钢网架结构高空散装累积滑移施工技术

孔祥荣

上海浦东新区建设（集团）有限公司 上海 200136

1 工程概况

上海黎明资源再利用中心工程位于上海市浦东新区曹路固体废弃物处置场内，本工程主厂房由垃圾卸料区、垃圾焚烧区、烟气净化区和汽轮发电区及技术楼组合布置而成。其中，烟气净化区底层为钢筋混凝土框架结构，屋面采用网架结构，网架结构为正放螺栓球四角锥结构形式，长度为94.6 m，跨度为43.3 m＋51.3 m，宽度为88.4 m，柱距6.0 m，投影面积约8 640 m2，支座标高30.00 m。网架杆件从φ60 mm×3.5 mm到φ159 mm×8.0 mm共7种规格、8 432根，螺栓球节点采用直径从120 mm到350 mm的共10种规格、2 174个。

2 散装累积滑移方案的确定

根据本工程的特点和施工管理要求，对单片网架散装累积滑移法方案、满堂操作架高空散装方案、滑移操作架高空散装方案进行全面对比，以确定最优方案。钢结构施工时场内土建基本完成，设备专业也准备进场。方案要考虑成本、工期、不同专业之间交叉作业的问题[1]。

1）单片网架散装累积滑移法方案：

① 方案描述：在网架㉙～㉛轴之间搭设满堂操作架，操作架的宽度为网架3个支撑座之间的距离。将网架划分为多个滑移单元，然后每一滑移单元在操作架拼装平台上拼装完成后，向前滑移一单元距离，网架累积滑移，直到滑移到位。

② 优、缺点分析：网架在同一操作架上拼装，节省操作架架设的工作量，网架累积滑移不存在侧向稳定性的问题，且构件堆放场地集中便于管理。设备等专业若需要吊机辅助安装的需在钢结构网架进场前施工，不需要吊机辅助安装的，可与安装工程同时进行，但要避免垂直交叉作业，施工工期容易保证。

2）满堂操作架高空散装方案：

① 方案描述：采用在网架下部搭设满堂操作架作为安装和操作平台，利用搭设的满堂操作架作为施工平台来组装上部网架结构。

② 优、缺点分析：在整个网架下部搭设满堂操作架，操作架用量巨大，成本高昂，措施费用大。满堂操作架搭设及拆除时间长，设备等专业则需要钢结构完成之后方可进行施工，整体安装工期难以实现。

3）滑移操作架高空散装方案：

① 方案描述：采用在网架㉙～㉛轴之间下部搭设滑移操作架作为安装和操作平台，操作架下设置支架以及滑移轨道，一个节间网架安装完成后，操作架向前滑移一个节间，进行加固后开始下一节间网架的安装，如此往复。

② 优、缺点分析：在分块的网架下搭设滑移操作架，操作架用量较少，成本较低，施工费用比较经济[2]。滑移操作架下须设置专用支撑框架和滑移轨道，滑移操作架施工对下部场地要求高，且滑移搭设高度太大（约高30 m），施工安全风险大。设备等专业则需要钢结构完成之后方可进行施工，工期难以实现。

综上所述，从施工成本、工期、施工条件等方面进行对比，单片网架散装累积滑移法方案相较于其他方案具有显著的优势（表1）。

表1 方案比选

3 施工难点分析

采用散装累积滑移方法，面临滑移同步控制、网架结构牵引控制以及滑移过程中的安全性与变形控制等方面的难点[3-4]。

1）滑移同步控制：大跨度网架累积滑移施工时，必须保证两端牵引的不同步值在规范允许的范围内，靠标识在轨道两侧的刻度标尺采用等步法用自整角机测量滑移距离，在网架两边滑轨上刻画出相同的尺寸线，滑移距离用钢尺标识。各条指挥人员通过对讲机相互联系，相互报数，随时校正牵引速度，要求网架滑移速度不大于0.3 m/min，两端不同步值不大于50 mm。用全站仪测量各节点坐标，用自整角机监测两边滑移时的同步差。

2）网架结构牵引控制：在滑移过程中，牵引力直接作用在网架结构上，在设计时并没有考虑，因此在施工前通过计算，对牵引部位进行局部加强，以保证结构在滑移时不被破坏。

3）滑移全过程中的安全性及变形控制：网架在各阶段累积滑移过程中，按网架离开支架滑移时的最不利情况，对其杆件最大内力和最大挠度进行验算，在滑移过程中应没有超应力杆件出现，网架局部和整体变形均应满足设计要求，网架在滑移过程中对混凝土承台的反力也应满足要求。在不满足的情况下必须对结构采取加固措施。

4 工艺及应对措施

4.1 工艺流程设计

网架滑移安装的施工主要工序为：施工准备（构件制作、运输、操作架搭设）→测量放线（支座验收）→滑道及牵引设备安装→第1跨网架拼装→第1跨网架檩条安装→第1跨网架滑移→第2跨网架拼装→第2跨网架檩条安装→第1、2跨网架整体滑移，并以此类推→最后一跨网架拼装→支座轴线复核、定位→支座焊接→拆除滑移轨道→结尾收工→验收。

4.2 网架的合理划分

网架跨度大、自重大，对滑道设计要求高，轨道刚度要求高，滑道长达95 m。对牵引设备要求高，要求牵引力大。网架过长，在滑移过程中支座由于受力不均匀，会产生扭转和偏位，调整困难。

以上难点的解决方法之一是通过合理划分网架，通过控制质量与尺寸，控制关键风险。本工程将网架划分为8个滑移单元：滑移第1单元⑯～⑱轴，滑移第2单元⑱～⑳轴，滑移第3单元⑳～㉒轴，滑移第4单元㉒～㉔轴，滑移第5单元㉔～㉖轴，滑移第6单元㉖～㉘轴，滑移第7单元㉘～㉚轴，滑移第8单元㉚～㉛轴（图1）。

图1 网架划分及编号

在网架的支座处通长设置3条水平滑移轨道，分别位于E轴、M轴及V轴。

4.3 拼装平台及轨道的施工

在结构㉙～㉛轴间采用钢管脚手架搭设网架拼装平台，操作平台高度根据网架下弦高度而定，操作架顶面距离网架下弦高度为30～50 cm，本工程操作平台搭设高度为29.5 m，平台宽15.0 m，即比一个滑移单元多1个网格尺寸。工作平台承载能力为2.0～2.5 kN/m2。

滑道施工需在滑道托梁上弹出轴线及边线，以控制槽钢滑道安装精度，各水平滑轨轴线应保持平行，轴线偏差不大于5 mm。然后调整滑道槽钢的顶面标高，帮衬上两侧的10#加强槽钢最后焊接牢固，使之与混凝土滑道托梁刚性连接，以保证滑道的强度、刚度及侧向稳定性。

4.4 滑移设备选型

4.4.1  网架最大牵引力计算

在滑移支座底板与槽钢滑道之间用特种润滑材料聚四氟乙烯滑片作为相对滑动介质。考虑聚四氟乙烯滑片在滑移时可能并不理想，用滑动摩擦计算公式时将摩擦因数适当提高。牵引力采用式（1）计算：

式中：Ft——总启动牵引力；

μ1——滑动摩擦因数，经粗除锈，表面未充分润滑取0.05；

μ2——阻力系数，取1.5；

Gok——滑移时整块网架滑移时的重力。

按最大质量取410 000 kg计算，最大牵引力为310 kN，由于3条滑道同步牵引，中间M轴滑道承受1/2的拉力，所以中间滑道最大牵引力为155 kN，边滑道最大牵引力为77.5 kN。

4.4.2  牵引设备选用

常用的滑移牵引法有手拉葫芦牵引、电动卷扬机牵引、液压同步牵引等方法。本工程采用手拉葫芦牵引法。中间滑道选用2只10.0 t手拉葫芦同时拉，边滑道各选用1只10.0 t手拉葫芦进行牵引，即可以满足滑移要求。

4.5 结构支座落位

支座落位时，在支座两侧焊出2个挑梁，两边由2个千斤顶顶住（图2），同轴线两相邻支座轮换分批下降，调整支座，确认无误后，将预埋板与过渡板焊接，过渡板与结构支座螺栓连接紧固。

5 结语

本工程采用高空散装累积滑移的施工技术，使得屋盖安全、如期顺利实施。本工程主要通过合理划分网架、精确计算牵引力、对变形进行全程监测，解决了滑移施工中的同步性问题、牵引控制以及安全性控制等方面的难题。

图2 支座落位示意

高空拼装后滑移就位方法具有施工安全、快速、经济、可靠的优点，也能适应现场土建施工、设备安装及生产交叉作业的相关要求，施工工期容易保证，具有显著的社会效益和经济效益，本项目技术对于此类屋盖的施工具有较好的参考意义。