钢结构提升技术探讨

钢结构提升技术探讨

                ,税晓宇,边赫,刘德果 ,俞和祥 ,唐彦强

中建八局西南公司   四川省成都市    610041

[摘要]本次探讨以重庆某项目钢结构屋面网架整体提升准备及实施过程为研究对象，主要针对网架提升方案的确定、网架提升设备的准备调试、网架整体提升过程管控等展开探讨，为大型球钢结构屋面网架提升提供参考。

[关键词]提升方案；提升设备；整体提升管控

一、引言

    随着近年来大型公共建筑钢结构的广泛应用，钢结构屋面也被普遍使用，屋面网架的拼装提升根据网架面积、顶升重量各项目采取不同形式的连接节点、支撑形式以及顶升方法，本文主要结合

二、工艺流程

1. 钢结构施工总体思路

根据该实际工程的结构特点，室外钢柱采用汽车吊分段吊装，屋面网架结构采用“原位拼装+整体提升+高空补缺”的方案。

2. 屋面整体提升工艺流程

确定提升方案      顶升设备准备     提升点位布置    提升系统及设备进行全面检查及调试工作     预加载、试提升     正式提升     网架卸载

三、顶升主要设备

顶升设备主要包括液压泵源系统、电脑同步控制及传感检测系统、液压顶升千斤顶及顶升支架。

四、顶升点布置原则

1. 顶升点位要求安全、稳定、可靠；
2. 顶升支架底部设置在混凝土梁、柱位置；
3. 顶升所有的临时措施可重复利用。

五、顶升工艺流程

1. 顶升区域的网架拼装、焊接完成，顶升点上部横梁安装焊接完成；
2. 在设计顶升千斤顶位置安装顶升千斤顶和顶升支撑架；
3. 安装液压同步顶升系统，包括液压顶升器、液压泵源系统、控制系统等；
4. 液压顶升同步系统采取分级加载的方法进行预加载，即以设计顶升力的20%、40%、60%、70%、80%、90%、100%的顺序依次加载，直至网架结构脱离拼装胎架并顶升一定高度（150～200mm），空中停留，单点调整各个顶升点的标高，使得网架结构处于水平状态，观测2小时；
5. 在确保同步顶升系统设备、临时措施及永久结构安全的情况下，同步顶升网架；
6. 网架顶升顶升一个行程后，停止顶升，把一个标准节从下部装在支架上，然后千斤顶回落，使支架落在下面的基座上，千斤顶继续回落并取下千斤顶和顶升承压板换到倒数第二个标准节上，继续进行下一循环，如此往复，直到把网架顶升至设计标高。

六、网架顶升中的同步控制措施

网架结构的顶升，同步控制是关键环节。在顶升过程中，网架的偏移和倾斜对顶升支架的受力状态都有不同程度的影响，还会影响网架结构自身的受力状况，使构件应力产生重新分布，对结构顶升和结构自身都极为不利。因此，必须保证在顶升过程中同步顶升。为控制网架顶升的同步性，可以采取以下保证措施：

1、顶升使用的12台液压千斤顶为同一型号。12个液压千斤顶由1个电脑控制系统统一控制。

2、正式顶升前，对千斤顶进行预顶紧，同时保证每台千斤顶的顶紧力相同。为保证千斤顶的预紧力相同，在千斤顶上安装功率表进行读数，根据所使用的千斤顶型号，需要增加互感器配合功率表使用，以增大功率表的表变比。

3、用水准仪、标尺进行观测。

4、利用多点集成电路控制箱，对12台液压千斤顶进行同步控制，当单点不同步超过15mm时，对单个千斤顶单独控制，保证网架顶升的同步性的同时，可对某一个顶升点位进行精确控制。

5、将12组顶升支架分别编号，每组支架旁边5M范围内设立一个测量点，测量点由标尺组成。在顶升过程中设置2个监测员对每个千斤顶的实时工况进行监测，由于支架和网架的位置是相对固定的，每个监测员对相邻两千斤顶的活塞顶杆顶出长度，同时2个监测员实时观测吊在网架下方的计量标尺如有异常实时通过对讲系统实时总指挥。

七、网架顶升稳定性措施

1、顶升前对顶升支撑架进行揽风处理，用钢丝绳手拉葫芦将网架和顶升支撑架成倒三角锥连接，网架上采用钢丝绳套将网架的下弦球抱住，通过钢绳和U型卡卡死与支撑架的接球节点连接，通过手拉葫芦将钢绳拉直，用U型卡将绳头卡住，使支撑架与网架形成整体；网架的揽风绳在紧固的过程中要四个方向同时紧固，防止网架的整体受拉不均匀产生网架的杆件变形。每个顶升点设置4根倒链，可使支撑架与网架形成一个刚性的整体。

2、为确保网架在顶升阶段的稳定性及抗风能力，在网架周边采用4根φ18.5钢丝绳与网架固定，防止网架发生水平位移，在每次顶升网架后，都用手拉葫芦将钢丝绳张紧。节点连接方式和上图类似，地面固定在混凝土梁或者混凝土柱柱脚，上面固定在网架的下弦球用手拉葫芦张紧或放松。缆风绳与地面夹角为30°。

网架顶升到就位标高，如有水平偏移，利用缆风绳5吨倒链8个方位进行水平调节。

八、屋面网架整体提升

1.网架提升方案总体思路

本工程网架结构安装高度较高，纵横向跨度较大。结构杆件众多，自重较大。若采用常规的分件高空散装方案，需要搭设大量的高空脚手架，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的质量、安全风险，施工的难度较大，并且对整个工程的施工工期会有很大的影响，方案的技术经济性指标较差。若采用大型吊机抬吊整体安装，则需要较大吨位的吊车，并且对于地面基础有较高要求，且临近机场跑道，对限高有要求。根据以往类似工程的成功经验，若将网架结构在正下方投影位置拼装成整体后，利用“超大型液压同步提升施工技术”将其一次提升到位，再进行柱顶部分预留后装杆件的安装，将大大降低安装施工难度，并于质量、安全和工期等均有利。

将屋盖钢结构提升范围网架的各提升单元在其投影面正下方楼面上拼装为整体提升单元，同时在室外钢柱柱顶或者格构式提升架设置提升平台（作为上吊点），在与上吊点对应位置处的网架下弦球上安装提升用临时吊具（作为下吊点），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屋盖钢结构提升单元提升至设计标高，并与已安装到位的主网架结构连接，完成安装。钢网架提升步骤如下：

1. 将屋盖钢结构提升范围网架的各提升单元在其投影面正下方楼面上拼装为整体提升单元；
2. 在柱顶或者设置格构式提升架布置提升平台；
3. 在提升平台上安装液压同步提升系统设备，包括液压泵源系统、提升器、传感器等；
4. 在网架提升单元与上吊点对应位置的下弦球上安装提升下吊点提升临时吊具；
5. 在提升上下吊点之间安装专用底锚和专用钢绞线；
6. 调试液压同步提升系统；
7. 张拉钢绞线，使得所有钢绞线均匀受力；
8. 检查网架提升单元以及所有临时措施是否符合设计要求；
9. 确认无误后，按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的顺序逐级加载，直至网架提升单元脱离拼装平台；
10. 网架提升单元整体提升约100mm后，暂停提升，并静置12小时；
11. 再次检查网架提升单元以及液压同步提升临时措施有无异常；
12. 确认无异常情况后，开始正式提升；
13. 网架提升单元提升至距离安装标高约300mm左右暂停提升；
14. 各提升吊点通过计算机系统的“微调、点动”功能，使各提升吊点均达到设计位置，满足对接要求；
15. 安装网架提升单元与已安装到位的主网架结构之间的杆件；
16. 安装完成后，液压提升系统各吊点同步分级卸载，达到设计状态；
17. 拆除液压同步提升系统，屋盖钢网架提升单元提升作业完成。

结语

钢结构同步提升至设计位置附近后，暂停，各吊点微调使结构精确提升到达设计位置，提升设备暂停、锁定，保持结构的空中姿态稳定不变，最后安装后补杆件集中对口焊接。提升前在钢结构上选取几个关键点作为全站仪监测对象，提升前，提升过程中（每3m测量一次），提升到位后对钢结构的标高，尤其整体提升的协调一致进行监测。除全站仪外还可以使用激光测距或者直接拉卷尺的方式作为补充测量方式。各个位点的测量人员在报数据时声音要清晰有利，不能模棱两可。由于测量点较多，提前约定好报数据的顺序，如果地面人员对数据有疑问要及时应答，必要时重新测量。整个过程要始终保持测量人员与地面控制人员的通讯频道不受干扰。可以采取直接在核心筒或预装钢结构上做限位的方式，在最后10厘米时点动、微调油缸使钢结构准确到达设计位置，在提升上吊点上弦杆断口处焊接卡板进行限位。试提升时将钢结构提离胎架100mm，测量各点确认整体水平后锁紧液压锁。然后重点检查整体结构有没有明显形变，临时增加的加固杆和联系杆有没有焊接牢固。试提升时如果发现有杆件应力过大变形或者发出异响，应处理完善后再继续提升作业。

参考文献

[1] 李云峰  一种空间网壳结构毂型节点受力性能研究[D].河北建筑工程学院：,2019.

[2] 金峰  型大跨度钢结构整体提升关键问题探析[J].中国设备工程：学术刊,2020（16）.89-98

[3] 范金奇，王山峰，吴辉辉  大型钢结构施工策划重难点施工技术[J].施工技术:学术刊,2019（S1).32-37