大跨度重型钢屋盖施工中，滑移施工工艺近年来被广泛应用 ^[1]。该工艺可解决大量吊装设备无法覆盖的安装难题，节约施工场地，对起重设备和牵引设备要求低;滑移安装与下部施工可平行立体作业，大大缩短工期;只搭设局部拼装支架，减少了搭设脚手架施工成本。但要求结构平面外刚度大，需要铺设轨道，多点牵拉同步控制难度大 ^[2,3]。

　　 采用大跨度高空滑移施工方法时，钢屋架支座设计十分关键，可通过调整支座的相对高度来调节支座反力大小 ^[4]。很多结构中将同步牵引的点设计为等高支座 ^[5,6]。但某些工程由于建筑设计要求，滑移支座设计为不等高，产生的水平分力作用在钢结构、混凝土结构，产生附加应力，需采取一定措施来保证结构的安全性 ^[7]。如北京五棵松奥运篮球馆大型钢结构滑移施工中，由于桁架下弦面为球形曲面，各榀桁架标高不同，施工时在滑移轨道设置了树状临时支撑，保证中间支撑点均匀坐落于滑移轨道上 ^[8]。

　　 本文以格芯(成都)集成电路制作工程项目一期建设的芯片厂房大跨度钢屋架为例，介绍了该工程特有的不等高支座反力屋架的滑移施工方案、施工设备的选取布置和计算机同步控制系统等。由于工程采用三点不等高滑移顶推施工方案，即3个滑移轨道高度不一致，施工时主桁架会在平面内产生弯矩，使得结构和滑靴处受力更加复杂，尤其是当三点的滑移量出现较大差异时。通过对施工重难点进行深入分析，掌握滑移过程中结构受力状态对滑移产生的不利影响提出建议。除此之外，大跨度钢结构施工过程较复杂，出现事故风险大 ^[9,10]，本工程通过现场实时监测对结构滑移过程中的同步性、关键杆件的节点应力及竖向挠度进行监测，以保证结构滑移过程的顺利、安全实施。

　　 格芯(成都)集成电路制造项目工程位于成都市高新区西部园区滨河路旁，拟建场地周边路网发达，交通便利。一期规划建设中的芯片厂房设计有近4万m²、厚800mm的华夫板，其下采用4万m²×2层的高大模板支撑体系，并与上部大跨度钢结构屋架滑移同步施工，施工技术和施工组织难度均很大。屋盖采用二连跨国产Q345B-H型钢截面杆件组成的大跨度钢屋架结构，屋盖钢结构总重约5 900t，纵向长度412.8m，单跨跨度48m，左右两跨结构完全对称，支撑于钢筋混凝土框架梁柱上，柱纵向间距为9.6m。纵向有44道轴线，共42榀主桁架，平面布置如图1所示。主体桁架下弦中心高度27.20m，桁架屋脊中心高度29.834m，桁架的结构形式如图2所示。

　　 每榀桁架分成5个制作单元，在工厂加工成型后运至施工现场，单元间采用高强度螺栓连接。主体桁架间通过上下弦设置的檩条、连系梁和支撑系杆等连接成屋盖整体结构，同样使用高强度螺栓连接。

　　 大跨度钢结构施工方法选择与其结构类型、现场施工条件等密切相关，大跨度桁架结构体系的安装方法主要有高空散装法、分段吊装法、整体吊装法和高空滑移法等 ^[11]。

　　 因该项目施工工期要求紧迫，钢结构屋架施工总重超过5 900t，同时下部屋面须浇筑混凝土，施工时华夫板楼面还未完成，且华夫板楼面有抗微震要求，导致吊装机械不能在华夫板楼面站位和施工。芯片厂房两侧紧邻现浇混凝土框架结构的办公楼，周边密集分布了动力站、库房、变电站等，因此，钢屋架现场施工条件极其有限，故选择采用液压同步顶推累积滑移施工法。

　　 本工程屋盖体系每榀桁架的支座设计标高不同，两侧支座的标高高于中间支座，边支座轴框架柱柱顶标高为27.20m，中支座轴框架柱柱顶标高为22.900m，相差4.3m。每榀屋架的3个支座所在轴线均设有纵向的钢筋混凝土连梁，与钢筋混凝土柱形成纵向框架，可将滑移轨道直接布设其上，液压顶推器作用于滑靴上方的屋架下弦节点处，如图3所示。

　　 本项目分3个滑移区段进行施工，即(1)～(10)轴线、(11)～(28)轴线、(29)～(44)轴线。仅在在轴线(1)～(2)、轴线(43)～(44)间分别搭设拼装平台。本文主要以(1)～(10)轴线即第1滑移区段的施工为例展开介绍。滑移施工顺序如图1中桁架编号所示。

　　 1号桁架分段起吊至(2)～(3)轴线间，在高空拼装成整体，其他桁架均在地面拼装成整体，然后采用2台履带式起重机双机抬吊至设计标高处、(1)～(2)轴线间，与之前就位的桁架组成稳定的空间结构体系，最后采用“分片+累积”的滑移方式使用液压顶推器将桁架结构滑移到设计安装位置，最后安装分片间的连系梁和支撑杆件，施工过程如图4所示。

　　 目前国内大跨度钢屋架累积滑移的牵引方式有推、拉和牵引3种类型 ^[12]。

　　 顶推器所施加的推力T需克服所有滑靴和滑轨间的静摩擦力F₁方可启动滑移。

　　 式中:R₁为滑靴所承受的支座反力;μ₁为滑靴与滑轨间的摩擦系数，取0.13～0.15，本项目取上限值0.15;γ为各滑靴摩擦力不均匀放大系数，取1.2。按整个屋盖系统考虑，总摩擦力F=59 000kN×1.2×0.15=10 620kN。本次滑移施工共设置51个顶推点，每个顶推点布置1台YS-PJ-50型液压顶推器。单台YS-PJ-50型液压顶推器的额定顶推驱动力为500kN，则顶推点的总顶推力设计值25 500kN>10 620kN，满足滑移施工要求。

　　 液压同步顶推滑移施工控制系统采用传感监测和计算机集中控制，本工程的滑移系统设备采用CAN总线控制、从主控制器到液压顶推器的三级控制，实现了对系统中每个液压顶推器的独立实时监控和调整，从而使得液压同步滑移过程的同步控制精度更高，更加及时、可控和安全。

　　 工程使用YS-PP-60型液压泵源系统，为液压顶推器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作，液压泵源系统悬挂于钢结构上弦钢梁上，系统随屋盖结构滑移而移动。设备单台质量为25kN，平面尺寸为1 500mm×1 350mm。

　　 滑轨的质量是保证滑移顺利实施的关键之一，因滑轨质量问题导致的卡轨和啃轨现象，不仅会影响滑移过程中的同步性，严重时甚至会导致滑移无法进行。本工程的3条轨道分别沿纵向布设于轴线，先在纵向连系梁上以一定间隔预埋钢板，再将作为轨道的槽钢置于预埋钢板上(见图5)，另对轨道的铺设提出以下要求。

　　 1)滑轨中心线和支座中心线保持一致。

　　 2)轨道采用的[16a与支撑梁的预埋件焊接，加焊侧挡块以固定轨道并保证轨道的整体稳定性。

　　 3)轨道分段处高差允许偏差应<1mm。

　　 4)轨道下方采取二次灌浆找平。

　　 5)滑靴和轨道均涂抹黄油，以减小摩擦。

　　 滑靴形式和加工质量是决定滑移能否顺利进行的关键因素之一。滑靴不仅要能可靠地承受和传递竖向支座反力，还要在水平滑移过程中防止出现卡轨和啃轨不良现象。因此，本项目中，滑靴在按传力要求进行设计的基础上，将滑板前端(滑移方向)设计为“雪橇”式，并将其两侧设计一定弧度，以减小滑靴与滑轨间的摩擦。

　　 以1区滑移施工过程为例，施工中使用计算机同步控制系统，在施工前对顶推器统一设定某次滑移量为5cm，当支座在顶推器的外力作用前进5cm后，顶推器会自动停止加力，否则会一直加力，除非人工控制停止。这样会使得在突发状况下，如卡轨、啃轨，各支座施加的外力不一致，进而导致结构节点受力差异大，不能有效控制支座滑移量。

　　 施工前采用有限元软件ABAQUS对结构及滑移过程进行模拟分析，为滑移施工方案及监测方案制订提供依据。分别对滑靴和滑轨间摩擦系数取值对结构内力的影响、屋盖结构体系重力荷载的影响、各模拟工况下结构的挠度变化情况、支座不同步位移对结构内力的影响进行分析。模拟结果表明，屋盖的竖向挠度在施工过程中变化很小，大约为10mm，满足结构的变形要求;屋架自身重力对结构内力影响较小，仅考虑重力作用，杆件的最大应力为3.22MPa;滑轨和滑靴间摩擦系数的取值对结构应力影响较大，当取值为0.5时，杆件的最大应力达24.5MPa;而由于滑移过程中多点控制顶推导致结构发生较大的不同步位移是结构内力产生变化的主要原因，当不同步位移达200mm时，结构杆件应力可达60MPa。因此，滑移施工中，滑轨和滑靴间的摩擦系数及同步性位移控制是施工中应该重点控制的内容。

　　 以2榀桁架组成的滑移模块为对象分析滑移过程中屋盖结构的受力情况，如图6所示，结构在滑移过程受力包括以下3个状态。

　　 1)正常滑移竖向方向的自重荷载，支座反力，顶推器的水平向顶推力，滑靴与支座之间的摩擦力，滑靴与支座间的机械咬合力。

　　 2)不同步位移平面外的弯曲变形、剪切变形及扭转变形，空间翘曲变形。

　　 3)启动和停止整体振动，竖向或横向的加速度。

　　 由于滑移支座标高不同，从图6可看出，滑移模块还会承受由空间力系引起的绕x轴的扭矩，由于滑移模块的空间抗扭刚度低，故会有较大扭转变形发生，不仅导致主体桁架及各支座滑靴和滑轨的接触状态显著不同，还会因此明显改变模块内部某些杆件或某些连接部位的受力状态。对单榀桁架而言，除了承受自重在其自身平面内产生的竖向荷载，还承受檩条、连系梁及支撑等在平面外的作用，桁架不仅在其自身平面内整体发生弯曲和剪切变形，在平面外也会有弯曲变形、剪切变形及扭转变形发生。

　　 实际施工时，由于工期紧，滑轨下方的二次浇筑砂浆尚未获得必要的强度就开始进行施工，滑靴途经预埋钢板区段时，槽钢腹板在滑靴压力作用下因腹板下砂浆强度不足或填充不够而发生局部塌陷，导致严重卡轨。因液压顶推器按位移控制，一旦发生卡轨，不仅导致滑移不同步，还会使得某些杆件或连接的受力大幅增加。例如，图6中b支座发生卡轨时，?轴线停滞不前，但○K轴线和○Q轴线仍继续滑移，控制系统响应前不同步值急剧增加;另外，a支座处的液压动力快速增加，导致a支座、b支座间的纵向杆件及连接异常受力。

　　 1)滑轨、滑靴的质量控制滑轨和滑靴的质量是确保滑移顺利实施的关键，质量差易造成卡轨、啃轨，甚至迫使滑移中止。因此，应从强度、刚度和平整度等方面提高滑轨型材的质量，严格控制轨道分段接头处的高差允许偏差在1mm范围内，确保轨道下方二次灌浆找平垫实并达到必要的强度要求后方可实施滑移，采用整体性好、刚度大、传力路径清晰明确、底板光滑且周边呈弧形的滑靴。

　　 2)滑移顶推器的合理布置顶推器直接控制滑移的实施，顶推器的布置和规格选用主要是由滑轨与滑靴之间的摩擦力大小来确定，而同一榀屋架各支座所受摩擦力的大小不仅与滑轨和滑靴之间的接触状态有关，更取决于滑靴支座反力的大小。在实际工程中应通过计算来确定顶推器的合理布置，以保证每个滑道所施加的顶推力与其需克服的摩擦力相匹配。

　　 3)同步性控制滑移的顶推点设置于主体桁架的下弦节点处。滑移过程中3个支座处的滑移速度或累计滑移量决定整体滑移施工的同步性，当支座滑移差过大时，对结构的整体性和主桁架平面内及平面外的变形均产生一定影响。计算机同步控制系统在对同步性进行把控时，具有一定的局限性;还需通过人工或其他设备对结构滑移过程中同步性进行实时监测，及时调整，保证结构的滑移差在可控范围内。

　　 综上所述，为了确保滑移施工安全、顺利实施，结合本工程的特殊情况，尚有必要对滑移过程实施监测。

　　 由于滑移监测现场情况复杂，滑移时间长，滑移过程发生的状况多，在保证不影响钢结构滑移施工的前提下对几个工况下结构的滑移施工情况进行监测，如表1所示。工况表示滑移主体桁架榀数，如工况1为图2中1-2榀屋架形成的局部屋盖体系的滑移;A榀即1区滑移第1榀，B榀为1区滑移第2榀。

　　 1)屋架下弦最大挠度监测用全站仪监测A屋架两跨跨中下弦节点即?，○N轴线上节点的高差变化，计算测点挠度的变化情况。

　　 2)A屋架3个滑移点同步性监测利用全站仪测距，计算3个滑移支座的同步性情况。

　　 3)屋架关键杆件控制点的应力监测滑移施工前，通过有限元模拟确定受力关键杆件，在关键杆件上布置应变计以监测滑移过程中的应变，根据钢材的本构关系计算出杆件应力的变化。

　　 各工况下结构滑移过程中主体桁架跨中的挠度、3个支座最大滑移差及主体桁架杆件应力如表2所示。

　　 滑移过程对挠度存在一定影响，主要是由于构件在滑移过程中会产生一定的竖向震颤，不同步滑移引起的弯曲及不等高支座引起的扭转导致屋架发生平面外的变形或翘曲。但总体而言，挠度变化值均≤100mm，即跨度的1/480。由于在滑移过程中结构受到的主要外力来自于顶推器施加的横向力，因此竖向挠度变化较小，未超出限值要求。

　　 结构在滑移过程中，由于支座处产生的卡轨或啃轨等原因，导致3个支座的最大滑移差达到500mm，但持续时间短，且在实时监测过程中及时反馈和调整，反映了滑移同步性监测的重要性和必要性。另外，随着滑移榀数增加，结构整体刚度变大，同步性趋好。大部分滑移时间段内滑移差≤200mm，结合分析应力监测结果发现该滑移差对结构杆件应力的影响较小。考虑整个屋盖的跨度大，整体刚度较低，适应不同步的能力较强，因此由于过大的不同步位移值引起的应力基本在可接受范围内。文献[2,13]提出的建议不同步位移值≤30mm，过于苛刻，宜考虑结构的实际情况来确定不同步位移限值。

　　 滑移过程中结构受力和变形非常复杂，引起监测点应变变化的因素多。在不同的滑移状态下所受外力不同，因此简单地将杆件应力的变化归因于不同步位移过于片面。

　　 滑移过程中通过应变监测得到杆件应力变化情况。监测数据显示，滑移过程中最大应力位于两端支座边缘处，且≤80MPa。由于下弦杆节点处纵向有檩条连接，当结构滑移时或当不同步滑移发生时，连接节点处受力复杂，总体而言，监测的应力远低于材料的屈服强度，滑移过程属于安全可控范围，满足结构施工的变形和承载力要求。

　　 以格芯(成都)集成电路制作工程项目的超大规模钢结构屋盖滑移施工为对象，从施工和监测2个方面介绍和分析了大跨度不等高支座屋盖体系存在的关键问题和保障施工顺利进行的关键要素，并形成了以下结论。

　　 1)液压式顶推高空累积滑移施工方案在本工程中得到成功应用，有效克服了现场施工空间不足、工期紧、高空作业量大、土建与钢结构交叉作业面多等难题。

　　 2)滑移过程中的实时监测是保证复杂大跨度钢结构滑移施工顺利实施的必要举措。

　　 3)由于支座不等高使得桁架钢屋盖滑移施工过程中受力及变形复杂，平面外弯曲和剪切变形、空间扭转变形和翘曲变形及整体或局部振动对杆件内力影响不可忽视。

　　 4)支座不同步位移在桁架杆件中引起的内力并不显著，业界认为的不同步位移限值≤30mm略显保守，建议综合考虑结构的跨度或刚度来确定。

　　 5)滑靴和滑轨质量是保证滑移顺利实施的重要环节。