郑州某机场航站楼钢结构同步滑移施工技术

目录TOC\o"1-3"\h\z1、钢结构简介 22、钢结构桁架 23、滑移施工 33.1、滑移梁埋件的设计 33.2、滑移梁的计算 43.3、滑移梁的安装 83.4、滑移轨道的铺设 83.5、桁架底座与轨道的连接 93.6、滑移原理简介 103.7、滑移步骤 153.8、滑移安全注意事项 151、钢结构简介本工程屋面钢结构主体为曲线箱型梁与空间拉索组合桁架结构（见下图1）：《屋面桁架示意图》）。施工时桁架结构采用滑移方案，需铺设五条轨道进行同步滑移，同步控制要求高，难度大。图1：屋面桁架示意图2、钢结构桁架本工程扩建部分由28榀桁架组成，其中在=1\*GB3①线～=4\*GB3④线之间共有4榀，跨度为32.65m，桁架单重为27.3t，在=5\*GB3⑤线～线共有24榀，总跨度为133.97m，桁架单重为110.2t，其中第一跨采用空间三角形管桁架，第二、三、四跨采用空间三角形布置半平行钢拉索，跨度分别为28.96m、47.518m、23.76m。桁架支撑体系为钢管体系，在3/0A、G轴采用V型钢管柱支撑，钢管直径分别为Ф325和Ф245；在A、E轴采用对称角度四叉钢管撑，钢管直径为Ф325；在J轴采用不对称角度四叉钢管撑，钢管直径分别为Ф245和Ф219。钢管支撑与桁架及下部铸钢件采用销轴连接，如下图2、3所示：图2：支撑与上弦连接节点示意图图3：支撑与下部混凝土连接节点示意图3、滑移施工根据现场情况，将屋面分为5个滑移单元进行分单元滑移。共需铺设5道滑移梁，进行同步滑移。屋面桁架在高空组装完5榀后，即五组桁架组成一个滑移单元，然后一次性将此滑移单元滑移到桁架的设计位置，如此反复，直至全部桁架滑移完成。3.1、滑移梁埋件的设计在混凝土柱的两侧（沿滑移方向）增加预埋件，用以连接滑移梁，埋件的规格根据滑移梁在滑移过程中的受力大小确定。滑移梁与预埋件焊接固定，焊接形式采用单面坡口焊，节点详图见下图4。图4：滑移梁连接节点图3.2、滑移梁的计算（1）滑移梁的计算根据滑移施工的需要，需在3/0A轴、A轴、E轴、G轴、J轴设置通长的滑移梁，最大的一跨桁架单重为110吨，加上屋面檩条、拉索等构件，作用在轨道上的竖向力最大为20t：滑移梁拟采用焊接H型钢，规格为：600×400×20×30mm，钢材为Q235B，为K形坡口焊。滑移梁计算如下：①计算假定假定轨道梁在两根柱之间为简支梁，选择最大的滑动支座荷载为外加荷载，荷载最大值为20t，按照荷载作用在跨中截面时为最不利位置进行计算。②荷载及弯矩最大弯矩标准值：最大剪力设计值：最大弯矩设计值：其中，1.4为活载分项系数，1.2为恒载分项系数，1.1为动力放大系数。第二个1.2为考虑横肋板自重的放大系数。③截面几何特征；；，，；，，；；④截面验算a、抗弯强度计算满足正截面抗弯承载力要求。抗剪强度计算满足抗剪承载力要求。b、局部承压强度计算满足局部承压要求。c、折算应力计算图中P点为折算应力最大点。满足折算应力要求。d、整体稳定验算 满足整体稳定要求。e、挠度验算满足挠度限值。f、局部稳定验算根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第4.3.1条规定，直接承受动荷载的吊车梁及类似构件，需要按照规范第4.3.2条的规定配置加劲肋。现配置加劲肋间距为1m，板厚16mm，外伸宽度为190mm，采用角焊缝相连，切角为40×40mm。符合下列要求：腹板局部稳定验算所以。当时所以。当时所以。其最不利位置为跨中两区格，验算如下：满足局部稳定要求。加劲肋验算按轴心受压构件验算：，属于b类截面，。所以加劲肋满足局部承压要求。3.3、滑移梁的安装利用现场塔吊配合使用，将滑移梁安装就位。滑移梁示意如下图5：图5：滑移梁示意图3.4、滑移轨道的铺设滑移轨道梁铺设在滑移梁的顶面，滑移梁标高与混凝土柱齐平。滑移轨道要求①、滑移轨道采用QU100型标准铁轨；②、滑移轨道中心必须严格按照轴线位置定位；③、轨道分段间应预留温度伸缩缝；④、滑移轨道与滑移钢梁之间的连接采用钢压板型式连接；⑤、滑移轨道上表面水平度应不大于L/1000；⑥、滑移轨道与混凝土柱连接处高差允许偏差应小于1mm。3.5、桁架底座与轨道的连接桁架底座直接放在轨道上，并在轨道两侧设置挡板，挡板采用可拆卸形式，夹在桁架底座上。桁架底座挡板详图如下图6：图6：轨道挡板示意图轨道和滑移梁通过压板连接，每隔1米布置1对，如下图7。图7:压板布置示意图爬行器与滑移底座采用铰接连接，如下图8：耳板中心线距轨道上表面410mm。图8：爬行器滑移底座连接图3.6、滑移原理简介3.6.1、滑移的特点液压同步滑移技术通过机械逆向运动自锁的工作原理以及液压系统自锁等技术，通过计算机同步控制和超载报警等多项技术，能够确保桁架在预先设定的工况下进行工作，桁架整个滑移过程中，不需要大型吊机的配合吊装和大量的临时措施及较多的作业人员，经济效果好，节约成本。计算机控制系统：通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。爬行器：是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现推移的设备。此设备可抛弃反力架，省去了反力点的加固问题，省时省力，且由于与被移构件刚性连接，同步控制较易实现，就位精度高。泵源系统：泵源液压系统为爬行器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应的动作。3.6.2、滑移的主要设备本工程主要使用如下设备：①YT-1型计算机同步控制系统；②TJG-1000型液压爬行器（5套）；③TJD-15型液压泵源系统；3.6.3、滑移过程原理“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。爬行器工作示意图如下图28、29、30、31：图28：液压爬行器工作原理图一步骤一、爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧，爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件（或滑靴）连接。爬行器液压缸伸缸，推动滑移构件向前滑移；图29：液压爬行器工作原理图二步骤二、爬行器液压缸伸缸一个行程，构件向前滑移250mm；图30：液压爬行器工作原理图三步骤三、一个行程伸缸完毕，滑移构件不动，爬行器液压缸缩缸，使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开，并拖动夹紧装置向前滑移；图31：液压爬行器工作原理图四步骤四、爬行器一个行程缩缸完毕，拖动夹紧装置向前滑移250mm。一个爬行推进行程完毕，再次执行步骤1工序。如此往复使构件滑移至最终位置。3.6.4、支座反力及推进力（1）、支座反力根据实际计算，单榀桁架重量为：G1=110吨一个滑移单元，五榀桁架重量：G2=5×110＝550吨按滑移总重量：G=600吨计算五条轨道共计受力点为5×6＝30个，则每个点受力为600吨/30=20吨桁架每一支座反力最大值约为20吨，当滑移推进一个单元（5榀桁架）时支座反力最大（每一支座反力均按30吨计），每一轨道6个支座，共计5条轨道，支座反力合计为：∑N＝20x6x5＝600吨。（2）、推进力每滑移状况下所需的推进力∑F为：∑F=∑Nμ其中μ为滑靴与轨道间滑动摩擦系数，取0.15～0.20，（此值参考类似工程实测值和试验值）。当滑移推进一个单元（5榀桁架）时推进力最大：∑F=∑Nμ＝600x0.2=120吨。共计5条轨道，每条轨道需推进力为24吨。3.6.5、爬行器的选取由上述推进力的计算得知，当滑移推进一个单元（5榀桁架）时支座反力最大，每一轨道所需的推进力为16吨。因此，爬行器可选用推进能力为100吨的爬行推进器，每一轨道布置一台，共5台。3.6.6、滑移控制原理1、同步滑移控制策略液压滑移同步控制应满足以下要求：a、尽量保证各台液压爬行器均匀受载；b、保证各个滑移点保持同步。2、滑移过程监控措施a、根据预先通过计算得到的滑移顶推工况各顶推点反力值，在计算机同步控制系统中，对每台液压爬行器的最大顶推力进行设定。当遇到顶推力超出设定值时，液压爬行器自动采取溢流卸载，以防止出现顶推点荷载分布严重不均，造成对钢结构和临时设施的破坏。b、通过液压回路中设置的自锁装置以及机械自锁系统，在液压爬行器停止工作或遇到停电等情况时，能够长时间自动锁紧滑移轨道，确保滑移钢结构的安全。3、泵源系统配置根据滑移轨道及液压爬行器的配置和位置（高度、距离等），并结合液压滑移同步控制策略，每组滑移轨道上的2套液压爬行器并联，各采用1套独立的泵源系统控制。每套泵源系统由1台TJD-15型泵站及液压回路等组成。4、滑移速度液压滑移设备系统的推移速度取决于泵站的流量、楔形夹块切换和其他辅助工作所占用的时间。在本工程中，液压爬行器水平推移速度约10米/小时。5、系统调试液压滑移设备系统安装完成后，按下列步骤进行调试：①检查泵站上所有阀或硬管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态。②检查泵站启动柜与液压爬行器之间电缆线的连接是否正确。③检查泵站与液压爬行器主油缸之间的油管连接是否正确。④系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确。⑤在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和牵引器编号是否对应。⑥检查传感器（行程传感器，位移传感器）。按动各台液压爬行器行程传感器的2L、2L-、L+、L-，使控制柜中相应的信号灯发讯。⑦滑移前检查：启动泵站，调节一定的压力(5Mpa左右)，伸缩牵引油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸；检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的伸缩速度。⑧预加载：调节一定的压力（2～3Mpa），使楔形夹块处于基本相同的锁紧状态。6、分级加载滑移①待系统检测无误后开始正式滑移。经计算，确定液压爬行器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。②开始滑移时，液压爬行器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，100%。③钢屋盖即将移动时暂停滑移推进，保持推进系统压力。对液压爬行器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能继续滑移。3.7、滑移步骤第一步：在已经拼装好的桁架支座处安装爬行器，启动泵源系统，开始滑移；第二步：滑移两个柱距后暂停，进行随后两榀桁架的组装；第三步：桁架组装完成后，继续滑移一个柱距，组装一榀桁架；完成后整体滑移；第四步：整体滑移到设计位置，进行下一单元的组装及滑移。第五步：桁架滑移完成后，拆除胎架及滑移轨道，钢构施工完