南京南站屋面网架滑移支撑体系设计

中建八局钢结构工程公司 上海 200125

1 工程概况

京沪高铁南京南站屋顶采用正交正放网架结构，平面投影为矩形，中间局部拱起。网架最高点58.1 m，最低点41.2 m，长451 m，宽210.65 m，总质量8 113 t。网架施工时采取“横向分单元高空滑移，端部高空平台散装”的方法。共分中间9 个滑移单元及南北2 个散装单元，如图1所示。

图1 南站网架单元划分

南京南站网架施工时南北两端搭设拼装平台，中间设置4 条高空轨道支撑体系。网架滑移单元均从南拼装平台拼装，然后从南向北滑移。北拼装平台高度仅27 m，采用满堂脚手架搭设方法，南拼装平台高度达41 m，且承受荷载较大，不宜搭设满堂脚手架，采用格构柱及贝雷架相结合的方式搭设。南拼装平台面积为9 964 m2，高41 m；4 条相互独立的高空轨道支撑体系每条长345 m，高度为18 m。如此大规模、高难度的临时支撑体系在钢结构施工中是非常少见的。本文主要介绍南拼装平台及高空轨道支撑体系的设计。

2 南拼装平台设计[1-8]

2.1 南拼装平台特点

（a）高度高、面积大。南拼装平台主体高41.38 m，平台顶部中间还有10 m高的二次平台，平台总面积为9 964 m2，体量大。

（b）荷载大，网架总质量8 113 t，质量最大的一片网架单元达1 260 t。

（c）网架滑移单元拼装完成后，在开始滑移前需进行脱架卸载，脱架后此网架单元荷载全部由4 条滑移轨道承担。单条滑移轨道最大承受荷载标准值为4 000 kN，因此4 条滑移轨道下方及附近平台承载力要求较高。

2.2 南拼装平台设计

南拼装平台设计时考虑拼装平台质量、网架荷载、网架施工荷载、风荷载及滑移时产生的摩擦力、滑移开始时因水平加速度引起的水平力、由于网架中间部分拱起产生的水平力等。

南拼装平台采用格构柱与贝雷柱相结合的方式搭设。格构柱（或贝雷柱）纵向间距12 m左右，横向间距9 m左右，4 条滑移轨道下方格构柱采用3 000 mm×3 000 mm截面，其余格构柱采用1 500 mm×1 500 mm截面。格构柱每10 m高度处设置1 层水平桁架支撑与相邻格构柱相连，共设4 层，另外格构柱之间局部辅以剪刀撑相连，使整个拼装平台连成整体，形成一个稳定的结构。

受限于现场塔吊覆盖范围，南拼装平台安装时会出现部分盲区。在塔吊盲区内格构柱的安装与拆除十分困难，因此在盲区部分使用质量较轻的、可以分散安拆的贝雷柱。

每个贝雷柱由若干标准节组成。每个标准节由4 片贝雷片和支撑架共同构成。4 片贝雷片竖直平行布置，间距450 mm。侧面采用900型和1350型支撑架进行连接，该支撑架在平面上连接并排的4 片贝雷片，在立面上连接上下节。

贝雷柱采用与格构柱相同的水平支撑，与相邻贝雷柱或格构柱连成整体（图2）。

图2 南平台贝雷柱与格构柱混合结构

2.3 南拼装平台仿真计算

应用Ansys软件仿真模拟计算，得到计算结果如下。

x方向最大位移16 mm，y方向最大位移约10 mm，z方向最大位移约31 mm；Q235构件最大压应力为－192 MPa，最大拉应力为196 MPa。构件的长细比、稳定应力及变形均满足要求。

3 高空轨道支撑体系的设计

3.1 高空轨道支撑体系特点

（a）荷载大，网架总质量8 113 t，最重一片网架滑移单元达1 260 t。

（b）共设4 条滑移轨道，相邻轨道间距最大为72 m，最小为42 m，间距大，4 条支撑体系不能连成一个整体，相互独立，对每条高空轨道支撑体系要求高。

（c）单片网架最长滑移距离为342 m，滑移距离长、高空轨道支撑体系长度长，且滑移施工时间为秋冬季，温度变化大，对高空轨道支撑体系影响大。

3.2 高空轨道支撑设计

滑移轨道支撑设计时考虑支撑质量、网架滑移过程中的竖向荷载、施工活荷载、风荷载及滑移过程中产生的水平荷载。

高空滑移支撑体系分为4 条独立的支撑体系，每条长345 m，起止标高为+22.03～+39.86 m，高度为17.83 m。每条支撑体系主要由轨道、轨道梁、格构柱、水平支撑和斜拉杆等构件组成。其中轨道使用QU100标准轨道，在整个水平滑移中起承重导向和径向限制网架水平位移的作用。轨道梁、格构柱为主要的承重构件，轨道梁截面规格为800 mm×800 mm×25 mm×36 mm，格构柱柱距为6～8 m，采用1 500 mm×1 500 mm截面，水平支撑与斜拉杆为结构辅助构件。格构柱、水平支撑、斜拉杆、钢梁与网架支撑钢柱形成一个稳定的结构共同承担网架滑移施工中产生的荷载，网架滑移施工中产生的荷载通过轨道传递至钢梁、支撑，最后传递至位于格构柱下方的桁架层结构上。图3为格构柱示意。

图3 格构柱示意

3.3 高空轨道支撑体系计算

应用Ansys软件仿真模拟计算。计算时未考虑主体结构网架支撑钢管混凝土柱参与受力；尽管施工时采取了侧向力的释放措施，但计算时仍然给轨道梁施加了侧向力，大小为支座竖向力的0.3 倍。

轨道梁最大压应力为－116 MPa，最大侧向位移40 mm，最大竖向位移23 mm；格构柱最大压应力为－173 MPa；轨道最大侧向位移0.3 mm，均满足要求，滑移支撑体系可行。

4 结语

本工程中所有临时支撑均采用了标准化设计，便于在以后的工程中重复利用，以达到对资源的最佳利用。南京南站网架滑移施工过程进展十分顺利，目前已圆满结束，滑移支撑体系圆满完成了自身的使命，为以后类似工程施工提供了可资借鉴的经验和依据。