“液压同步提升技术”在大跨度钢桁架中的应用

杨凯明 王梓伊

中国建筑第二工程局有限公司 北京 100070

摘要：现代建筑越来越追求造型和艺术感，相邻两栋楼之间上部通过连廊连接，下部为多层通高中空大厅，显得整个建筑物庄重大气。连廊部位多采用大跨度钢结构桁架。传统的大跨度钢桁架施工采用“空中散拼”方式，需投入大量的人力、物力及财力，且高空作业多、安全系数低、工作效率低、工期长。为了避免“空中散拼”，通过利用地面拼装、“液压同步提升”的技术，解决了大跨度钢桁架施工中施工场地受限、安全系数低、投入人力和物力多、效率低、工期长等问题，适应现代化施工需求。“液压同步提升技术”在大跨度钢桁架中的应用，保证了大跨度钢桁架稳定精确、安全高效、绿色节约的实施，是一种优良的大跨度钢构件安装技术。其技术步骤、实施经验对同类型结构施工具有很好的参考价值。

关键词：钢结构桁架；液压同步提升；拼装胎架；液压提升设备；提升平台

1 前言

建筑业的发展是国民经济的晴雨表。随着我国国民经济的快速增长，建筑业的发展也经历了从“经济适用”到“高大上”的转变过程，建筑体量越来越大，且多为群体建筑。为了加强各楼之间的联系，设计师多采用大跨度钢结构桁架作为各楼之间联系的桥梁。钢结构桁架具有超长、超重的特点，安装受环境、工期等因素的影响较大。中石化1#科研楼根据钢结构桁架的结构特点，结合现场实际情况，从材料的投入、人员的投入、机械的投入、工期的紧迫性、安全性等各方面进行综合考虑后，选择了“液压同步提升技术”作为钢结构桁架安装的最终方案。

2 工程概况

中石化1#科研楼地下3层，地上12层。地下室部分为整体车库，上部为两座各12层的塔楼，上部采用钢结构桁架连接。钢结构桁架位于1#科研楼7层，轴线（B-8）、（B-11）交轴线（B-A）、（B-C），共3榀主桁架和2榀次桁架。主桁架跨度27m，桁架高度4.09m，桁架底标高+24.350m，顶标高+31.440m。单榀主桁架重65t，单榀次桁架重20t，总重量340t。

3 总体思路

钢结构桁架层位于两栋主楼之间的6～7层，桁架顶标高为+31.440m。桁架层安装拟利用“液压同步提升技术”的施工工艺将桁架整体提升到位，对质量、安全、工期和成本控制等均有利。首先将钢结构桁架在其投影面正下方的首层楼面上(-0.150m)拼装为整体提升单元，利用桁架上弦层的预装段牛腿和8层框架结构的牛腿设置提升平台（上吊点）。共设置6组提升平台，每组提升平台配置1台XY-TS-75型液压提升器，在钢连廊提升单元的上弦杆上与上吊点对应位置处安装临时吊具（下吊点），上、下吊点间通过专用底锚和专用钢绞线连接。利用液压同步提升系统将钢结构桁架整体提升至设计安装位置，并与预装段杆件等连接，完成钢结构桁架的安装。

4 液压同步提升操作工艺

4.1地面拼装

桁架组装前要由加工厂制作拼装胎架运至现场。提前将桁架组装胎架运至现场，局部进行现场加工，预计需要3组胎架，每组14个，共计42个。钢桁架拼装需按设计要求进行起拱，中心起拱高度L/500（L为钢桁架跨度值，L=27000mm），本工程起拱值取54mm。胎架安装基层要求平整，胎架安装完成后用2根L90×8角钢沿将胎架连接成一体，避免在钢桁架拼装过程中移位，影响拼装精度。

4.2制作提升设备安装架

地面拼装的同时，制作安装提升设备安装架（材料为200×10mm方钢及200×100×7mm工字钢）。安装架材料材质均为Q345B，与原结构焊接连接，焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级一级。

4.3主桁架拼装立面

胎架布置完成后由全站仪观测6、7层钢柱牛腿中线点坐标并记录，由模型计算后将此点位置垂直投影至首层楼板，并引到胎架上。东、西两点确定直线，从而确定胎架拼装轴线及跨距。胎架按照桁架起拱标高预先就位，待构件就位后进行微调。具体步骤如下：第一步：将桁架上弦梁先装段安装完成。第二步：安装设备支架及6台提升装备，检查合格后等待使用。第三步：将桁架下弦梁节点吊至胎架，用水准仪观测后微调胎架控制下弦梁垂直度及标高到满足设计要求。第四步：同上，下弦梁拼装完成后整体测量下弦梁长度、垂直度、标高、起拱高度是否合格，进行微调但不焊接坡口。第五步：下弦梁校正固定后，将桁架上弦梁吊至安装位置，塔吊不摘钩，由全站仪、水准仪校正该上弦梁垂直度及标高，校正合格后拧紧安装螺栓并用钢板焊接固定。第六步：上述上弦梁校正合格后在其两侧用槽钢做斜撑加固，防止构件偏位，防止桁架倾斜。第七步：斜撑加固完毕后将坡口焊接。第八步：安装上弦梁，塔吊不摘钩，校正完毕后拧紧安装螺栓并用钢板点焊加固，两侧做斜撑防止构件偏位。再按既定顺序将斜腹杆及上弦短梁安装，安装完毕后将对接坡口校正合格。第九步：最后将构件做最后精度调整，调整合格后将坡口焊接。至此单榀主桁架拼装焊接完成，按照同样的流程将剩余两榀主桁架拼装焊接完成

^[1]。

4.4次桁架立面拼装步骤

第一步：将次桁架下弦梁吊至安装位置进行安装，暂不焊接。第二步：将次桁架上弦梁吊至安装位置进行安装，暂不焊接。第三步：将次桁架斜腹杆吊至安装位置进行安装，暂不焊接。第四步：整体进行校正，校正合格后进行高强螺栓初拧，完毕后由中间向两边进行坡口焊接，焊接完毕后进行高强螺栓终拧。

4.5桁架整体提升

第一步：连接钢绞线与桁架上弦梁吊点，检查合格后进行试提升，试提升满足后进行正式提升。第二步：由专业人员控制提升装备，使桁架两端同步缓慢提升，提升过程中调节各吊点高差。第三步：由专业人员控制提升装备，使桁架两端继续同步缓慢提升，提升过程中调节整体姿态。第四步：桁架整体提升至安装位置，在每一个安装坡口部位利用两个300×200×10mm钢板将桁架临时固定，然后进行坡口焊接。第五步：用塔吊将桁架后装段十字斜撑安装并焊接坡口，拆除提升设备及支撑架。第六步：桁架整体安装结束^[2]。

5“液压同步提升技术”的优势

5.1节约成本

采用传统的“空中散拼”安装技术，需投入大量的脚手管等周转材料，同时还要投入劳动力进行搭设和拆除。据估算，搭设满堂操作脚手架需投入φ48×3.5脚手管150t，使用时间约70天，投入资金约10万元。而采用“液压同步提升”安装技术，拼装工作在地面进行，减少了周转材料和架子工的投入。

5.2提高安全性

采用传统的“空中散拼”安装技术，将会有大量的高空作业，安全保障可靠性降低。而采用“液压同步提升”安装技术，主要工作在地面进行，高空作业风险大为降低，而且钢桁架提升到位后，也会自身形成完整的防护体系，安全保障可靠性高^[3]。

结束语

综上所述，钢结构桁架采用“液压同步提升”安装技术较传统的“空中散拼”安装技术不论从成本、工期、材料、安全、质量等方面，都具有无可比拟的优越性，非常适合大跨度、大荷载、大空间的钢结构施工。中石化1#科研楼项目采用“液压同步提升”安装技术，高速、优质、安全地完成了连廊钢结构桁架的安装，获得了建设单位、监理单位及设计单位的好评，取得了良好的经济效益、社会效益。

参考文献：

[1] 李志涛，萧子渊.液压连续提升与下降技术的研究[J].液压与气动，2018（8）:116-118

[2] 龚良勇，李文涛.大空间钢结构吊装施工技术[J].建筑施工,2018.38(8):1056-1057

[3] 吴承哲，曾祥稳，大跨度钢网架与钢桁架组合结构整体提升技术[J].建材与装饰，2018（14:57-60）：156-157.