤：搭设脚手架→设置滑道→设置导轨→安装反力架→设置牵引环→网架组装→安装滑车→滑移→根据轴线定位→段与段间的连接→检查验收。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术整体滑移法施工方案流程桁架散件进场预埋件安装塔吊基础加固塔吊安装胎架构件制作桁架现场拼装成单元滑移轨道辅设滑移胎架拼装桁架单元分段吊装桁架高空组拼胎架试滑移连系构件安装桁架胎架组成滑移单元桁架单元滑移就位桁架安装完毕胎架拆除桁架安装工程收尾大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术整体滑移法工艺流程滑移胎架制作滑移胎架搭设胎架试滑移桁架结构单元吊装桁架胎架滑移单元就绪支座安装附属杆件临时支撑系统安装滑移系统准备预埋件埋没轨道辅设胎架底盘安装控制监测系统钢丝绳、滑轮组、牵引点布置牵引设备布置其它准备工作场地清理安全防护设施布置整体试滑移滑移系统启动滑移单元柱距排除异常情况检测系统工作状况桁架胎架正式滑移每一单元滑移到位支座落放拆除临时加固支撑桁架支座固定桁架就位校正桁架滑移安装完毕滑移系统设施拆除滑移准备工作正式滑移施工滑移施工结束网架内力计算（1）对于中小型的网架,一般支座均按简支设计,此时可直接将滑道设置在网架长向的支座下,网架滑移过程中,各个杆件的实际受力与设计受力基本相同,只有靠滑移方向最外排部分杆件出现变号受力,但由于网架跨度不大,这些杆件也不会出现应力或长细比超限。此种情况需要通过设计软件对网架滑移过程中各个阶段时的杆件内力进行验算,进一步验证方案的可实施性。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术（2）对于跨度大的周边支撑网架,如果依然在长向支座下设置滑道,则滑移方向最外排网架原有支座过多的悬空,使得多数杆件内力变号且应力或杆件长细比超限,此时应该考虑增加一条滑道。或者将两侧的滑道均向跨内移,虽然此时网架许多杆件受力状况与设计不符,但经验算,只要网架杆件不会出现结构变形,便可采用滑移法进行施工。当然采用增加滑道还是将两侧滑道向跨内移,均需进行施工验算,并根据现场实际条件决定。网架安装完毕后,拆除临时滑道,网架结构经过内力重分布,则与设计受力相吻合。由于网架结构本来是简支,而滑移过程中支点也是简支。不管是采用哪种滑道设置方式,网架的安装挠度均可以满足规范及设计的要求。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术（3）对于有的工程,设计时考虑了网架结构和下部结构的协同作用,即网架支座按弹性支座考虑,支座反力出现水平力,在这种情况下,如果依然在支座采用两条滑道,也能完成网架结构的安装。但在网架自重下,挠度值必然要比自重下设计挠度大,而网架自重下的挠度要比网架的最大挠度要小得多,而设计单位往往只给出网架的设计最大挠度,许多施工人员和监理人员把自重下的挠度和网架的设计最大挠度相比,甚至和设计允许挠度相比,自然得出挠度满足设计的结论。所以如果有这种情况,必须增设一条滑道或将两条滑道向内收缩,以便网架施工完毕后与设计状态一致。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术在滑移和拼装过程中,对网架应进行下列验算:1)当跨中无支点时,应验算杆件内力和跨中挠度值;2)当跨中有支点时,应验算杆件内力、支点反力和挠度值;3)必要时更换部分杆件。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑道支撑体系设计（1）滑道支撑体系可采用脚手架搭设或采用其他形式(如型钢组成的支撑体系)。大多数滑道会设置在原有的混凝土结构上,利用柱间的联系梁(必要时进行加固)。而在某些情况,如果原有结构不能利用,或前面所述的几种情况,要求增设滑道。对于在跨中增设的滑道,应该验算其承载力和稳定性,支撑结构下部应采取措施,防止支座下沉。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术（2）当整个结构的滑道全部设置在脚手架支撑结构上,则必须对支撑体系的侧向刚度予以足够的重视。支撑体系的设计要和地基承载力、上面滑点的反力等情况结合起来综合考虑。但在支撑体系的组建过程中,尤其是用脚手架搭设的支撑结构,由于不可预见不利因素很多,如材料及人为的一些影响,应该将支撑体系设计的略偏保守。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑移支撑点位置及数量的选择滑移支撑点位置及数量要根据滑道及下部支撑体系来确定。对于滑道设置在支座位置下的情况,一般仅可在支座处设置支撑点,这样网架杆件实际受力与设计受力相一致。对于不通过网架支座处的滑移支撑点,应该多设。因为此时支撑点周围大量杆件均为内力反号,如果设置滑移支撑点过少,则会造成部分杆件应力或长细比超限。同时也要考虑下部支撑结构的承载力,所以滑移支撑点的数量和下部结构也应结合起来考虑,选择一个较为经济的方案,原则上是对原有地基不进行大量的处理。根据各个滑移支撑点的反力和滑道底部结构选用合适的滑移轨道,常用的滑移轨道有钢轨,工字钢,槽钢,圆管等。由于滑移轨道支撑点间的距离都很小,主要考虑轨道的强度即可。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术牵引工具的选择滑移时可采用一点和多点牵引,每点的牵引力不能大于网架支座之间的系杆承载力;滑移时,两侧不同步值不大于50mm;牵引力可按滑动摩擦或滚动摩擦分别按下列公式进行验算:滑动摩擦总启动牵引力：其中,μ1为滑动摩擦系数,钢的轧制表面,经粗除锈(St1级)加润滑剂的钢与钢可取0.12~0.15;􀀁μ2为滑动摩擦系数,滚轮与轴经机械加工(Ra≤12.5μm)加润滑剂钢与钢可取0.10;ξ为阻力系数,当有其他因素影响牵引力时,可取1.3~1.5;GOK为被牵引网架自重标准值;k为滚轮与钢之间的滚动滑移系数,可取0.5;r为轴半径,单位为mm;r1为滚轮外圆半径,单位为mm。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术对于中小跨度的网架,可选择手拉葫芦或电动葫芦牵引,而对网架分段宽度较大、滑移的同步控制精度较高的工程，可采用液压同步滑移施工技术，运用数字液压同步爬行机器人和计算机同步控制系统进行同步性控制。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术采用手动葫芦牵引的注意事项(1)控制两侧同步滑行。为防止网架在滑移过程中发生平面内扭转偏移，事先须在滑道上设置准确、醒目的刻度标记，在滑移过程中，两侧有专人读数，并有专人现场指挥，以便两端用力均衡。两侧滑移的最大不同步值不得大干5cm，如超出，须采取相应措施调整同步后再行滑移。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术(2)控制滑移速度。一般控制在1~2m/h以内。(3)牵引过程中应随时注意单条网架的运行情况，以便及时发现问题，避免造成隐患；在牵引至距终点1m时，应暂停滑移，调整以保证网架两端部至目标点距离一致，并检查各项设置后以最慢速度再次进行牵引。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术采用液压设备牵引的注意事项：（1）进行数字液压同步爬行机器人同步性试验，检测滑移推进设备的性能，如：两缸夹持一个鸡蛋同步运动；（2）根据各轨道的(最大)静摩擦系数试验，得出各推进设备的合理推进力，使网架在各轨道上有同样的滑移速度及加速度。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术牵引过程控制（1）挠度控制：网架分成条状单元进行滑移时，其受力特点为两端自由搁置的立体桁架或平面桁架，属单向受力体系，而网架结构则为空间受力体系。一般来说，网架的高跨比比平面结构体系小，因此施工时必须考虑分割成条状单元挠度增大的特点。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术通常可采取下列措施减小挠度影响：①加大网架高度。需进行网架设计调整，此法限制因素较多，较少使用；②增设中间滑轨；③施工起拱。根据计算模拟得出的挠度值，在网架拼装时进行预起拱；在滑移过程中在下弦增加预应力钢绞线等方法，保证将施工挠度影响降至最低。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术(2)网架合拢误差控制单元滑移的网架在高空合拢时，为消除其间距超限，考虑网架滑移过程中可能出现的微量变形，以及因滑移时温度差异产生的不同变形，不同当一个单元的网架与另一个单元的网架合拢时，找出不能合拢的节点，利用测量仪器测出超限节点的合拢间距与液压设备操作技术超限的间距，调整该节点的液压设备的参数，其他能顺利合拢的液压设备的参数不做调整，逐步将网架滑移到指定位置，确保网架高空精确合拢。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术设计和滑移施工中应注意的几个问题(1)网架支承必须具备铺设两边滑轨的条件。(2)设计网架时，必须考虑使用和施工两阶段的设计计算，为滑移施工提供理论保证。(3)网架设计加工时应考虑预起拱措施，以确保滑移过程中对跨中挠度的控制。(4)滑移施工时，须设置导向装置，且应具有微调前进方向的功能。避免滑轮侧面与滑轨摩擦。大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术滑移胎架•胎架，即是在钢结构(特别是大跨度钢结构)中支撑上部结构拼装或滑移的操作平台。胎架实际上属于脚手架中的支撑和承重脚手架一类。•分类：按拼装作用位置，胎架分为固定式拼装胎架和移动式拼装胎架。在大跨度桁架结构滑移施工中，胎架作为桁架高空组对、拼装的操作平台，起到临时支撑上部桁架结构荷载和施工荷载的作用。若是移动式胎架则是将上部桁架结构滑移到设计位置安装就位的依托。•胎架构造：滑移胎架一般由型钢胎架底盘(固定式拼装胎架也可无底盘，脚手架钢管直接支撑在楼面或地面)、胎架立柱、胎架柱间纵横连系杆(梁)、胎架柱顶拼装平台以及斜道或垂直爬梯等组成，胎架立柱、纵横连系杆或梁共同组成“空间框架结构”。滑移法型钢胎架制作•与由扣件连接搭设而成的脚手管胎架相比，由型钢管、H型钢、I字钢、槽钢、角钢等组成的型钢胎架的制作和焊接有不同之处。除钢管外，其余型钢的放样、切割比较简单，而胎架柱节点为一封闭的形状复杂的空间相贯曲线，相贯线的制作影响着整个胎架的质量。根据空间几何作图关系，推导出管管相贯母线长度的两个计算公式。sincostan2222112iRRRRhitancossin)sin(22irirRhi0≤≤2π0≤≤2π大跨度钢桁架（网架）滑移施工技术牵引滑移过程中的同步控制允许值•桁架滑移时同步控制的精度是滑移法施工的主要技术指标之一，若滑移过程中，(特别是曲线滑移时)同步差