南京南站屋面網架滑移支撐體系設計

中建八局鋼結構工程公司 上海 200125

1 工程概況

京滬高鐵南京南站屋頂采用正交正放網架結構，平面投影為矩形，中間局部拱起。網架最高點58.1 m，最低點41.2 m，長451 m，寬210.65 m，總質量8 113 t。網架施工時采取“橫向分單元高空滑移，端部高空平臺散裝”的方法。共分中間9 個滑移單元及南北2 個散裝單元，如圖1所示。

圖1 南站網架單元劃分

南京南站網架施工時南北兩端搭設拼裝平臺，中間設置4 條高空軌道支撐體系。網架滑移單元均從南拼裝平臺拼裝，然后從南向北滑移。北拼裝平臺高度僅27 m，采用滿堂腳手架搭設方法，南拼裝平臺高度達41 m，且承受荷載較大，不宜搭設滿堂腳手架，采用格構柱及貝雷架相結合的方式搭設。南拼裝平臺面積為9 964 m2，高41 m；4 條相互獨立的高空軌道支撐體系每條長345 m，高度為18 m。如此大規模、高難度的臨時支撐體系在鋼結構施工中是非常少見的。本文主要介紹南拼裝平臺及高空軌道支撐體系的設計。

2 南拼裝平臺設計[1-8]

2.1 南拼裝平臺特點

（a）高度高、面積大。南拼裝平臺主體高41.38 m，平臺頂部中間還有10 m高的二次平臺，平臺總面積為9 964 m2，體量大。

（b）荷載大，網架總質量8 113 t，質量最大的一片網架單元達1 260 t。

（c）網架滑移單元拼裝完成后，在開始滑移前需進行脫架卸載，脫架后此網架單元荷載全部由4 條滑移軌道承擔。單條滑移軌道最大承受荷載標準值為4 000 kN，因此4 條滑移軌道下方及附近平臺承載力要求較高。

2.2 南拼裝平臺設計

南拼裝平臺設計時考慮拼裝平臺質量、網架荷載、網架施工荷載、風荷載及滑移時產生的摩擦力、滑移開始時因水平加速度引起的水平力、由于網架中間部分拱起產生的水平力等。

南拼裝平臺采用格構柱與貝雷柱相結合的方式搭設。格構柱（或貝雷柱）縱向間距12 m左右，橫向間距9 m左右，4 條滑移軌道下方格構柱采用3 000 mm×3 000 mm截面，其余格構柱采用1 500 mm×1 500 mm截面。格構柱每10 m高度處設置1 層水平桁架支撐與相鄰格構柱相連，共設4 層，另外格構柱之間局部輔以剪刀撐相連，使整個拼裝平臺連成整體，形成一個穩定的結構。

受限于現場塔吊覆蓋范圍，南拼裝平臺安裝時會出現部分盲區。在塔吊盲區內格構柱的安裝與拆除十分困難，因此在盲區部分使用質量較輕的、可以分散安拆的貝雷柱。

每個貝雷柱由若干標準節組成。每個標準節由4 片貝雷片和支撐架共同構成。4 片貝雷片豎直平行布置，間距450 mm。側面采用900型和1350型支撐架進行連接，該支撐架在平面上連接并排的4 片貝雷片，在立面上連接上下節。

貝雷柱采用與格構柱相同的水平支撐，與相鄰貝雷柱或格構柱連成整體（圖2）。

圖2 南平臺貝雷柱與格構柱混合結構

2.3 南拼裝平臺仿真計算

應用Ansys軟件仿真模擬計算，得到計算結果如下。

x方向最大位移16 mm，y方向最大位移約10 mm，z方向最大位移約31 mm；Q235構件最大壓應力為－192 MPa，最大拉應力為196 MPa。構件的長細比、穩定應力及變形均滿足要求。

3 高空軌道支撐體系的設計

3.1 高空軌道支撐體系特點

（a）荷載大，網架總質量8 113 t，最重一片網架滑移單元達1 260 t。

（b）共設4 條滑移軌道，相鄰軌道間距最大為72 m，最小為42 m，間距大，4 條支撐體系不能連成一個整體，相互獨立，對每條高空軌道支撐體系要求高。

（c）單片網架最長滑移距離為342 m，滑移距離長、高空軌道支撐體系長度長，且滑移施工時間為秋冬季，溫度變化大，對高空軌道支撐體系影響大。

3.2 高空軌道支撐設計

滑移軌道支撐設計時考慮支撐質量、網架滑移過程中的豎向荷載、施工活荷載、風荷載及滑移過程中產生的水平荷載。

高空滑移支撐體系分為4 條獨立的支撐體系，每條長345 m，起止標高為+22.03～+39.86 m，高度為17.83 m。每條支撐體系主要由軌道、軌道梁、格構柱、水平支撐和斜拉桿等構件組成。其中軌道使用QU100標準軌道，在整個水平滑移中起承重導向和徑向限制網架水平位移的作用。軌道梁、格構柱為主要的承重構件，軌道梁截面規格為800 mm×800 mm×25 mm×36 mm，格構柱柱距為6～8 m，采用1 500 mm×1 500 mm截面，水平支撐與斜拉桿為結構輔助構件。格構柱、水平支撐、斜拉桿、鋼梁與網架支撐鋼柱形成一個穩定的結構共同承擔網架滑移施工中產生的荷載，網架滑移施工中產生的荷載通過軌道傳遞至鋼梁、支撐，最后傳遞至位于格構柱下方的桁架層結構上。圖3為格構柱示意。

圖3 格構柱示意

3.3 高空軌道支撐體系計算

應用Ansys軟件仿真模擬計算。計算時未考慮主體結構網架支撐鋼管混凝土柱參與受力；盡管施工時采取了側向力的釋放措施，但計算時仍然給軌道梁施加了側向力，大小為支座豎向力的0.3 倍。

軌道梁最大壓應力為－116 MPa，最大側向位移40 mm，最大豎向位移23 mm；格構柱最大壓應力為－173 MPa；軌道最大側向位移0.3 mm，均滿足要求，滑移支撐體系可行。

4 結語

本工程中所有臨時支撐均采用了標準化設計，便于在以后的工程中重復利用，以達到對資源的最佳利用。南京南站網架滑移施工過程進展十分順利，目前已圓滿結束，滑移支撐體系圓滿完成了自身的使命，為以后類似工程施工提供了可資借鑒的經驗和依據。