中川機場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支撐架滑移關(guān)鍵技術(shù)

馬張永 吳小燕 吳牡丹

(甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅 蘭州 730060)

中川機場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支撐架滑移關(guān)鍵技術(shù)

馬張永 吳小燕 吳牡丹

(甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅 蘭州 730060)

依托于中川機場項目，研究了指廊鋼結(jié)構(gòu)屋蓋中支撐架滑移的關(guān)鍵技術(shù)，對曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分塊、滑移導(dǎo)軌鋪設(shè)、支撐架在滑移和拼裝工況下的設(shè)計和驗算、網(wǎng)架拼裝過程中的變形控制等問題進行了探討，以順利完成鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的安裝。

曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，樓面滑移，支撐架，網(wǎng)架球節(jié)點

1 工程概述

蘭州中川機場二期擴建項目航站樓指廊鋼結(jié)構(gòu)屋蓋為曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。其中，北區(qū)指廊長185 m，寬31 m；南區(qū)指廊長151 m，寬31 m。南北兩區(qū)主要柱網(wǎng)為24 m×24 m，下弦中心標高20.293 m～21.748 m。指廊鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架采用正放四角錐，螺栓球和焊接球混合節(jié)點，主要網(wǎng)格尺寸3 m×3 m，網(wǎng)架厚度為2 m。指廊土建結(jié)構(gòu)主體2層，樓面標高7.8 m。由圖1可知，航站樓指廊鋼屋蓋為長條狀、等截面空間曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，施工過程較為單一且施工主體長度較長，宜采取樓面支撐架滑移法進行曲面網(wǎng)架的安裝以保證施工安全、加快施工進度并節(jié)約施工費用。曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)高空支撐架滑移是指在樓面上鋪設(shè)滑移軌道，支撐架在軌道上滑移至工作位置后[5]，作為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)高空拼裝支架，當(dāng)完成一塊網(wǎng)格結(jié)構(gòu)拼裝后，支撐架滑移至下一工作位置，施工荷載超過樓面設(shè)計承載力時，對其進行加固[6]。

2 施工流程

樓面支撐架滑移法的施工流程及工作原理如下：

固定工字鋼導(dǎo)軌→安裝導(dǎo)向板和滾輪→安裝支撐架并驗收質(zhì)量→搭設(shè)牽引設(shè)備→支撐架試滑移→單元網(wǎng)架拼裝及質(zhì)量檢查→支撐架滑移進入下一個單元。

3 施工操作要點

樓面支撐架滑移法是解決長條狀、等截面曲面空間網(wǎng)格類結(jié)構(gòu)安裝經(jīng)濟、有效的方法，但一般的支撐架滑移法也存在穩(wěn)定性差、網(wǎng)架球節(jié)點安裝支撐難以定位、樓面支撐架滑移研究較少等問題，因此必須注意以下施工操作要點以解決施工中的難題。

1)樓面支撐架滑移。本項目中長條狀、等截面曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屋蓋下方為混凝土樓面，需要根據(jù)不同的荷載工況對樓面及樓面梁承載力進行復(fù)核。承載力不滿足要求時需對樓面及樓面梁進行加固，加固的方式是在樓面板、樓面梁的底部分別采用滿堂架及支撐胎架進行反頂。通過反頂支架，一部分施工荷載直接傳至地面，確保樓面結(jié)構(gòu)的安全。

2)支撐架軌道設(shè)計。在已施工好的指廊土建結(jié)構(gòu)樓面板的墊梁上，每個支撐架單元體沿跨度方向平行布置2條工字鋼導(dǎo)軌(見圖2，圖3)，導(dǎo)軌采用Ⅰ16工字鋼，使用木螺紋道釘與墊梁連接?，F(xiàn)場在固定導(dǎo)軌時，應(yīng)根據(jù)支撐架的搭設(shè)圖紙，首先彈出導(dǎo)軌邊線，以便能保證固定導(dǎo)軌的水平度和平行度。此外，為了控制滑移過程的同步性，在滑移軌道上標定滑移同步控制線，間距2 m(見圖4)。

3)支撐架設(shè)計和工況分析。根據(jù)JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范對支撐架進行設(shè)計和驗算。滑移施工前，需利用有限元分析軟件對支撐架進行工況分析。將模型導(dǎo)入仿真分析軟件Midas Gen中，驗算結(jié)果如圖5～圖8所示。

由以上計算結(jié)果可知，樓面支撐架拼裝工況及滑移工況應(yīng)力及位移均在可接受范圍內(nèi)。

4)施工仿真分析和變形監(jiān)控。利用有限元分析軟件對曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)進行施工過程仿真分析。拼裝過程中將計算機仿真分析結(jié)果與實測的變形進行實時比對，當(dāng)結(jié)構(gòu)變形出現(xiàn)異常時，馬上暫停拼裝，分析原因，待問題解決后方可繼續(xù)拼裝。

4 施工全過程仿真分析

本項目在樓面搭設(shè)支撐架，并將其作為網(wǎng)架拼裝的操作平臺，所有桿件在操作平臺上使用塔吊或汽車吊搬運到位，進行原位拼裝，一個節(jié)間拼裝完成后支撐架至下一位置，現(xiàn)場施工時，南北兩區(qū)同時由兩端向中間進行網(wǎng)架拼裝?，F(xiàn)以北區(qū)網(wǎng)架為例說明拼裝過程中的仿真分析結(jié)果：

第一步：鋪設(shè)滑移軌道、安裝支撐架，進行第一個柱網(wǎng)拼裝。

第一步北區(qū)網(wǎng)架位移及應(yīng)力如圖9，圖10所示。

第二步：支撐架滑移到第二個柱網(wǎng)內(nèi)，進行網(wǎng)架安裝。

第二步北區(qū)網(wǎng)架位移及應(yīng)力如圖11，圖12所示。

重復(fù)上述步驟，直至所有網(wǎng)架安裝完成，計算結(jié)果如圖13，圖14所示。

由以上計算結(jié)果可知，滑移過程中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移均滿足規(guī)范要求，滑移方案是可行的。為了讓以上分析計算結(jié)果更好的服務(wù)于實際安裝，首先人工選定監(jiān)控點，使用軟件列出計算結(jié)果，再在安裝過程中，比對計算結(jié)果和監(jiān)控結(jié)果，偏差超過15%時，認為是數(shù)值異常，停止作業(yè)，檢查原因并處理后再拼裝。

5 經(jīng)濟效益分析

曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)高空支撐架滑移施工技術(shù)的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在節(jié)省腳手架費用、縮短施工周期、質(zhì)量容易控制等。若使用滿堂架安裝法，費用為150萬元，使用支撐架滑移法，本工程實際費用為80萬元，最多可節(jié)省費用70萬元，效益率提高了近50%。

6 結(jié)語

中川機場二期擴建項目航站樓指廊嚴格按照支撐架滑移法進行，圓滿完成了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的安裝。與傳統(tǒng)的施工方法相比，有以下優(yōu)點：

1)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在支撐架上拼裝，安裝速度快，精度高，質(zhì)量好；支撐架兼做網(wǎng)架拼裝時的操作平臺，操作平臺類似于滿堂腳手架，穩(wěn)定性較好，節(jié)省了施工費用，減少了人力物力的投入。

2)采用滑移支撐架，大大減少了腳手架費用。由支撐架代替滿堂架，拼裝完成一塊網(wǎng)架后，滑移至下一位置，節(jié)省了大量的腳手架費用。

3)全過程仿真分析及變形監(jiān)控，保證了施工過程的進度和安全。拼裝過程中將計算機仿真分析結(jié)果與實測的變形進行實時比對，當(dāng)結(jié)構(gòu)變形出現(xiàn)異常時，馬上暫停拼裝，分析原因，待問題解決后方可繼續(xù)拼裝。

[1] JGJ 7—2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50009—2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)[S].

[4] GB 50205—2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[5] 邱 鵬.空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)滑移法施工全過程分析方法及若干關(guān)鍵問題的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2006.

[6] 王旭峰.現(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)高空滑移法施工技術(shù)[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進展,2006(4)：86.

On key technique for brace sliding of steel structure roof at Zhongchuan Airport

Ma Zhangyong Wu Xiaoyan Wu Mudan

(GansuConstructionSteelStructureCo.,Ltd,Lanzhou730060,China)

Based on the program of Zhongchuan Airport, the paper researches the key techniques for the brace sliding in the roof of pier steel structure, and explores the curved-spatial grid structure block, pavement of the sliding guide rail, the design and calculation of the brace under the sliding and assembly conditions, and the deformation control in the grid assembly process, so as to complete the installation of the steel structure roof.

curved-spatial grid structure block, sliding guide rail, support-type, spherical joint

1009-6825(2015)28-0117-02

2015-07-26

馬張永(1985- )，男，工程師； 吳小燕(1962- )，女，教授級高級工程師； 吳牡丹(1987- )，女，助理工程師

TU745

A