CN103967285A - 一种网架长距离高空同步滑移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网架长距离高空同步滑移的方法；包括如下步骤：a、搭设高空拼装平台；b、安装滑移轨道；c、重复步骤b，铺设其余的滑移轨道；d、在地面拼装网架滑移主体单元：e、重复步骤d，铺设其余的网架滑移主体单元；f、将步骤e中网架滑移主体单元在高空拼装平台上拼装成不少于一个的网架滑移主体单元组；g、将步骤f中的网架滑移主体单元组落到步骤c中的滑移轨道上；h、同步滑移工序：该工序包括同步滑移运动系统和同步滑移监控系统，同步滑移运动系统推动步骤g中的网架滑移主体单元组运动到设定位置；同步滑移监控系统同时监控步骤g中的滑移轨道上的各个网架滑移主体单元组的滑移量；i、卸载；j、重复步骤g、h、i，将剩余的网架滑移主体单元组均安装就位到实施主体上。

Description

一种网架长距离高空同步滑移的方法

技术领域

本发明涉及一种网架长距离高空同步滑移的方法。

背景技术

20世纪开始，世界许多国家和地区建造了成千上万的各类型的钢网架结构，为人类的生产生活提供了更加便捷的、更加健康的空间场所，例如体育运动场、飞机库、各类戏剧院、各种会展中心等。网架结构是大跨度空间结构的一种形式之一，具有良好的受力性能，较大的刚度和较好的整体性，从某种意义上优于平面结构，能有效承受各种荷载作用，结构制作安装也相对比较方便。我国在网架安装施工中，创造了许多简便有效的安装方法。网架的安装方法根据网架受力和构造特点，在满足质量、安全、进度和经济效果的要求下，结合当地的施工技术条件综合确定。归纳为六种方法高空散装法、分条或分块安装法、整体顶升法、整体吊装法、整体提升法和高空滑移法。

高空滑移法是指分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。目前存在的各种滑移系统，主要存在以下问题：1)在实际操作中，同步性精度均不理想；2)滑移控制系统比较落后，都没有达到信息化施工的要求，系统内的各设备之间无法达到真正协同工作，这种状态无法满足越来越复杂的工程施工需要。现代钢结构工程的施工难度越来越大，对施工同步性要求越来越高，开发出一种高同步性的网架滑移系统非常有必要，不仅为当前的工程实际所需，也为今后施工提前作技术储备。当前城市交通枢纽是城市的重要基础设施，是城市规划与建设管理的主要内容之一。近年随着我国铁路事业，尤其是高速铁路与城际轨道交通线的快速发展，铁路客运站作为城市综合交通枢纽一直受到城市规划建设者的高度重视，其所在地区往往被视为城市建设与社会经济发展新的增长点。故高同步性的钢网架结构滑移技术发展在将来的类似工程施工中，必将发挥更大的启迪作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中的滑移方法，在实际操作中，同步性精度均不理想；滑移控制系统比较落后，都没有达到信息化施工要求的，系统内的各设备之间无法达到真正协同工作，无法满足越来越复杂的工程施工需要的技术问题。

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高同步性的网架高空同步滑移的方式，采用水平直线同步推进，速度均匀，无冲击，可以高同步性控制，位移同步精度达0.01mm。

本发明采取的技术方案是：一种网架长距离高空同步滑移的方法：包括如下步骤：

a、搭设高空拼装平台：在实施主体的两侧分别搭设高空拼装平台；所述实施主体为所要搭建的钢结构；

b、安装滑移轨道：滑移轨道设置在支撑柱上，在滑移轨道上增设加固滑移轨道的稳定支撑；

c、重复步骤b，铺设其余的滑移轨道；

d、在地面拼装网架滑移主体单元：

e、重复步骤d，铺设其余的网架滑移主体单元；

f、将步骤e中网架滑移主体单元在高空拼装平台上拼装成不少于一个的网架滑移主体单元组；

g、将步骤f中的网架滑移主体单元组落到步骤c中的滑移轨道上；

h、同步滑移工序：该工序包括同步滑移运动系统和同步滑移监控系统，同步滑移运动系统推动步骤g中的网架滑移主体单元组运动到设定位置；同步滑移监控系统同时监控步骤g中的滑移轨道上的各个网架滑移主体单元组的滑移量；

i、卸载：将步骤h中的网架滑移主体单元组从滑移轨道上脱落，安装就位到实施主体上；

j、重复步骤g、步骤h和步骤i，将剩余的网架滑移主体单元组均安装就位到实施主体上。

进一步，所述步骤a中所述两侧的高空拼装平台，一侧为拼装平台，另一侧散装平台。由于本发明中的此类高空拼装平台规格一般较为庞大，所以高空拼装平台下部结构均采用分段格构柱支撑架为骨架，与水平支撑斜拉杆等共同组成稳定的结构体系。不同标高所用的格构柱支撑架截面积不同，一般从下至上格构柱截面积呈现减小趋势。

进一步，步骤b中所述的支撑柱为实施主体上的支撑柱或框架或临时搭设的支撑。

进一步，步骤b中所述的稳定支撑包括两根斜拉杆，两根斜拉杆关于滑移轨道对称设置；所述斜拉杆的一端固定在地面上，另一端固定在滑移轨道的支撑上；所述斜拉杆与地面形成一个角度。

本发明中所述的步骤b和步骤c均是安装滑移轨道；本发明滑移轨道的安装数量设计要求，是与实施主体的结构设计充分结合的前提下，根据实施主体的要求进行设置相应的滑移轨道的数量。本发明中所述的安装滑移轨道的具体方法是，在每个支撑柱上部设置操作平台，同一轴线上相邻操作平台间铺木跳板，形成滑移过程中全程监控的高空通道。采用箱形钢梁，与支撑柱焊接连接，钢梁上方中心铺设重轨作为滑移轨道。滑移轨道在整个水平滑移中起承重导向和径向限制网架水平位移的作用，滑移轨道间隙焊接连接，焊后焊缝打磨光滑。

本发明中所述的步骤d和步骤e均是拼装网架滑移主体单元。本发明所述拼装网架滑移主体单元的方法均为现有技术中的工艺步骤，其具体的步骤本发明中不作详细的说明。

进一步，步骤d中所述的网架滑移主体单元包括不少于一个的上弦杆件、不少于一个的下弦杆件、不少于一个的斜(竖)腹杆件、不少于一个的屋面檩托和焊接球。

本发明步骤g是将步骤f中的网架滑移主体单元组落到步骤c中的滑移轨道上；此步骤的具体操作过程为：根据设计特点及滑移工况，在高空滑移轨道上采用顶升整体脱架方式，采用千斤顶，同步把网架滑移主体单元组向上顶起，脱离高空拼装平台，然后释放千斤顶，使网架滑移主体单元组落到滑移轨道上。

进一步，步骤h中所述的同步滑移运动系统包括机器人和给机器人提供动力的液压装置；机器人固定在滑移轨道上，机器人的爬行器连接网架滑移主体单元组；所述同步滑移监控系统包括水准仪、全站仪、测距仪和计算机；水准仪、全站仪和测距仪的输出端均与计算机相连。

本方法中采用现有技术中的液压同步爬行机器人，其推拉力最大可达1000kN以上，速度均匀，无冲击，可以高同步性控制，位移同步精度达0.01mm。在完成各项准备工作并部署到位后，进行网架滑移主体单元组滑移，方式为水平直线同步推进。滑移前首先进行预加载，即调节一定的压力(2～4MPa)，使爬行机器人与轨道处于锁紧状态。各项工序都已就绪且经检查无误，开始推进网架滑移主体单元组滑移。加载步骤按照爬行机器人最初加压所需压力的30～100％。在滑移单元刚开始有位移后暂停，全面检查各设备运行情况，尤其是爬行机器人夹紧装置、滑移轨道及桁架受力等的变化情况等，在一切正常的情况下进行正式滑移，滑移速度约为10～15m/h。同时本发明在同步滑移过程中由于滑移单元体量大，要重点控制爬行机器人动力输出的稳定性及滑移的同步性，分别采用根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值及激光测距仪校正测量各滑移点位移的准确数值来进行控制，并利用计算机控制系统通过容栅传感器反馈距离信号，从而控制整个桁架滑移的高同步性。

本发明方法步骤h中的同步滑移监控系统，根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值及校正测量各滑移点位移的准确数值来进行控制，并利用计算机控制系统通过传感器反馈距离信号，从而控制整个桁架滑移的高同步性。并且在滑移过程中，提出采用振弦表面应变传感器，对网架关键受力杆件进行应力监测；采用水准仪和全站仪测量网架跨中挠度、轨道梁的挠度、轨道梁柱的侧向位移。

本发明中所述的水准仪、全站仪、测距仪和计算机均为现有技术中的标准件，其具体结构和工作过程本发明不做详细的说明。

本发明与现有技术相比：本方法中采用水平直线同步推进滑移方式，速度均匀，无冲击，可以高同步性控制，位移同步精度达0.01mm。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明上述高空网架同步滑移的装置及方法，结合南站南站网架滑移的具体实例进行说明。

实施例1

南京南站工程具有规模大、立体换乘、结构设计新颖等特点。基于铁路站房设计“文化性”的考虑，尊重古都风貌，屋面设计为双向坡屋面及大尺度挑檐形式，形成了鲜明的文化特色。站房屋面结构采用双向正交正放网架，周边与中间点支撑，造型周边低、中间高，四周均悬挑于柱外，最大悬挑长度达30m。平面投影为矩形，中间局部略高，最高点58.164m，最低点41.200m，倾斜角度约6°，南北方向长451.2m，东西方向最宽210.650m，最大跨度72m，投影面积约为90337.1m2。

(1)拼装平台搭设

在站房南北两端各搭设1个高空拼装平台，作为拼装和散装区域南北两端屋面悬挑长度约30m，下部落客平台并未施工，所以拼装平台部分基础从地面开始搭设，部分立柱基础在站房结构上。南端平台东西长216m，南北宽45m，最大搭设高度41.381m北端平台东西方向长216m，南北宽48m，最大搭设高度39m。由于平台规格庞大，所以下部结构均采用分段格构柱支撑架为骨架，与水平支撑斜拉杆等共同组成稳定的结构体系22.03m以下采用截面为3000mm×3000mm的格构式支撑架，22.03m以上采用截面为1750mm×1750mm的格构式支撑架。

(2)滑移轨道安装

在与站房结构设计充分结合的前提下，设置4条滑移轨道，布置在1，3，6，8轴屋面支撑钢柱顶部，由钢梁轨道支撑及加固结构构成一个稳定的结构，网架滑移过程中产生的荷载由位于支撑架下方的桁架层结构承担。支撑体系包含支撑架水平支撑拉杆等。支撑体系布置在1，3，6，8轴4条滑移轨道下方，21m跨均布4个支撑架，43m跨均布7个支撑架，长度为17830mm，每条轴线有64个，4条轴线共有256个。由于43m跨跨度较大，因此在1，3，6，8轴每榀43m跨桁架下面设置2个支撑架，长度为6130mm，每条轴线有6个，4条轴线共有24个。支撑采用钢管格构柱，每个支撑架在垂直于轨道方向布置2道斜拉杆，其一端连接在支撑架上，另一端连接在相邻桁架上。相邻支撑架之间布置了2层水平支撑以及联系斜拉杆。每个支撑架上部设置操作平台，同一轴线上相邻操作平台间铺木跳板，形成滑移过程中全程监控的高空通道。采用箱形钢梁，截面高度800mm，与支撑架焊

接连接，钢梁上方中心铺设QU100型重轨作为滑移轨道。滑移轨道在整个水平滑移中起承重导向和径向限制网架水平位移的作用，共计铺设4条，分别贯通铺设于1，3，6，8轴线处每条长458m，共1832m轨道间隙焊接连接，焊后焊缝打磨光滑。

(3)滑移单元拼装

网架主要由上弦杆件、下弦杆件、斜(竖)腹杆件、屋面檩托及焊接球组成。网架的拼装从中心线开始，逐步向四周伸展：先组成封闭四方网格，依据尺寸再拼四周网格。但在安装过程中注意控制误差累积，一般网格以负公差为宜。为加快拼装速度，减小高空作业量，网架构件尽量先在地面焊接为哑铃形或者火柴棍形，再利用塔式起重机吊运就位。滑移单元拼装工况与滑移工况不同，拼装时，下弦球设置在临时支座，由胎架承托网架单元，拼装工艺与满堂支架高空散装工艺相同。其区别在于，需要考虑由于网架中部高两边低，脱架时侧向伸展而带来的整体变形，所以预拱度要考虑多种因素结合软件计算确定，在拼装时指导构件就位，通过调整支撑钢管的高度来完成网架的预起拱。

(4)同步滑移工序施工

钢网架屋盖最大滑移单元重约1020t，荷载不均匀系数取1.3，滑移启动瞬间最大摩擦系数取0.3，轨道1，4的最大竖向力均为1800N，轨道2，3的最大竖向力均为3800N轨道1，4的最大滑动摩擦力分别为F＝N＝1800×0.3＝540N，轨道2，3的最大滑动摩擦力分别为F＝N＝3800N×0.3＝1140N考虑荷载不均匀系数，轨道1，4的推进力＝540×1.3＝700N；考虑荷载不均匀系数，轨道2，3的推进力＝1140N×1.3＝1480N。本工程配备的数字液压同步爬行机器人的推拉力最大可达1000kN以上，速度均匀，无冲击，可以同步控制，位移同步精度达0.01mm整个系统由数字液压同步爬行机器人液压油源及管道计算机控制系统等组成滑移速度为10～15m/h，实际速度可根据具体实施过程中所需作调整，完全满足滑移过程中结构稳定性和安装进度的要求滑移方式为水平直线同步推进，选用分片滑靴。

板组合滑移方式，网架支座特点，利用原支座底板作为滑移底板定位，滑靴板组安装在轨道上滑移，在轨道两侧滑移底板上设侧向挡板，挡板采用可调节形式，保证挡板与轨道两侧一定的侧向间隙，与轨道摩擦结合面采用低摩擦系数的高强度四氟乙烯。爬行机器人爬行器连接耳板焊接在网架支座节点上，爬行器与连接耳板采用铰接连接。

滑移单元离开拼装平台后，即清理平台，调整支架，进行下一单元的拼装工作。滑移单元滑移至设计位置进行支点转换，准备卸载工作。液压爬行机械人使用5t导链牵引回退至网架拼装平台，检查维护准备下一次滑移。

(5)卸载就位

各滑移单元滑移到位后，同样采用整体顶升工艺，使滑移单元脱离轨道，拆除柱顶位置处的轨道，安装铰支座，并根据轨道标高调整临时支座垫板高度，再释放千斤顶，将网架单元整体下放，正式支座就位于铰支座上，临时支座就位于轨道上，保证结构标高一致。临时支座就位后不得立即拆除，等滑移单元间衔接待拼装焊接检测合格后才能拆除。临时支座拆除后即可进行屋面系统等附属结构施工。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、搭设高空拼装平台：在实施主体的两侧分别搭设高空拼装平台；所述实施主体为所要搭建的钢结构；

b、安装滑移轨道：滑移轨道设置在支撑柱上，在滑移轨道上增设加固滑移轨道的稳定支撑；

c、重复步骤b，铺设其余的滑移轨道；

d、在地面拼装网架滑移主体单元：

e、重复步骤d，铺设其余的网架滑移主体单元；

f、将步骤e中网架滑移主体单元在高空拼装平台上拼装成不少于一个的网架滑移主体单元组；

g、将步骤f中的网架滑移主体单元组落到步骤c中的滑移轨道上；

h、同步滑移工序：该工序包括同步滑移运动系统和同步滑移监控系统，同步滑移运动系统推动步骤g中的网架滑移主体单元组运动到设定位置；同步滑移监控系统同时监控步骤g中的滑移轨道上的各个网架滑移主体单元组的滑移量；

i、卸载：将步骤h中的网架滑移主体单元组从滑移轨道上脱落，安装就位到实施主体上；

j、重复步骤g、步骤h和步骤i，将剩余的网架滑移主体单元组均安装就位到实施主体上。

2.如权利要求1所述的网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，所述步骤a中所述两侧的高空拼装平台，一侧为拼装平台，另一侧散装平台。

3.如权利要求1所述的网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，步骤b中所述的支撑柱为实施主体上的支撑柱或框架或临时搭设的支撑。

4.如权利要求1所述的网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，步骤b中所述的稳定支撑包括两根斜拉杆，两根斜拉杆关于滑移轨道对称设置；所述斜拉杆的一端固定在地面上，另一端固定在滑移轨道的支撑上；所述斜拉杆与地面形成一个角度。

5.如权利要求1所述的网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，步骤d中所述的网架滑移主体单元包括不少于一个的上弦杆件、不少于一个的下弦杆件、不少于一个的斜(竖)腹杆件、不少于一个的屋面檩托和焊接球。

6.如权利要求1所述的网架长距离高空同步滑移的方法，其特征在于，步骤h中所述的同步滑移运动系统包括机器人和给机器人提供动力的液压装置；机器人固定在滑移轨道上，机器人的爬行器连接网架滑移主体单元组；所述同步滑移监控系统包括水准仪、全站仪、测距仪和计算机；水准仪、全站仪和测距仪的输出端均与计算机相连。