鋼結(jié)構(gòu)滑移施工技術(shù)研究及工程應(yīng)用

常 璐

（北方集成電路技術(shù)創(chuàng)新中心（北京）有限公司，北京 100163）

鋼結(jié)構(gòu)存在于我們生活的每一個(gè)角落，起著重要的作用[2]。大興區(qū)鋼結(jié)構(gòu)采用濕滑施工技術(shù)，提高了施工的可靠性和穩(wěn)定性。為了滿足大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝的需要，各種施工方法應(yīng)運(yùn)而生，滑移施工技術(shù)是眾多施工技術(shù)之一，隨著滑移理論計(jì)算、設(shè)備和手段的不斷改進(jìn)，越來(lái)越多的工程采用滑移施工，本文結(jié)合工程的成功應(yīng)用，對(duì)滑移施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。

1 滑移施工技術(shù)的分類與特點(diǎn)

1.在實(shí)踐中，滑動(dòng)框架中包含滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)可分為單（塊）滑動(dòng)和累積滑動(dòng)。根據(jù)滑行軌跡可分為三種類型：平面直線滑行法、平面曲線滑行法和空間曲線滑行法。根據(jù)受力的不同，可分為提升滑行法、千斤頂滑行法和液壓手動(dòng)滑行法。

2.本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的滑移方法，在建筑結(jié)構(gòu)滑移方法中，將建筑結(jié)構(gòu)沿建筑結(jié)構(gòu)的縱向分為若干滑移單元，在建筑結(jié)構(gòu)的端部或中部的某一滑移單元輪架可以設(shè)置在底盤的范圍之外。在準(zhǔn)備好其他各種滑動(dòng)條件后，結(jié)構(gòu)單元可從裝配位置滑離，直至達(dá)到最終使用位置，輪胎保持在原來(lái)的位置從而通過(guò)反復(fù)循環(huán)完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)。本實(shí)用新型的特征在于：所述的框架為不動(dòng)框架，結(jié)構(gòu)為滑動(dòng)結(jié)構(gòu)。

3.當(dāng)采用滑動(dòng)框架法施工時(shí)，結(jié)構(gòu)沿結(jié)構(gòu)縱向分為多個(gè)組裝單元，在結(jié)構(gòu)的端部或中部的某個(gè)組裝單元的下方設(shè)置有框架輪框架的一個(gè)部件或一部分裝配在裝配單元中。因此，輪胎可以滑動(dòng)到車架上，將原來(lái)的裝配位置留給下一個(gè)相鄰的裝配單元的下部，然后松開(kāi)輪胎，車架桿就可以恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，開(kāi)始裝配。相鄰單元之間，通過(guò)反復(fù)循環(huán)完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)。其特征在于：所述結(jié)構(gòu)固定，所述框架為滑動(dòng)框架。

4.設(shè)計(jì)了平面直線、平面曲線和空間曲線的滑移方法，形成滑移時(shí)的滑移軌跡。液壓千斤頂、滑動(dòng)千斤頂、滑動(dòng)方法、滑動(dòng)導(dǎo)軌（或起重機(jī)）滑動(dòng)法是針對(duì)一種滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)力而提出的，其中前兩種方法廣泛應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)法，而人工滑動(dòng)法只能用于一些小項(xiàng)目。

2 滑移施工技術(shù)簡(jiǎn)介

由于滑動(dòng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，滑樹(shù)位于不同區(qū)域，滑帶中心不在同一直線上。因此，必須設(shè)計(jì)兩套玻璃營(yíng)地，以解決手動(dòng)修改問(wèn)題。固定在液壓滑道結(jié)構(gòu)鋼框架內(nèi)的特殊滑動(dòng)閥滑軌上可設(shè)置滑靴。根據(jù)工程特點(diǎn)，在B軸和H 軸上分別在剪力墻上方設(shè)置兩個(gè)滑軌。在剪力墻上方設(shè)置一個(gè)整體板，液壓同步爬行施工技術(shù)。

1.和傳統(tǒng)的用絞車和鋼絲繩牽引一樣，對(duì)爬行機(jī)器人的推進(jìn)力和前進(jìn)速率均可進(jìn)行精密的檢測(cè)和監(jiān)控。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)利用傳感器測(cè)量機(jī)器人的推進(jìn)力和爬行速率，控制自動(dòng)化機(jī)器人間的協(xié)調(diào)同步能力，在出現(xiàn)超載或同步過(guò)載情況發(fā)生時(shí)及時(shí)調(diào)整速度和發(fā)送報(bào)警信號(hào)，使滑行過(guò)程變得更加安全。

2.通過(guò)模塊化和擴(kuò)展相結(jié)合的方法，對(duì)履帶式機(jī)器人設(shè)備的重量、尺寸和滑動(dòng)距離進(jìn)行了有限元分析。

3.本實(shí)用新型體積小，重量輕，負(fù)載能力高，自動(dòng)化程度高，使用舒適靈活，安全可靠，特別適用于電池。在小空間或難以安裝懸掛機(jī)構(gòu)的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量滑動(dòng)安裝。

3 鋼結(jié)構(gòu)滑移施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工及調(diào)整

3.1.1 鋼拱肋整體縱推滑移問(wèn)題是施工管理中的難題在一切準(zhǔn)備工作完成后，按鋼拱整體頂推方式施工進(jìn)行。先利用液壓缸的推動(dòng)保證夾軌器夾軌，夾軌器反作用于夾軌器上，在夾軌器前端再由液壓缸的同步推動(dòng)。液壓缸上的校準(zhǔn)標(biāo)記可以用來(lái)調(diào)節(jié)向前推的距離，并在開(kāi)始點(diǎn)與定位點(diǎn)之間把每個(gè)路徑分為一個(gè)小單元。在向頂推過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)智能鋼軌表面噴砂的方式，來(lái)維持鐵軌和平衡塊之間的摩擦力。車輪箱組人員在被動(dòng)監(jiān)控前后通過(guò)內(nèi)部通訊保持聯(lián)系，一旦其他區(qū)域出現(xiàn)了異常狀況時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查支付設(shè)備，并報(bào)告。

3.1.2 鋼管支架的調(diào)整方式

將鋼管支架推到位后，對(duì)鋼管支架進(jìn)行精確調(diào)整，通過(guò)滑動(dòng)量修正縱向位置偏差，通過(guò)調(diào)整軌道高度和水平偏差，并通過(guò)輪箱與輪軌之間的間隙進(jìn)行滑動(dòng)到位。鋼管支架就位后，將滑動(dòng)系統(tǒng)的整體支架腳與支架肋之間的閉門安裝在焊接鎖上，將格柵板等附件安裝在完成的安裝全鋼管支架。

3.2 施工中的安全措施

為確保關(guān)鍵鋼管拱沿軌道側(cè)曲線的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)進(jìn)行橫向防轉(zhuǎn)檢查，以提高SSR 的安全系數(shù)，并防止鋼管拱自動(dòng)滑動(dòng)。平衡裝置設(shè)置在滑動(dòng)系統(tǒng)的后部，以增加摩擦功率，從而增加整個(gè)系統(tǒng)與軌道之間的摩擦力。防側(cè)傾檢查，橋區(qū)平均強(qiáng)風(fēng)日數(shù)為8 級(jí)156.sd，最大瞬時(shí)風(fēng)速40.7m/s，主風(fēng)向與交匯線夾角較小。鋼管支架安裝完成后，斜向荷載主要為橫向風(fēng)荷載。

4 滑移施工技術(shù)的適用條件

1.對(duì)象構(gòu)造函數(shù)必須能夠被劃分成多個(gè)相同或相似的獨(dú)立模塊，以便它們可以在一個(gè)固定或輕微變化的框架中重用，而這些模塊必須沿軌道空間有規(guī)律地排列，使它們可以沿同一軌道（結(jié)構(gòu)滑動(dòng)）或輪胎（滑動(dòng)輪胎）滑動(dòng)到指定位置。

2.所用動(dòng)力設(shè)備簡(jiǎn)單，在一般工程中，動(dòng)力設(shè)備往往只需要一個(gè)或多個(gè)慢速液壓千斤頂或手拉蒙陸，甚至手動(dòng)推完成施工任務(wù)。

3.現(xiàn)有建筑物、構(gòu)筑物或者其他堆積物置于需要安裝的構(gòu)筑物下面時(shí)，在施工過(guò)程中不會(huì)相互干擾。

5 滑移施工技術(shù)的基本原理

滑動(dòng)施工技術(shù)的基本原理是當(dāng)物體的推力或拉力大于或等于物體所受各種阻力之和時(shí)運(yùn)動(dòng)，即：

式中，R動(dòng)力為動(dòng)力設(shè)備產(chǎn)生的總動(dòng)力之和；S阻力為物體所受的各種阻力之和；γ0為安全儲(chǔ)備系數(shù)，取2～4。

當(dāng)物體為滑動(dòng)摩擦?xí)r：S阻力=μ1δ1G0k。μ1為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，在自然壓制表面，經(jīng)粗除銹表面充分潤(rùn)滑的鋼與鋼之間可取0.12～0.15；δ1常為阻力系數(shù)，當(dāng)有其它因素影響動(dòng)力時(shí)，取1.3～1.5；G0k為滑移對(duì)象自重標(biāo)準(zhǔn)值。

物體為滾動(dòng)摩擦?xí)r：S阻力=(k/r1+μ2r/r1)G0kδ2)。k 為鋼制輪與鋼軌之間的滾動(dòng)摩擦力臂，當(dāng)圓頂軌道車輪直徑為100～150mm時(shí)，取0.3mm，車輪直徑為200～300mm時(shí)，取0.4mm 為車輪軸承摩擦系數(shù)，滑動(dòng)開(kāi)始軸承取0.1，稀油潤(rùn)滑取0.08，滾珠軸承取0.015，滾珠軸承、圓錐滾子軸承取0.02；δ2為阻力系數(shù)，由小車制作安裝精度、鋼軌安裝精度、牽引的不同步程度等因素確定，取1.l～1.3；r1為滾輪的外圓半徑/mm；r 為軸的半徑/mm。

6 滑移施工技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)考慮的因素

1.在滑移階段，一些構(gòu)件的內(nèi)力會(huì)發(fā)生變化，一些構(gòu)件的荷載會(huì)發(fā)生變化，一些構(gòu)件的卸載會(huì)發(fā)生變化，一些構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)反作用，在滑移階段，必須根據(jù)邊界條件和滑動(dòng)階段的載荷，保證滑動(dòng)階段構(gòu)件的內(nèi)力不超過(guò)構(gòu)件的最大承載力，使滑動(dòng)部件處于安全狀態(tài)。

2.由于滑移階段結(jié)構(gòu)形狀、邊界條件和載荷條件的變化，滑移時(shí)結(jié)構(gòu)的變形會(huì)發(fā)生變化?；瑒?dòng)構(gòu)件的變形驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況進(jìn)行，以確保結(jié)構(gòu)變形與相鄰構(gòu)件完全吻合。

3.為了保證鐵路輪胎在滑動(dòng)階段的安全，必須對(duì)鐵路輪胎的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

4.在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)單元或車輪框架時(shí)，必須在滑動(dòng)前進(jìn)行徹底檢查，以確保在整個(gè)安裝過(guò)程中完全自由。在滑動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)檢查抗傾覆能力，以確?；瑒?dòng)階段的安全狀態(tài)。

5.電力設(shè)備在滑行前必須進(jìn)行全面檢查，以確保電力設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。當(dāng)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)提供動(dòng)力時(shí)，在滑動(dòng)過(guò)程中，必須不斷檢查滑動(dòng)是否同步，防止滑動(dòng)體扭傷。

6.在滑行前，必須嚴(yán)格掌握天氣，在有強(qiáng)風(fēng)、暴雨、雷暴等惡劣天氣時(shí)，必須停止施工，并采取各種固定措施。

7.在滑行前必須有統(tǒng)一的密碼，滑行程序必須一致。

7 滑移施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用

實(shí)例1：以華能北京熱電廠干煤棚1 號(hào)網(wǎng)殼為例，采用三芯圓柱網(wǎng)殼螺栓球節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)殼平面尺寸120m×210m，總投影面積25200m2，高度43.75m，是我國(guó)最大的柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼分為東西兩部分，網(wǎng)殼支撐是一種兩端有上下繩的雙支撐形式，每個(gè)樓層節(jié)點(diǎn)都有支架。由于機(jī)組施工要求在安裝網(wǎng)殼時(shí)，電站的發(fā)電不受自然影響，因此最終工程采用了累積滑移法，各扇區(qū)的安裝結(jié)構(gòu)都取得了成功。在施工過(guò)程中，首先在東西兩端設(shè)置一個(gè)寬度為4.2m×5=21m 的組合式支架，在滑動(dòng)單元中采用兩個(gè)寬度為8.4m 的網(wǎng)架，將整個(gè)結(jié)構(gòu)分為10 模塊化，最后，其余網(wǎng)殼在高空組裝在組裝平臺(tái)上，無(wú)需滑動(dòng)。牽引設(shè)備選用2 套300kN四門滑輪組，鋼絲繩直徑25mm。

在整個(gè)滑移過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的內(nèi)力和變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；瑒?dòng)軸承的特殊設(shè)計(jì)，滑動(dòng)到位后更換支架也是保證結(jié)構(gòu)在滑動(dòng)過(guò)程中安全的關(guān)鍵控制。

實(shí)例2：南京奧林匹克游泳館位于南京市河西區(qū)奧林匹克體育中心，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)游泳池50 米長(zhǎng)，跳池25m×25m，訓(xùn)練池50m×15m，場(chǎng)地面積600m2。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)反復(fù)論證，將桁架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)外分段拼裝，然后吊裝到拼裝支架上，焊接成整體桁架，上部空間曲線結(jié)構(gòu)滑動(dòng)法。

由于本工程采用斜坡滑行，軌道有傾角，施工時(shí)采用兩臺(tái)20kN 的索道牽引，索道上端設(shè)置有索道，滑行時(shí)滑行緩慢，時(shí)間同時(shí)，還做好了防止?fàn)恳O(shè)備故障引起結(jié)構(gòu)快速滑移的措施。

實(shí)例3：青島流亭機(jī)場(chǎng)三期3 號(hào)航站樓鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由6 個(gè)主桁架組成，主桁架之間填充有弧形網(wǎng)殼。每個(gè)主桁架由兩個(gè)橫截面為倒三角形的管桁架組成。主桁架頂部支撐高度為+19.100m，支撐高度為人字英尺+21.434m，6 個(gè)主桁架呈扇形分布。在施工中，將框架的一端、主框架和第一網(wǎng)架穹頂組裝焊接。組裝完成后，將爬行裝置12 安裝在第一桁架上，使第一桁架滑動(dòng)，同時(shí)對(duì)第二桁架進(jìn)行組裝焊接。沿曲軌3-9 滑動(dòng)后，桁架的第一個(gè)滑動(dòng)停止。沿曲線軌道滑動(dòng)3-9 后，兩個(gè)桁架停止滑動(dòng)，第三個(gè)桁架與第一個(gè)桁架連接后，三個(gè)桁架一起滑動(dòng)。3-9 沿曲線軌道滑動(dòng)后，第1、3桁架停止，第4、3 桁架連接后，3、4 桁架上安裝液壓履帶累積滑動(dòng)。4 根累積桁架在4 根累積桁架上爬行后滑動(dòng)3-9，停止滑動(dòng)，5 根桁架連接，5 根累積桁架連接后滑動(dòng)。在蓄能器滑動(dòng)3-9 后，停止滑動(dòng)，將第六桁架與桁架連接，再將蓄能器滑動(dòng)6-Cotton 桁架連接到位后進(jìn)行滑動(dòng)。

在滑行過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)控制等速角，即保持內(nèi)外圓弧輪軌的滑行速度為8.310m/h，分別通過(guò)滑油流量控制系統(tǒng)和滑油流量計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保2 套滑油系統(tǒng)抓取、3 組抓取、2 組抓取、4 組抓取誤差在10mm 以內(nèi)，從而控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的同步切換。

實(shí)例4：嘉興電廠二期工程位于浙江省平湖市黃山鎮(zhèn)，位于已投產(chǎn)的一期電廠工程南側(cè)。本工程為煤場(chǎng)上部9#，10#干煤棚網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼采用螺栓球與焊接球節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的三芯柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)140m，跨度103m，拱高40.539m，覆蓋面積14420m2，擴(kuò)展面積20160m2，為大型工業(yè)建筑。本工程采用下部滿堂腳手架、上部滑動(dòng)胎架的直線滑動(dòng)技術(shù)。下部全廳操作架立桿置于木墊塊上，立桿高度為12m（兩側(cè)），18m（中間）。在其上方安裝了一個(gè)滑動(dòng)工作平臺(tái)。滑道采用120 鋼制作，滑道下方設(shè)置間距40cm 的面桿。工字鋼交錯(cuò)布置，采用8×3.5 鋼管整體連接?；郎喜繛榛瑒?dòng)夾具架。第一塊網(wǎng)殼安裝檢查完成并合格后，拆除放置在型鋼上的腳手架底部立桿和頂部腳手架各部分的連接立桿，用手拉出壓簧向前推滑動(dòng)胎架，滑動(dòng)到位后，將底部立桿伸出。固定滑動(dòng)夾具框架并安裝上部網(wǎng)殼。依此類推，直到所有工作完成。

在工程中，采用下全腳手架、上全腳手架直線滑行技術(shù)施工，下全腳手架為上全腳手架的滑行座，從而使下全腳手架必須嚴(yán)格控制，以保證上部框架的滑動(dòng)和網(wǎng)殼的安裝要求。

8 結(jié)語(yǔ)

該滑移施工技術(shù)具有施工方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性能好、安全文明等優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)稱重復(fù)單元空間鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)可行的選擇。但是，在采用滑移施工技術(shù)時(shí)，有必要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的施工狀況進(jìn)行檢查，以保證滑移過(guò)程的安全，從而降低施工成本，以達(dá)到最佳效果。