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[摘 要]:介紹了昆明新機場(chǎng)鋼屋蓋的胎架滑移技術(shù)，并對胎架滑移施工過(guò)程進(jìn)行模擬計算，重點(diǎn)闡述了滑移軌道的設置、胎架的設計等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)踐證明該施工技術(shù)保證了昆明新機場(chǎng)鋼屋蓋的順利安裝就位，取得了顯著(zhù)的工期效益和經(jīng)濟效益，可供此類(lèi)工程參考。          
[關(guān)鍵詞]:大跨度；鋼屋蓋；胎架；滑移
 
1  引  言
      昆明新機場(chǎng)建設項目是國家“十一五”期間的重點(diǎn)建設工程，也是云南省特大型城市基礎設施建設工程。其定位是中國面向東南亞，南亞和連接歐亞的國家門(mén)戶(hù)樞紐機場(chǎng)，因此國家和云南省都對此給予高度重視，確定了“建世紀工程，立千秋偉業(yè)，創(chuàng )中國一流”的項目目標，建設“節約型，環(huán)保型，科技型和人性化的現代化綠色機場(chǎng)”。建成后，昆明將成為繼北京，廣州，上海之后全國第四個(gè)擁有國家大型門(mén)戶(hù)樞紐機場(chǎng)的城市。
      昆明新機場(chǎng)航站樓，目前是我國單體投影面積和建筑面積最大的航站樓，其屋蓋為雙曲面外形，南北方向長(cháng)約850m，東西方向寬約1120m，投影面積約17.828萬(wàn)平米。在航站樓南端入口處有22m～32m的室外懸挑屋頂、北端局部區域設有11m的懸挑屋頂。屋蓋結構設有6道溫度縫，將整個(gè)航站樓屋頂分為七部分，其中核心區（A區）屋蓋面積最大，其東西長(cháng)約328m,南北方向寬約277m,屋蓋面積約8.5萬(wàn)平米。屋蓋主體采用曲面空間網(wǎng)架結構，為四角錐網(wǎng)架和正交桁架系結合的網(wǎng)架形式。核心區(A區)是屋蓋支承在彩帶結構、懸臂鋼管柱、鋼管混凝土柱和搖擺柱柱頂，其他區域的屋蓋支承在懸臂鋼管柱和搖擺柱柱頂。網(wǎng)架通過(guò)三向固定鉸支座與下部支承結構連接，整體效果圖如圖1所示。為了達到“彩帶”的建筑效果，建筑師將A區中心屋蓋支承結構布置的十分簡(jiǎn)潔流暢，各拱頂將作為屋頂網(wǎng)架支承點(diǎn)，如圖2所示。整個(gè)結構線(xiàn)條流暢，造型新穎，但同時(shí)給施工帶來(lái)很大難度。
 

圖1.昆明新機場(chǎng)效果圖
 

圖2.A區彩帶軸測圖
 

2  施工方案
      大跨度鋼屋蓋的安裝方法主要有高空散裝法、分條分塊吊裝法、高空滑移法、頂升法及整體吊裝法等[1-4]?？紤]到本工程A區的結構特點(diǎn)、場(chǎng)地條件以及施工工期等要求，最后采用高空滑移法中的設置滑移裝置，每次拼裝完一個(gè)單元后，滑移至下一位置組拼。
      鑒于象征“七彩云南”的七根彩帶中，（與滑移直接有關(guān)的是4#~7#彩帶），均各以中心SO1軸東西對稱(chēng)。而在東西半區的彩帶拱頂高度均為從邊向中由“較高——較低——最高”呈馬鞍形變化。為此，折線(xiàn)式滑移軌道，也應按“較高——較低——最高”而變化。這樣在滑移時(shí)，網(wǎng)架結構下口不會(huì )碰到彩帶拱頂。因此，滑移軌道就簡(jiǎn)化為在邊上初始位置的拼裝區一段距離平行抬高一段高度，以讓開(kāi)彩帶沿邊上一段為較高的拱頂；然后通過(guò)一段傾斜的過(guò)渡軌道，再與+10.20m樓層面上的水平軌道相連接。相反，如果是直接在+10.20m樓面上的水平軌道上滑移，那么就只能按該滑移分塊滑移至其真實(shí)位置前，能通過(guò)的邊上彩帶拱頂和中心彩帶拱頂而定下滑移胎架的高度。這樣滑移胎架就要做得足夠高，否則網(wǎng)架結構就要與彩帶初始位置相碰無(wú)法滑移。雖然軌道的做法簡(jiǎn)易，卻給滑移分塊到位后，往下降至網(wǎng)架真正位置高度時(shí)帶來(lái)巨大的麻煩：需將滑移胎架頂上的頂升油泵（其行程只允許≤300mm）多次下降，則相應要將滑移胎架頂部結構逐步割去。這樣工作繁瑣，且增加了大量極不安全的高空作業(yè)，還會(huì )大大影響工程的周期和質(zhì)量。

 
      2.1 滑移分塊及滑移軌道布置
      由于A(yíng)區屋蓋為對稱(chēng)結構，取1/2模型進(jìn)行分析，如圖3所示。
 

 
圖3.滑移分塊圖
 

滑移分塊總共分為10塊，以6#彩帶所在的12軸對稱(chēng)分兩區，每區各分5塊，編號為A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10?；栖壍拦?條，分別位于3、4、7、8、11、13、15、18/5、軸上。其中滑移分塊A5、A10所在位置為安裝區域，即在該處對各個(gè)滑移分塊進(jìn)行拼裝，然后沿著(zhù)滑移軌道滑到鋼屋架結構的設計位置，A9分塊直接吊裝，A5、A10分塊在其設計位置進(jìn)行現場(chǎng)拼裝即可。在布置滑移軌道時(shí)，充分利用原有建筑結構的混凝土梁作為軌道支撐，盡量避免對原有建筑結構進(jìn)行加固，減少臨時(shí)結構費用支出。選取原混凝土框架第三層結構梁鋪設八條滑移軌道，網(wǎng)架的滑移分塊下弦焊接球節點(diǎn)支承在滑移胎架上，通過(guò)液壓爬行器牽引胎架沿著(zhù)軌道滑動(dòng)?；铺ゼ苤貜屠?，每次滑到位后用臨時(shí)支撐換撐，滑走胎架，根據原建筑結構，滑移分區及軌道布置如下圖4所示。
 

圖4.軌道布置圖
 

特別注意的是，滑移分塊A1～A5跨過(guò)5#彩帶，滑移分塊A6～A10跨過(guò)7#彩帶，故而在設計滑移軌道時(shí)需綜合考慮施工的可行性、以保證各滑移分塊可以順利通過(guò)彩帶。
      2.2 滑移胎架設計
      滑移胎架系統由格構柱、聯(lián)系桁架組成（圖5），底部通過(guò)滑移箱梁與胎架連接，滑移箱梁上焊接耳板與液壓爬行器連接?；葡淞簲R置在滑移軌道上，在滑移箱梁與軌道接觸的兩側設置擋板，以便于適當調節不同步的狀況。胎架尺寸及構造如圖6所示。由于各分塊的安裝高度不統一，將胎架設計成標準節和非標準節，通過(guò)組合調整，使胎架高度滿(mǎn)足各分塊的安裝要求?，F場(chǎng)胎架及液壓爬行器如圖7所示。
 

 
圖5.滑移胎架圖
   
      
圖6.胎架構造圖




圖7.現場(chǎng)胎架及液壓爬行器
 

整個(gè)滑移結構體系（網(wǎng)架、聯(lián)系桁架和滑移胎架）是一個(gè)剛性體?；七^(guò)程中，在通過(guò)滑移軌道的變坡時(shí)，剛性體在斜坡上傾斜將會(huì )使上部網(wǎng)架重心前傾，增加施工不安全系數，且這樣的結構無(wú)法自適應變形，因此在軌道平衡梁下設置轉鉸機構，如下圖8：
 

      滑移胎架底部采用此機構后，過(guò)斜坡時(shí)，滑移體系的自適應過(guò)程如下：
 

 
圖8.滑移胎架底部自適應體系及在斜坡軌道處的自適應過(guò)程
 

對于這種高空的鋼結構在斜坡上滑移時(shí)，結構是否會(huì )傾覆是必須考慮的問(wèn)題，為此通過(guò)sap2000的計算，得出了滑移體系在斜坡滑移時(shí)并不會(huì )出現傾覆的結論；但是后排滑移胎架的雙軌鉸點(diǎn)反力中，存在一個(gè)為負的反力，即此鉸滑移過(guò)程中會(huì )出現上翹，這對于滑移施工是很不利的。對于這種高空結構，防傾覆也應該作為一種安全保障。綜合考慮現場(chǎng)條件最后采用如下設計見(jiàn)圖9：

 
圖9.軌道處防傾覆裝置
 

該反鉤機構安裝在后排胎架的平衡梁底部，用于防止結構的傾覆，通過(guò)計算后鉸點(diǎn)的上翹力并不大，此反鉤機構完全能夠滿(mǎn)足抗彎要求。
      不過(guò)經(jīng)過(guò)滑移的實(shí)踐，可以對此機構進(jìn)一步優(yōu)化，使其在滑移過(guò)程中不僅可以防傾覆，而且可以起導向作用，防止滑移體系跑偏；結構形式如下圖10所示：
 

圖10.防傾覆裝置改進(jìn)型
 

此結構的局部放大圖11如下：
 

圖11.改進(jìn)型詳圖
 

此機構的安裝位置也是后排胎架的軌道平衡梁下部。工作原理如下：當滑移體系有傾覆或一個(gè)鉸翹起時(shí)，該機構的輪子和軌道上翼緣下部接觸，防止結構傾覆，且機構的抗彎能力要明顯好于前面的反鉤機構。而當滑移體系跑偏時(shí)，輪子將和軌道腹部接觸防止跑偏，并可以很好的起到導向作用。
滑移胎架底部安裝的轉鉸機構雖然解決了結構過(guò)斜坡的問(wèn)題，但由此產(chǎn)生了局部結構的傾覆問(wèn)題，下圖12分別為后排胎架和前排胎架在斜坡滑移時(shí)，轉鉸下部結構的受力圖：
 

圖12.在斜坡軌道處的滑移胎架下部轉鉸結構受力圖
 

通過(guò)受力分析可知，N和Fy產(chǎn)生的力偶為抵抗局部翻轉的力偶，對于防止該結構的翻轉是有利的，為了增大此力偶，可以從增加力臂的長(cháng)度考慮，設計如下圖13：
 

圖13.下部轉鉸處結構改進(jìn)型
 

此滑撬結構可以很好的增加力臂的長(cháng)度，防止結構繞轉鉸翻轉，但此時(shí)滑撬結構受彎，為了提高結構的抗彎能力，滑板上面采用工字鋼，在滑板與平衡梁連接處焊后進(jìn)行打磨平滑，這樣既可以很好的起到導向作用，而且避免出現滑板卡切軌道的情況。
      當然，受滑雪用的雪橇啟發(fā)，可以將結構優(yōu)化設計如下圖14：
 

圖14.轉鉸結構改進(jìn)型的優(yōu)化
 

這種結構不僅可以很好的起到局部抗翻轉作用，而且可以很好的起到滑移導向的作用。
      3  滑移過(guò)程有限元分析
      為了保證胎架系統在滑移過(guò)程中的整體穩定性和安全性，有必要對滑移過(guò)程作模擬有限元分析，驗算在各種工況下的結構承載力和變形。本文采用SAP2000有限元軟件做滑移分析，并取最重的分塊1作滑移計算。
      3.1 荷載工況
      3.1.1荷載(D)
      滑移胎架和網(wǎng)架自重。
      3.1.2風(fēng)荷載(W)：考慮X向和Y向風(fēng)荷載，具體 
      風(fēng)荷載計算如下：
 

圖15.滑移分塊1計算模型

表1. 滑移分塊A1油缸反力

 

 
圖17.工況1.0D+1.0WX下整體結構變形
 
 
圖18.工況1.0D+1.0WY下整體結構變形
 

圖19.分塊1換桿位置圖
 

圖20.滑移分塊1整體應力比