中川机场钢结构屋盖支撑架滑移关键技术

马张永 吴小燕 吴牡丹

(甘肃建投钢结构有限公司，甘肃 兰州 730060)

中川机场钢结构屋盖支撑架滑移关键技术

马张永 吴小燕 吴牡丹

(甘肃建投钢结构有限公司，甘肃 兰州 730060)

依托于中川机场项目，研究了指廊钢结构屋盖中支撑架滑移的关键技术，对曲面空间网格结构分块、滑移导轨铺设、支撑架在滑移和拼装工况下的设计和验算、网架拼装过程中的变形控制等问题进行了探讨，以顺利完成钢结构屋盖的安装。

曲面空间网格结构，楼面滑移，支撑架，网架球节点

1 工程概述

兰州中川机场二期扩建项目航站楼指廊钢结构屋盖为曲面空间网格结构。其中，北区指廊长185 m，宽31 m；南区指廊长151 m，宽31 m。南北两区主要柱网为24 m×24 m，下弦中心标高20.293 m～21.748 m。指廊钢结构网架采用正放四角锥，螺栓球和焊接球混合节点，主要网格尺寸3 m×3 m，网架厚度为2 m。指廊土建结构主体2层，楼面标高7.8 m。由图1可知，航站楼指廊钢屋盖为长条状、等截面空间曲面网格结构，施工过程较为单一且施工主体长度较长，宜采取楼面支撑架滑移法进行曲面网架的安装以保证施工安全、加快施工进度并节约施工费用。曲面网格结构高空支撑架滑移是指在楼面上铺设滑移轨道，支撑架在轨道上滑移至工作位置后[5]，作为空间网格结构高空拼装支架，当完成一块网格结构拼装后，支撑架滑移至下一工作位置，施工荷载超过楼面设计承载力时，对其进行加固[6]。

2 施工流程

楼面支撑架滑移法的施工流程及工作原理如下：

固定工字钢导轨→安装导向板和滚轮→安装支撑架并验收质量→搭设牵引设备→支撑架试滑移→单元网架拼装及质量检查→支撑架滑移进入下一个单元。

3 施工操作要点

楼面支撑架滑移法是解决长条状、等截面曲面空间网格类结构安装经济、有效的方法，但一般的支撑架滑移法也存在稳定性差、网架球节点安装支撑难以定位、楼面支撑架滑移研究较少等问题，因此必须注意以下施工操作要点以解决施工中的难题。

1)楼面支撑架滑移。本项目中长条状、等截面曲面空间网格结构屋盖下方为混凝土楼面，需要根据不同的荷载工况对楼面及楼面梁承载力进行复核。承载力不满足要求时需对楼面及楼面梁进行加固，加固的方式是在楼面板、楼面梁的底部分别采用满堂架及支撑胎架进行反顶。通过反顶支架，一部分施工荷载直接传至地面，确保楼面结构的安全。

2)支撑架轨道设计。在已施工好的指廊土建结构楼面板的垫梁上，每个支撑架单元体沿跨度方向平行布置2条工字钢导轨(见图2，图3)，导轨采用Ⅰ16工字钢，使用木螺纹道钉与垫梁连接。现场在固定导轨时，应根据支撑架的搭设图纸，首先弹出导轨边线，以便能保证固定导轨的水平度和平行度。此外，为了控制滑移过程的同步性，在滑移轨道上标定滑移同步控制线，间距2 m(见图4)。

3)支撑架设计和工况分析。根据JGJ 130—2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范对支撑架进行设计和验算。滑移施工前，需利用有限元分析软件对支撑架进行工况分析。将模型导入仿真分析软件Midas Gen中，验算结果如图5～图8所示。

由以上计算结果可知，楼面支撑架拼装工况及滑移工况应力及位移均在可接受范围内。

4)施工仿真分析和变形监控。利用有限元分析软件对曲面空间网格结构技术进行施工过程仿真分析。拼装过程中将计算机仿真分析结果与实测的变形进行实时比对，当结构变形出现异常时，马上暂停拼装，分析原因，待问题解决后方可继续拼装。

4 施工全过程仿真分析

本项目在楼面搭设支撑架，并将其作为网架拼装的操作平台，所有杆件在操作平台上使用塔吊或汽车吊搬运到位，进行原位拼装，一个节间拼装完成后支撑架至下一位置，现场施工时，南北两区同时由两端向中间进行网架拼装。现以北区网架为例说明拼装过程中的仿真分析结果：

第一步：铺设滑移轨道、安装支撑架，进行第一个柱网拼装。

第一步北区网架位移及应力如图9，图10所示。

第二步：支撑架滑移到第二个柱网内，进行网架安装。

第二步北区网架位移及应力如图11，图12所示。

重复上述步骤，直至所有网架安装完成，计算结果如图13，图14所示。

由以上计算结果可知，滑移过程中，结构的应力和位移均满足规范要求，滑移方案是可行的。为了让以上分析计算结果更好的服务于实际安装，首先人工选定监控点，使用软件列出计算结果，再在安装过程中，比对计算结果和监控结果，偏差超过15%时，认为是数值异常，停止作业，检查原因并处理后再拼装。

5 经济效益分析

曲面空间网格结构高空支撑架滑移施工技术的经济效益主要体现在节省脚手架费用、缩短施工周期、质量容易控制等。若使用满堂架安装法，费用为150万元，使用支撑架滑移法，本工程实际费用为80万元，最多可节省费用70万元，效益率提高了近50%。

6 结语

中川机场二期扩建项目航站楼指廊严格按照支撑架滑移法进行，圆满完成了钢结构屋盖的安装。与传统的施工方法相比，有以下优点：

1)空间网格结构在支撑架上拼装，安装速度快，精度高，质量好；支撑架兼做网架拼装时的操作平台，操作平台类似于满堂脚手架，稳定性较好，节省了施工费用，减少了人力物力的投入。

2)采用滑移支撑架，大大减少了脚手架费用。由支撑架代替满堂架，拼装完成一块网架后，滑移至下一位置，节省了大量的脚手架费用。

3)全过程仿真分析及变形监控，保证了施工过程的进度和安全。拼装过程中将计算机仿真分析结果与实测的变形进行实时比对，当结构变形出现异常时，马上暂停拼装，分析原因，待问题解决后方可继续拼装。

[1] JGJ 7—2010，空间网格结构技术规程[S].

[2] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3] GB 50009—2001，建筑结构荷载规范(2006年版)[S].

[4] GB 50205—2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].

[5] 邱 鹏.空间网格结构滑移法施工全过程分析方法及若干关键问题的研究[D].杭州：浙江大学，2006.

[6] 王旭峰.现代空间钢结构高空滑移法施工技术[J].建筑钢结构进展,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

马张永(1985- )，男，工程师； 吴小燕(1962- )，女，教授级高级工程师； 吴牡丹(1987- )，女，助理工程师

TU745

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