大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》是浙江東南網架股份有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是周觀根、肖熾、嚴永忠、張桂弟、萬榮濤；適用範圍是大跨度柱面網殼結構。

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》主要的工法特點是在柱面網殼結構一端的拼裝支架上將網殼滑移單元組裝成型，然後在牽引設備的牽引下向前移動滑移單元，接著拼裝下一單元，並再次向前滑移，以此類推，最終滑移到位；避免使用大量的腳手架，工程造價經濟；最大限度地避免了與土建、設備等工序的立體交叉作業，施工安全性好。

2008年1月31日，《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法
• 工法編號： YJGF167-2006
• 完成單位：浙江東南網架股份有限公司
• 主要完成人：周觀根、肖熾、嚴永忠、張桂弟、萬榮濤
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的形成原因是：

在發電廠、水泥廠等工業設施中，常常會有大跨度柱面網殼結構，這類結構往往具有施工難度大、施工周期短及在廠房擴建時車間不能停產，如乾煤棚、煤場仍在作業等特點。柱面網殼施工時，內部的土建及設備安裝通常都正在進行，常規的“滿堂紅腳手架”施工方法因其經濟性差、施工周期長、不能交叉施工作業等諸多弊端，逐步地被滑移施工方法所取代。

工法特點

1.《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》是在柱面網殼結構一端的拼裝支架上將網殼滑移單元組裝成型，然後在牽引設備的牽引下向前移動滑移單元，接著拼裝下一單元並再次向前滑移，以此類推，最終滑移到位。同時網殼內部其他工序可同時施工。

2.傳統的大跨度柱面網殼施工採用的是在內部搭設“滿堂紅腳手架”，而採用《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》僅僅在網殼的一端搭設拼裝支架，網殼在拼裝支架上組裝，滑移就位，從而避免使用大量的腳手架，工程造價經濟。

3.《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》最大限度地避免了與土建、設備等工序的立體交叉作業，施工安全性好。

操作原理

適用範圍

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》適用於大跨度柱面網殼結構。

工藝原理

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的工藝原理敘述如下：

根據工程特點將柱面網殼劃分成若干個滑移單元，在柱面網殼的一端設定一副拼裝支架，支架的寬度為比一個滑移單元多兩個格線尺寸。在網殼的支座處通長設定兩條水平滑移軌道和兩條側向滑移軌道（當跨度較大時，在拼裝支架上設定滑移支承軌道）。網殼在拼裝支架上拼裝成型後，在牽引系統的牽引下向前滑移一個單元距離，然後在拼裝支架上組裝下一個單元的柱面網殼，網殼組裝完畢後，將第一、二單元一起向前滑移一個單元距離，並留兩個格線在拼裝支架上，以此類推安裝完所有的柱面網殼結構並累積滑移到設計位置。

施工工藝

• 結構形式

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的大跨度柱面網殼結構的一般結構形式見圖1、圖2。

圖1 網殼的平面

圖2 網殼的立面

工藝流程

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的工藝流程如下：

一、工藝流程圖

工法流程圖見圖3。

圖3 工藝流程圖

二、滑移單元及其順序

根據網殼結構特點，施工時可以將網殼從一端滑向另一端，也可以將網殼分成兩半從兩端分別向中間滑移施工（圖4）。

圖4 滑移單元示意圖

首先在網殼的一端搭設一定寬度的拼裝支架，滑移單元一般取兩個格線為一個滑移單元。將整個網殼劃分成若干個滑移單元；滑移方向可由一端滑向另外一端，當滑移長度較長時，也可以從兩端分別向中間累積滑移，端頭餘下的網殼在拼裝平台上高空就位拼裝完畢，不需要滑移。拼裝支架搭設時必須向搭設和使用人員進行技術交底，按JGJ 130-2001規定的要求對鋼管、扣件、腳手板等進行檢查驗收，不合格品不得使用，操作架底面基礎經驗收合格後按要求放線定位。由於拼裝支架頂層為鋼網殼作業層，頂層水平桿採用Φ48×3.5鋼管，水平桿上方滿鋪安全網，安全網上方滿鋪竹片腳手板。單網架的安裝要求如下：

1.下弦桿與球的組裝

根據安裝圖的編號，墊平墊實下弦球的安裝平面，把下弦桿件與球連線並一次擰緊到位。

2.腹桿與上弦球的組裝

腹桿與上弦球應形成一個向下四角錐，腹桿與上弦球的連線必須一次擰緊到位，腹桿與下弦球的連線不能一次擰緊到位，主要是為安裝上弦桿起鬆口服務。

3.上弦桿的組裝

上弦桿安裝順序就由內向外傳，上弦桿與球擰緊應與腹桿和下弦球擰緊依次進行。

為了保證兩個滑移單元的順利拼裝和滑移過程中的整體穩定性，前一個滑移單元滑移後留至少一個格線在拼裝支架上，以便下一個滑移單元與之順利拼裝和整體的穩定性。

三、滑軌的設定

滑軌分水平滑軌和側向滑軌兩種（圖5、圖6）。

圖5 垂直及水平方向滑軌構造

圖6 側向滑軌

1.水平滑軌

當網架結構落地支座每邊有兩個時，把內側支座及與之相連的桿件先拆除，只留下外側支座，待滑移到位後，再裝上相應的桿件和支座。由於在滑移過程中拆除了其中一個內側支座，因此必須對整個結構進行受力分析，支座強度進行驗算。強度不夠時採取局部桿件加強措施。在外側支座底設定水平滑軌，水平滑軌用[32b槽鋼平扣，用電焊連線，並將焊縫打磨光滑，然後抹上黃油，使其充分潤滑。為了固定水平滑道槽鋼每隔1.5米將槽鋼與混凝土柱（梁）上的預埋鐵件焊接連線。施工需在滑移梁和柱上彈出跨度的軸線，然後根據此軸線分開兩根分軸線，以控制槽鋼滑道安裝精度將滑道槽鋼放好，調整滑道槽鋼的頂面標高，最後焊接牢固。兩邊水平滑軌軸線應保持平行，軸線偏差不大於4毫米。滑道槽鋼的軸線精度由兩側的定位分軸線保證。為進一步減少滑移時的摩擦力，用Φ30圓鋼做成滾軸（或用專用滾輪），並用格柵板固定滾軸相對位置。

2.側向滑軌——主要為了承受網殼在滑移過程中的水平推力，用H250×250×9×14H型鋼橫放，H型鋼樑焊接在混凝土承台立柱預埋板上，滑軌之間採用電焊等強連線，焊縫表面用磨光機磨光，塗上黃油充分潤滑，並用Φ60圓鋼作滾輪。

3.滑移支承軌道——在拼裝支架頂部根據實際情況鋪設滑移支承軌道（圖7），支撐軌道設在腳手架上，規格為120b工字鋼，採用螺栓和扣件連線，支撐軌道的作用主要是網殼安裝好後，部分重量可以支撐在軌道上，以保持滑移時網殼頂部標高正確，確保滑移結構安全。

圖7 支撐滑軌結構

四、牽引方法

1牽引力計算

1）滑動摩擦：，

式中F_t——總啟動牽引力；

μ₁——滑動摩擦係數，經粗除銹，表面充分潤滑取0.05（考慮滾軸在滑移時滾動不理想，仍用滑動摩擦計算公式，但將摩擦係數適當降低）；

μ₂——阻力係數取1.5；

G_ok——滑移時網殼總重量。

兩端同步牽引力為：F_t/2。

2）滾動摩擦：

，

式中F_t——總啟動牽引力；

G_ok——滑移時網殼總重量；

k——鋼製輪與鋼之間的滾動摩擦係數，取0.5毫米；

μ₁——圓錐滾子軸承摩擦係數0.01（考慮安裝和滑移偏差，而造成少量軸向荷載）；

r₁——滾輪的外圓半徑；

r——軸的半徑。

兩端同步牽引力為：F_t/2。

2.牽引設備

選用滑輪組2套，並配以鋼絲繩。圖8所示為牽引系統示意圖。

圖8 網殼滑移牽引示意圖

五、滑移方法

網殼的牽引方法有：手拉葫蘆牽引法、電動卷揚機牽引法、液壓爬行機器人同步牽引法等。

1.牽引點設定牽引點設定在兩軸線的兩端，為使累積滑移時牽引力分布均勻，根據牽引結構長度的增加，隨著滑移單元的增加可增設牽引點。

2.牽引同步控制—在網殼兩邊滑軌上刻劃出相同的尺寸線，網殼滑移時現場設有專人指揮，步調一致；各邊有專門人員相互報數，隨時校正牽引速度，要求網殼滑移速度不大於0.3米/分鐘，兩端不同步值不大於20毫米。用全站儀測量各節點坐標，拉力表測量牽引力，用自整角機監測兩邊滑移時的同步差。

3.支座置換支座落位用圖9所示裝置，在支座兩側焊出兩個挑梁，兩邊由兩個16噸液壓千斤頂頂住，兩邊輪換分批下降；下降步驟如下：

1）在其中的一個軸線邊，同步將支座提高一定高度（靠千斤頂頂升），將滑軌（或滾輪）除；

2）在支座下墊鋼板墊塊，千斤頂同步下降，並把千斤頂拿出放到另外一個軸線支座處；

3）同理，在另外一個軸線邊，同步將支座提高一定高度，將滑軌（或滾輪）撤除；

4）在支座下墊鋼板墊塊，千斤頂同步下降；

5）支座落位。

圖9 支座置換示意圖

操作要點

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的操作要點如下：

一、滑移同步控制。大跨度柱面網殼累積滑移施工時，必須保證兩端牽引的不同步值在規範允許的範圍內，靠標識在軌道兩側的刻度標尺採用等步法用自整角機測量滑移距離，如軌道兩側刻度標尺的不同步值超過允許值，用對講機向控制總台發出停滑指令，對滯後的部位單獨進行卷揚機牽引調整。調整符合要求後再進行滑移。另外還有液壓爬行機器人同步技術等方法來控制兩邊滑移同步。

二、滑移軌道設定。為保證滑移施工的順利進行，除設定水平滑道外，還應設定側向垂直滑道，來抵抗柱面網殼在水平方向的推力。

三、網殼結構牽引部位加強。在滑移過程中，牽引力直接設定在網殼結構上，在設計時並沒有考慮，因此在施工前對牽引部位進行加強，以保證結構在滑移時不被破壞。

四、支座落位。柱面網殼滑移就位後，兩端分別設定兩個千斤頂，藉助千斤頂使支座落位。

五、滑移施工驗算。對網殼在各階段累積滑移過程中，按網殼離開支架滑移時的最不利情況，必須對其桿件最大內力和最大撓度進行驗算，在滑移過程中應沒有超應力桿件出現，網殼局部和整體變形均應滿足設計要求，網殼在滑移過程中對混凝土承台的反力也應滿足要求。否則必須對結構採取加固措施。

材料設備

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》所用設備明細如下：

1.施工主要設備見表1。

表1 施工主要設備

序號	設備名稱	用處	最小用量	備註
1	汽車吊	網殼拼裝桿件吊裝	2台	根據起吊要求配備
2	手工電弧機	網殼拼裝焊接	4台	根據結構材料選用
3	多頭烘槍	網殼拼裝焊接	3台	╱
4	射吸式割炬	網殼拼裝切割	2台	╱
5	電熱烘箱	焊條烘乾	1台	╱
6	焊條保溫桶	焊條保溫	4台	╱
7	角向砂輪機	網殼桿件拼裝打磨	8部	╱
8	碳弧氣側槍	網殼桿件拼裝焊縫修補	2台	╱
9	手動扳手	網殼桿件安裝	20把	╱
10	電動扳手	網殼桿件安裝	10把	╱
11	牽引器	牽引網殼	2套	根據工程要求選用
12	千斤頂	網殼安裝	10台	╱
13	施工腳手架	網殼拼裝平台	╱	根據工程實際選用
14	鋼絲繩	吊裝用	根據要求	╱
15	電纜線	電源線、電動工具等	根據實際需求	╱
16	焊把線	焊槍	根據實際需求	╱
17	己炔帶	割刀	根據實際需求	╱
18	安全網	安裝用	根據實際需求	╱
19	安全旗	安全警戒	根據實際需求	╱
20	刷子	補油漆	10把	╱
21	焊條	焊接	根據實際需求	╱
22	主配電箱	電動工具	根據實際需求	╱
23	次配電箱	電動工具	根據實際需求	╱
24	進線	╱	根據實際需求	╱
25	管子鉗	網殼安裝	根據實際需求	╱
26	手拉葫蘆	網殼安裝	根據實際需求	╱
27	腳手架	拼裝支架	根據實際需求	╱
28	電鑽	╱	根據實際需求	╱
29	切割機	切割	2個	╱
30	空壓機	╱	1個	╱
31	焊鉗	╱	10把	╱
32	鋼絲	綁紮	若干	╱
33	安全帽	安全保護	根據實際需求	╱
34	安全帶	安全保護	根據實際需求	╱
35	面罩	焊工焊接用	根據實際需求	╱
36	手套	工人配	根據實際需求	╱

2.質量檢驗控制設備表2。

表2 質量檢驗控制表

序號	設備名稱	用處	最小用量	備註
1	水準儀	網殼安裝位置精度測量	2台	╱
2	經緯儀	網殼安裝位置精度測量	2台	╱
3	刻度標尺	滑移軌道同步滑移檢測	4套	╱
4	鋼捲尺	測量	10把	╱
5	超音波探傷儀	焊縫質量檢測	╱	╱
6	應力應變儀	網殼滑移過程桿件應力應變監測	╱	╱

質量控制

採用《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》施工時，網殼安裝質量遵照《鋼結構工程施工質量驗收規範》（GB 50205-2001）及相關標準相應條文執行。

1.網殼施工前，必須通過施工工況驗算，計算滑移過程的各桿件應力、變形情況；

2.鋼網殼結構安裝完成後其撓度值不應超過相應設計值的1.15倍；

3.滑移過程必須採用應力應變感測儀時刻監控網殼桿件應力、變形情況；

4.根據理論分析和精確計算，採取施工措施保持結構構件及網殼節點不受損傷；

5.採用桿件加固網殼，進行滑移過程中的穩定性控制；

6.控制網殼滑移速度不大於0.3米/分鐘，兩端不同步值不大於20毫米，減少動態對結構的影響。用全站儀測量各節點坐標，拉力表測量牽引力，用自整角機監測兩邊滑移時的同步差；

7.每一個滑移單元滑移時，滑移單元就位後即作限位，限位精度控制在8毫米以內；

8.大跨度柱面網殼結構規範中對安裝精度及驗收標準規定不明確，大跨度柱面網殼結構滑移施工過程及就位後的施工精度、允許偏差，參照網殼規範，經設計、質檢、業主、監理、施工單位共同協商；

9.網殼結構的質量控制如表3。

表3 網殼結構的質量控制

項目	允許偏差（毫米）	檢驗方法
縱向、橫向長度	L/2000，且不應大於30.0 -L/2000，且不應小於-30.0	用鋼尺實測
支座中心偏移	L/3000，且不應大於30.0	用鋼尺和經緯儀實測
周邊支承網殼相鄰支座高差	L/400，且不應大於15.0	╱
支座最大高差	30.0	╱
多點支承網殼相鄰支座高差	L1/800，且不應大於30.0	╱
桿件變形矢高	L1/1000，且不應大於5.0	╱
註：1.L為縱向、橫向長度；2.L1為相鄰支座間距。

安全措施

採用《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》施工時，重視和加強安全管理是保證工程質量和工期的關鍵環節，必須堅持“預防為主、安全第一”的方針。為此採取如下安全管理措施：

1.成立安全領導小組，負責整個工程的安全管理工作，並接受有關部門的領導和監管。杜絕一切事故發生。

2.加強全體施工人員的安全意識，每個作業班組均設兼職安全員，由隊長、組長、技術員擔任，由專職安全員領導，做到安全工作時時處處有人抓。

3.網殼拼裝，高空作業，吊裝都須系安全帶，必要時鋪設安全網，搭設腳手架。

4.網殼滑移前，必須進行施工方案驗算，確保施工過程安全。

5.吊裝及零部件和構件提升時嚴禁在吊架下行走。任何吊裝在吊裝前應進行試吊檢驗，吊裝時應有專人指揮，按程式作業。

6.必須定期對操作平台及暫未固定的結構自身進行檢查，緊固加強。

7.當遇大風雨時，不宜操作，並及時檢查已安裝的部分，機電設備。必要時用纜繩固定。

8.滑移前要觀察測試，如有不符合的撓度和桿件由現場技術員或技術負責人決定加固個別桿件。

9.滑移過程中，要嚴密監視滑移的同步性，控制滑移同步誤差在2厘米以內，確保結構的自身安全。

10.各種用電裝置都必須裝漏電開關，電焊機、卷揚機等必須做好可靠的接地裝置，下班後必須切斷一切用電裝置的電源。嚴禁操作人員玩弄電器設施。

登高焊接作業，在作業者周圍10米範圍內為危險作業區，禁止在作業下方及危險區記憶體放易燃易爆物品和停留人員。

11.焊工在高空作業應備有梯子、帶欄桿的工作平台（或吊籃）、安全帶、安全防護繩、工具袋及完好的工具和防護用品。

12.焊接及切割現場禁止把焊接電纜、氣體膠管、鋼絲繩混絞在一起。

13.焊工在高空焊接、交叉作業時，必須佩戴安全帽。

14.在狹小空間內焊接、切割時，應採取局部通風換氣、嚴禁用氧氣代替壓縮空氣。同時還應有專人負責監護工作。

15.焊接、切割操作人員屬特殊工種，須持雙證上崗（操作證、動火證）。

環保措施

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的環保措施如下：

1.實行環保目標責任制：把環保指標以責任書的形式層層分解到有關班組和個人，列入承包契約和崗位責任制，建立懂行善管的環保自我監控體系。

2.在建築工程物資採購過程中，選擇綠色、環保、節能產品，對於進場的建築工程物資，主要包括：原材料、成品、半成品、構配件、器具、設備等進行有害物含量檢測，符合標準的物資方可在工程中使用。在施工中，採用科學環保的施工方法、工藝進行施工，減少施工過程中可能出現的有害環境的因素髮生，從始至終充分考慮環保及人文要求，從源頭實現綠色、節能的效果。

3.施工垃圾搭設封閉式垃圾道或採用容器吊運到地面，杜絕將施工垃圾隨意凌空拋撒。在垃圾道出口處搭設擋板，垃圾要及時清運，清運時要灑水，防止揚塵。工程本著節能、環保的理念做到垃圾分類堆放，及時清運出現場，現場不得堆積大量垃圾。

4.雨期施工期間，在施工現場出口處設沖洗車輛的設備，防止車輪將泥土帶出現場，運輸車駛出要保持車身清潔。

5.清掃施工現場時，要先將路面、地面進行噴灑濕潤後再進行清掃，以免清掃時揚塵。當風力超過三級以上時，每天早、中、晚至少各灑水一次，灑水降塵應配備灑水裝置並指定專人負責。

6.施工現場每月進行一次噪聲監測，測點選在距現場圍牆1米處，現場設四個監測點，布置在場地東、南側，設專人做噪聲監測並做記錄，接受社會監督。

7.加強檢查和監控工作，加強對施工現場粉塵、噪聲、廢氣的監控工作，及時採取措施消除粉塵、噪聲、廢氣和污水的污染。

8.保護和改善施工現場的環境，進行綜合治理；施工單位採取有效措施控制人為噪聲，粉塵的污染和採取技術措施控制煙塵，污水和噪聲污染，並同當地環保部門加強聯繫。

9.在施工現場平面布置和組織施工過程中嚴格執行國家、地區、行業和企業有關環保的法律法規和規章制度。

10.保持施工機械整潔，電線、氣焊帶、風帶等應沿柱成束自下而上拉放，並應綑紮牢固。

11.施工現場的設施、設備、構件、材料等必須按施工總平面規定位置設定、堆放，符合定置管理要求。

12.嚴格控制人為噪聲，進入施工現場不得高聲喊叫、亂吹哨、限制高音喇叭使用，最大限度減少擾民，早晨6時至夜間22時為白天施工時間，晚22時至次日早6時為夜間施工時間。

效益分析

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》採用結構累積滑移施工，取得了很好的社會和企業的經濟效益，具體分析如下：

1.根據對結構的分析驗算和工況分析，採用該工法施工與常規方法施工節約費用72.065萬元。

2.該工法對結構強度等要有一定的方法進行加固和分析，但其可有效地避開場內原建築物和堆放物對施工的障礙，並最大限度地保證了其他方面的正常施工，具有間接經濟效益。

3.固定地點的安裝代替了移動場地的安裝，具有安全可靠性。同時由於節省了大量腳手架的翻拆，加快了總體進度。

4.對於大跨度柱面網殼的安裝，採用網殼結構滑移，既可以滿足設計、安全需要，又可以降低成本，縮短工期，同時還可以不影響業主的正常生產需求，為大跨度網殼的安裝積累了新的經驗，有利於網殼安裝的科技水平，具有社會效益。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》的套用實例如下：

華能北京熱電有限責任公司乾煤棚網殼，網殼長210米，跨度120米，高度36.8米，厚度3.8米，網殼剖面形式為三圓心落地式網殼，網殼結構下部為4.5米高直段。套用柱面網殼結構累積滑移法進行安裝，施工工期、施工成本得到了節省（圖10）。

北京高井熱電廠乾煤棚網殼展開面積1.8萬平方米，跨度為102米，高36米，套用了柱面網殼結構累積滑移法施工，取得了經濟和社會效益（見圖11）。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《大跨度柱面網殼結構累積滑移施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。