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摘要：本文中以某火车站屋盖钢结构工程为例，分析了钢结构桁架累积滑移施工技术。
关键词：钢结构;桁架;累积滑移
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
某火车站整体平面布局為工字形设计，根据设计及施工安排，先改造北站房，北站房投入运营后再建南站房。屋盖钢结构南北方向最大尺寸为353.4m，东西方向最大尺寸为198m，屋盖最大高度为31.25m。大跨度屋盖由设置在下部混凝土结构柱顶的抗震球形支座上的斜撑杆支承，东西方向柱距为88m，最大柱距达132m;南北方向柱距为22一54m。桁架截面为菱形，菱形宽度为11m，高度为8m。南北屋盖结构合计覆盖面积61242m，(见图1)。
屋盖钢结构需临时支撑架支撑部分(桁架及屋面檩条、马道栏杆)的总重约4300t，结构下部支撑钢结构总重约500t。
由于施工场地及施工工序的限制，北屋盖钢结构施工采用待下部混凝土结构施工完成并达到强度后，在地面预拼装和高空散装结合，高空累积滑移施工的方法，在北侧高空支架上分段拼装和散装后逐渐由北向南滑移。根据桁架的支撑反力值，计算摩擦力，配置爬行器的规格及套数。满足钢屋盖滑移单元滑移驱动力的要求，尽量使每台液压爬行器受载均匀;屋盖钢结构在施工滑移过程中，由支撑在滑移梁上的74个滑靴将力传递给下部的共80个滑移支架，整个屋盖钢结构在卸载后由8个永久性固定球形支座和2个临时性滑动球形支座支撑。
由于本工程的特殊性，整个屋盖下部没有永久性立柱和永久性结构梁可以利用，所有滑移施工所需要的支撑全部需要设计临时支撑支架，则临时支撑支架系统的强度、刚度、稳定性显得尤为重要。这是工程是否成功的关键所在，也是最大质量、安全隐患点所在。
滑移分区如图2所示。滑移施工安装分为8个施工步骤:①分段吊装1区第1榀桁架，分段长度22m左右，在平台上桁架做好临时固定，并拼接成一个整体滑移单元，第1榀桁架滑移22m;②分段吊装第3榀桁架后，安装第2榀桁架的零散杆件，完成第2个滑移单元的制作，前3榀滑移32m;③分段吊装第6榀桁架，先后安装第5、4榀桁架的零散杆件，完成第3个滑移单元的制作，前6榀滑移22m;④分段吊装第8榀桁架，安装第7榀桁架的零散杆件，完成第5个滑移单元的制作，前8榀滑移22m;⑤分段吊装第10榀桁架，安装第9榀桁架的零散杆件，完成第6个滑移单元的制作，前10榀滑移22m;⑥分段吊装第12榀桁架，安装第11榀桁架的零散杆件，完成第7个滑移单元的制作，前12榀滑移22m;⑦分段吊装第14榀桁架，安装第13榀桁架的零散杆件，完成第8个滑移单元的制作，前14榀滑移22m;⑧原位拼装第巧，16榀桁架。
2滑移支架系统方案的确定
根据以往滑移施工的经验，并结合本工程的特殊性，初步设想滑移支架的布置按如图3所示。
整个滑移支架结构由滑移结构梁、滑移支架、垂直剪刀撑(纵向、横向)、水平桁架、支架底部支座5大部分组成。整个系统传力比较明确，结构布置合理。
标准支架截面采用1500×2000mm，立柱采用Ф19x12钢管或者是HW250×250×9×14，材质Q345，斜撑采用巾Ф102×5钢管或L100×5，水平横杆采用L75×6，材质Q235。
3桁架结构本身在滑移过程中的计算分桁
由于滑移过程中结构本身受力与原设计的工况不相同，所以需进行施工过程的受力分析，运用大型有限元通用程序SAP2000对整个屋盖桁架滑移施工过程进行模拟分析，屋盖钢结构自重由程序自动计算生成(程序自动生成的重量未考虑节点铸钢件)，并与结构实际重量进行比较后取1.35倍自重系数，考虑到滑移过程中主擦条将随屋盖一起滑移，同时将主檩条重量也考虑进去，将主檩条自重作为节点荷载加在桁架节点上。在轨道支撑位置设置约束节点z向自由度，为保证结构整体稳定，桁架左端加设x方向自由度约束，右侧部分节点位置加设y方向自由度约束，具体模型如图4所示。
由于施工过程不同于原设计受力情况，对桁架在滑移施工过程中结构本身的强度、稳定性及刚度进行了校核，发现结构本身在滑移过程中受力满足要求，同时得出桁架底部节点反力1126kN，作为依据，用于对滑移支架及轨道系统进行受力计算分析。
4临时支架系统计算分析
设计荷载取值
l)竖向荷载(z向)取桁架滑移过程中最大节点反力作为支架系统的竖向荷载。
2)沿滑移方向(x向)考虑沿轨道方向(即滑移方向)在滑移的瞬间有静摩擦力变为动摩擦力的瞬间，产生加速度，对支架系统产生水平力，将给临时支架带来沿轨道方向的水平力，最大静摩擦系数考虑为0.15，动摩擦系数考虑为0.1，则加速度对临时支架沿轨道方向的最大水平力为:(0.15一0.1) ×1126=56.3kN，沿轨道方向同时存在风荷载，经计算每个支架顶部分担最大风荷载为50kN，则沿轨道方向最大水平力为106.3kN。
3)垂直于轨道方向(y向)经计算，每个支架顶部分担的最大风荷载为30kN，垂直于轨道方向考虑滑移瞬间不同步等原因造成垂直于轨道方向的水平力，根据以往滑移经验每个支架顶部取值为最大静摩擦力的30%，即51kN，则此方向的水平力之和为81kN。
对临时支架节点间考虑x、y向风荷载为0.5kN。
考虑最不利的因素，最终以以上荷载为基础，自重由软件自动生成，考虑到材料规格的替换，增加一定的自重，对临时支架自重取1.4倍的系数，用SAP2000软件对最不利轨道C、F支架系统进行受力分桁，对支架进行刚度、稳定性和强度校核。
2)分析工况
计算分析中考虑荷载作用位置分别为支架位置、轨道梁三分点位置、轨道梁中点位置以及滑移到位后4种工况进行验算分析，将风荷载按节点力的形式加到支架每节节点处，在支架底部设置铰接约束。
3)支架系统计算结果分析
在荷载作用下，分析各种工况下支架的变形情况，可知最大位移在滑移梁跨中处为11mm，11mm<12000mm/500＝24mm，满足规范要求。
按上述基本组合校核各种工况下钢构件，经软件计算分析，得出所有立柱应力比均在0.6以下，大部分腹杆斜撑应力比在0.8以下，局部有少量腹杆杆件应力比达到0.9。同时得所有立柱杆件中最大受力。
然后根据滑移支架系统计算所得受力数据，对支架局部进行校核，对滑移支架底部支座及基础进行设计，以满足结构安全要求。具体滑移施工如图5所示。
5滑移施工过程监测
检查在整个屋盖结构安装施工及滑移施工过程中，在各个关键部位均安排了人员进行监测和巡视检查，观察滑移支架系统是否有较大变形，是否有异常声响，是否有较大晃动，软地基处是否有较大沉降等。经过多次滑移的监测和检查证明，这个滑移支架系统是安全可靠的，滑移过程中，滑移支架的晃动主要是沿滑移方向(x向)的，垂直于滑移支架方向(y向)没有任何任何晃动，比理论计算所得的y向位移要小，主要是屋盖桁架安装完毕后对滑移支架体系有一个y向的约束力作用，而在计算时没有考虑，也即滑移支架顶部在y向并不是理论上的自由端。在计算模型假设时，y向的受力一直是最难确定的，按照经验取值的计算经过实践证明是安全的，虽然实际确实存在滑移过程偶尔不同步造成桁架水平有位移，但此位移是发生在x向正在滑移过程中，y向所受的力不能按照最大静摩擦力计算，也不能按照单向的动摩擦力计算，所以实际发生的y方向的力很小。
通过滑移过程的数值模拟与计算分析，结合实际滑移过程中的监测结果可以发现施工过程中原结构构件及滑移支架的强度满足承载力要求，所有节点的位移均小于规范规定的限值，证实了高空累积滑移施工技术在本工程中的可行有效，对以后类似工程的滑移施工有一定的借鉴与参考价值。
参考文献:
[l]赵园涛，王耀.国家体育馆钢结构屋架滑移工程[J].施工技术，2007，36(6):22一24
[2]范重，刘先明，范学伟，等.国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J].建筑结构学报，2007，28(2):l一16.
[3]建设工程施工新技术应用案例[M].北京.中国建筑工业出版社.2007.
[4]李曼，许立新.五棵松体育馆整体累积滑移技术[J].施工技术，2006，35(12):47一50.
关键词：钢结构;桁架;累积滑移
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
某火车站整体平面布局為工字形设计，根据设计及施工安排，先改造北站房，北站房投入运营后再建南站房。屋盖钢结构南北方向最大尺寸为353.4m，东西方向最大尺寸为198m，屋盖最大高度为31.25m。大跨度屋盖由设置在下部混凝土结构柱顶的抗震球形支座上的斜撑杆支承，东西方向柱距为88m，最大柱距达132m;南北方向柱距为22一54m。桁架截面为菱形，菱形宽度为11m，高度为8m。南北屋盖结构合计覆盖面积61242m，(见图1)。
屋盖钢结构需临时支撑架支撑部分(桁架及屋面檩条、马道栏杆)的总重约4300t，结构下部支撑钢结构总重约500t。
由于施工场地及施工工序的限制，北屋盖钢结构施工采用待下部混凝土结构施工完成并达到强度后，在地面预拼装和高空散装结合，高空累积滑移施工的方法，在北侧高空支架上分段拼装和散装后逐渐由北向南滑移。根据桁架的支撑反力值，计算摩擦力，配置爬行器的规格及套数。满足钢屋盖滑移单元滑移驱动力的要求，尽量使每台液压爬行器受载均匀;屋盖钢结构在施工滑移过程中，由支撑在滑移梁上的74个滑靴将力传递给下部的共80个滑移支架，整个屋盖钢结构在卸载后由8个永久性固定球形支座和2个临时性滑动球形支座支撑。
由于本工程的特殊性，整个屋盖下部没有永久性立柱和永久性结构梁可以利用，所有滑移施工所需要的支撑全部需要设计临时支撑支架，则临时支撑支架系统的强度、刚度、稳定性显得尤为重要。这是工程是否成功的关键所在，也是最大质量、安全隐患点所在。
滑移分区如图2所示。滑移施工安装分为8个施工步骤:①分段吊装1区第1榀桁架，分段长度22m左右，在平台上桁架做好临时固定，并拼接成一个整体滑移单元，第1榀桁架滑移22m;②分段吊装第3榀桁架后，安装第2榀桁架的零散杆件，完成第2个滑移单元的制作，前3榀滑移32m;③分段吊装第6榀桁架，先后安装第5、4榀桁架的零散杆件，完成第3个滑移单元的制作，前6榀滑移22m;④分段吊装第8榀桁架，安装第7榀桁架的零散杆件，完成第5个滑移单元的制作，前8榀滑移22m;⑤分段吊装第10榀桁架，安装第9榀桁架的零散杆件，完成第6个滑移单元的制作，前10榀滑移22m;⑥分段吊装第12榀桁架，安装第11榀桁架的零散杆件，完成第7个滑移单元的制作，前12榀滑移22m;⑦分段吊装第14榀桁架，安装第13榀桁架的零散杆件，完成第8个滑移单元的制作，前14榀滑移22m;⑧原位拼装第巧，16榀桁架。
2滑移支架系统方案的确定
根据以往滑移施工的经验，并结合本工程的特殊性，初步设想滑移支架的布置按如图3所示。
整个滑移支架结构由滑移结构梁、滑移支架、垂直剪刀撑(纵向、横向)、水平桁架、支架底部支座5大部分组成。整个系统传力比较明确，结构布置合理。
标准支架截面采用1500×2000mm，立柱采用Ф19x12钢管或者是HW250×250×9×14，材质Q345，斜撑采用巾Ф102×5钢管或L100×5，水平横杆采用L75×6，材质Q235。
3桁架结构本身在滑移过程中的计算分桁
由于滑移过程中结构本身受力与原设计的工况不相同，所以需进行施工过程的受力分析，运用大型有限元通用程序SAP2000对整个屋盖桁架滑移施工过程进行模拟分析，屋盖钢结构自重由程序自动计算生成(程序自动生成的重量未考虑节点铸钢件)，并与结构实际重量进行比较后取1.35倍自重系数，考虑到滑移过程中主擦条将随屋盖一起滑移，同时将主檩条重量也考虑进去，将主檩条自重作为节点荷载加在桁架节点上。在轨道支撑位置设置约束节点z向自由度，为保证结构整体稳定，桁架左端加设x方向自由度约束，右侧部分节点位置加设y方向自由度约束，具体模型如图4所示。
由于施工过程不同于原设计受力情况，对桁架在滑移施工过程中结构本身的强度、稳定性及刚度进行了校核，发现结构本身在滑移过程中受力满足要求，同时得出桁架底部节点反力1126kN，作为依据，用于对滑移支架及轨道系统进行受力计算分析。
4临时支架系统计算分析
设计荷载取值
l)竖向荷载(z向)取桁架滑移过程中最大节点反力作为支架系统的竖向荷载。
2)沿滑移方向(x向)考虑沿轨道方向(即滑移方向)在滑移的瞬间有静摩擦力变为动摩擦力的瞬间，产生加速度，对支架系统产生水平力，将给临时支架带来沿轨道方向的水平力，最大静摩擦系数考虑为0.15，动摩擦系数考虑为0.1，则加速度对临时支架沿轨道方向的最大水平力为:(0.15一0.1) ×1126=56.3kN，沿轨道方向同时存在风荷载，经计算每个支架顶部分担最大风荷载为50kN，则沿轨道方向最大水平力为106.3kN。
3)垂直于轨道方向(y向)经计算，每个支架顶部分担的最大风荷载为30kN，垂直于轨道方向考虑滑移瞬间不同步等原因造成垂直于轨道方向的水平力，根据以往滑移经验每个支架顶部取值为最大静摩擦力的30%，即51kN，则此方向的水平力之和为81kN。
对临时支架节点间考虑x、y向风荷载为0.5kN。
考虑最不利的因素，最终以以上荷载为基础，自重由软件自动生成，考虑到材料规格的替换，增加一定的自重，对临时支架自重取1.4倍的系数，用SAP2000软件对最不利轨道C、F支架系统进行受力分桁，对支架进行刚度、稳定性和强度校核。
2)分析工况
计算分析中考虑荷载作用位置分别为支架位置、轨道梁三分点位置、轨道梁中点位置以及滑移到位后4种工况进行验算分析，将风荷载按节点力的形式加到支架每节节点处，在支架底部设置铰接约束。
3)支架系统计算结果分析
在荷载作用下，分析各种工况下支架的变形情况，可知最大位移在滑移梁跨中处为11mm，11mm<12000mm/500＝24mm，满足规范要求。
按上述基本组合校核各种工况下钢构件，经软件计算分析，得出所有立柱应力比均在0.6以下，大部分腹杆斜撑应力比在0.8以下，局部有少量腹杆杆件应力比达到0.9。同时得所有立柱杆件中最大受力。
然后根据滑移支架系统计算所得受力数据，对支架局部进行校核，对滑移支架底部支座及基础进行设计，以满足结构安全要求。具体滑移施工如图5所示。
5滑移施工过程监测
检查在整个屋盖结构安装施工及滑移施工过程中，在各个关键部位均安排了人员进行监测和巡视检查，观察滑移支架系统是否有较大变形，是否有异常声响，是否有较大晃动，软地基处是否有较大沉降等。经过多次滑移的监测和检查证明，这个滑移支架系统是安全可靠的，滑移过程中，滑移支架的晃动主要是沿滑移方向(x向)的，垂直于滑移支架方向(y向)没有任何任何晃动，比理论计算所得的y向位移要小，主要是屋盖桁架安装完毕后对滑移支架体系有一个y向的约束力作用，而在计算时没有考虑，也即滑移支架顶部在y向并不是理论上的自由端。在计算模型假设时，y向的受力一直是最难确定的，按照经验取值的计算经过实践证明是安全的，虽然实际确实存在滑移过程偶尔不同步造成桁架水平有位移，但此位移是发生在x向正在滑移过程中，y向所受的力不能按照最大静摩擦力计算，也不能按照单向的动摩擦力计算，所以实际发生的y方向的力很小。
通过滑移过程的数值模拟与计算分析，结合实际滑移过程中的监测结果可以发现施工过程中原结构构件及滑移支架的强度满足承载力要求，所有节点的位移均小于规范规定的限值，证实了高空累积滑移施工技术在本工程中的可行有效，对以后类似工程的滑移施工有一定的借鉴与参考价值。
参考文献:
[l]赵园涛，王耀.国家体育馆钢结构屋架滑移工程[J].施工技术，2007，36(6):22一24
[2]范重，刘先明，范学伟，等.国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J].建筑结构学报，2007，28(2):l一16.
[3]建设工程施工新技术应用案例[M].北京.中国建筑工业出版社.2007.
[4]李曼，许立新.五棵松体育馆整体累积滑移技术[J].施工技术，2006，35(12):47一50.