一种超长跨距叠层钢网架及内敷管线的整体提升方法研究朱士国 张世双  刘磊  尚贞东 唐刘永

一种超长跨距叠层钢网架及内敷管线的整体提升方法研究朱士国 张世双  刘磊  尚贞东 唐刘永

中建八局华中建设有限公司湖南分公司  湖南省长沙市  410000

摘要：近年来，在不少工程应用中，网架结构取代了钢筋混凝土，得到了广泛的应用，网架结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构，具有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点，可用作体育馆、大型航站楼、体育场等建筑的屋面，但是网架内部的机电管线排布、安装存在一定缺陷，传统钢网架内部机电管线是在网架提升完成后进行高空焊接、安装，存在大量高空焊接作业，且安装精度较差，与网架结构往往存在碰撞情况，导致机电管线焊接及安装过程存在安全问题，造成工期延长，人、材、机及措施费用的增加。本文结合现场实际对超长跨距钢网架及内敷机电管线进行研究，提出一种超长跨距叠层钢网架及内敷机电管线的整体提升方法，为后续大超长跨距钢网架及机电管线提升及安装提出借鉴意义。

1 工程概况

长沙黄花机场T3航站楼工程项目建筑面积约53.36万㎡ ，地下1层，地上3层，最大单体高度44.65m、最长空间长度1055m，登机桥工66座,近机位95个,远机位16个。结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构，部分区域采用后张法有粘结活缓粘结预应力梁楼盖，大跨度金属屋面采用钢网架结构，网架支撑柱采用钢管混凝土柱，钢筋混凝土屋面区域的屋面层采用钢框架结构（屋面板采用钢筋桁架楼承板），本项目是国家和省“十四五”发展规划重点项目，集“空运、高铁、地铁、磁浮、常规地面运输”五位一体的区域综合交通枢纽,是具有重大意义、重要影响的民生工程。

2 施工重难点

本工程涉及的钢结构网架跨度大，且内敷管线安装定位难度大，存在大量高空施工，安全隐患大。传统的钢网架提升方法，费时，造价高，且管线高空安装难度大，安全风险大。

3 施工方法

3.1施工工艺流程

图3.1 施工工艺流程

3.2钢网架及内敷机电管线深化设计BIM建模

在钢结构网架及内敷复杂机电管线施工前依据钢结构及机电设计图纸进行深化设计，依据深化设计图纸利用设计软件1:1建立与工程实际相符的钢结构3D全真模型,确定钢结构网架的支撑胎架、焊接球的节点，从而进行钢结构网架内敷机电管线的排布。

图3.2钢网架及内敷机电管线模型

3.3钢网架楼面或地面拼装

在楼面上根据网架分块整体的实际平面投影坐标，加放起拱值及纵横向焊接收缩余量值，划出杆件的中心线。

(1)提升单元拼装胎架设置时应先根据屋盖模型坐标转化后的 X、Y 投影点在网架下弦球下方设置临时固定埋件或型钢。埋件宜在网架下弦球下方设置，如局部区域网架网架较小，可间隔布置埋件；埋件规格宜为 PL10*230*230，可根据胎架立管的规格进行调整。型钢规格不宜小于 H250。

(2)埋件设置完成，进行放 X、Y 的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成杆件轴线控制网，并提交验收，然后根据支点处的标高设置胎架。

(3)胎架设置应与相应的屋盖设计、分段重量及高度进行全方位优化选择，另外胎架高度最低处应能满足全位置焊接所需的高度，胎架搭设后不得有明显的晃动状，并经验收合格后方可使用。胎架立杆采用周转材料，拼装胎架立管采用 D102*4~D180*6 钢管。

(4)拼装胎架设置完成开始进行拼装前，对胎架的总长度、宽度、高度等进行全面进行全方位的测量校正。然后对杆件搁置位置建立控制网络，然后对各点的空间位置进行测量放线，设置好杆件放置的限位。

(5)本项目按恒载下各控制点的挠度反向向上起拱，深化前计算出各点的挠度，在深化设计阶段按起拱后模型深化，现场拼装及安装测量时根据起拱后标高进行。

(6)网架拼装设立拼装胎架，胎架下部提前放置埋件、型钢梁或后植膨胀螺栓，胎架采用周转钢管材料。根据胎架立管高度不同，采用不同规格：立管高度在 3 米以下（立管支撑在L3层板面上）时可采用 D102*4~D219*8钢管或200*200*4、400*200*6方管；立管高度在3米~5米时可采用D140*5~D219*8钢管或200*200*4~、400*200*6方管；立管高度在5米~9米（立管支撑在L2层板面上）时可采用 D159*6~D219*8钢管或300*200*5、400*200*6方管。先进行网架下弦球安装，胎架顶部设置定位钢板；网架下弦球(包括下弦吊点)落于支撑顶部定位钢板上(定位钢板尺寸可根据钢管大小调整)，待相邻下弦球安装完毕后安装下弦杆，由中间再依次向四周安装形成小单元后，再进行腹杆及上弦杆件安装。胎架立杆与埋件或型钢梁采用 1/3~1/4 间断焊，每处焊缝长度不小于 50mm；定位钢板与胎架立杆和下弦球吊点采用 2 处间断焊点焊加固，每处焊缝长度不小于 20mm。网架拼装胎架定位如图所示。如局部有少量网架球悬挑在楼板外、设置拼装胎架困难的情况，对悬挑球和杆可不设置拼装胎架，采用吊车吊装就位的方式与已拼装好的网架进行组拼。已拼焊成小单元的网架下方的拼装胎架，可间隔拆除。

图3.3楼面划线及拼装胎架示意钢网架地面拼装的示意

3.4钢网架内敷机电管线安装

（1）根据深化设计及BIM模型进行钢网架内敷机电管线支撑托架焊接；

（2）根据深化设计及BIM模型进行对应部位机电管线安装、焊接。

3.4机电管线支撑托架示意

3.5提升架安装

本工程共设置64组钢柱提升架。柱顶部加设钢牛腿(H488*300)并焊接提升架，顶部提升钢梁设置提升油缸，对应下吊点采用3根临时提升加固吊杆(D180*8 以上规格)和1根短管(D219*16以上规格)作为提升节点。提升支架顶部与钢柱牛腿现场采用焊接固定；支架立杆与转换梁、转换梁与埋件均采用现场焊接方式，焊缝类型均为角焊缝，其焊脚高度不小于 0.7 板厚。其中钢管直径大于与底板转换梁上翼缘接触面，应采取相应补办及加劲板措施。

3.5提升架示意

3.6钢网架及内敷机电管线试提升

确定试提升时间后，在试提升前，检查结构的焊缝是否正常；检查提升平台和地锚支架等是否正常；检查结构的变形是否在允许的范围内；检查各传感器工作是否正常；检查提升油缸、液压泵站和计算机控制柜工作是否正常。试提升开始后，在全部结构离地后，各点的位置与负载记录；比较各点的实际载荷和理论计算载荷，并根据实际载荷对各点载荷参数进行调整；长行程传感器的读数与设置；计算机控制程序中的参数设定；计算机进入“自动”操作程序，进行钢结构的整体提升；在试提升过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况；根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整；试提升高度约30cm，静置4～12小时,暂停提升。

3.7钢网架及内敷机电管线整体提升

经过试提升，观察后若无问题，便进行正式提升；正式提升过程中，记录各点压力和高度；正式提升，须按下列程序进行，并做好记录，按要求进行加载和提升，并及时进行测量情况反馈。

4结论

1.通过对网架结构及内部机电管线深化设计及建模，提高网架拼装精度及机电管线排布精度；

2.通过在楼面进行机电管线支撑托架焊接，机电管线安装，减少高空作业，提升施工安全性；

    3.通过采用网架及内部机电管线楼面安装、整体提升，减少架体组装、安装、拆卸材料费、人工费，并节约了高空焊接施工工期。

参考文献：

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[4] 杜琦，陈萌，岳海龙，杨盛斌，程叙埕，潘晓波，胡伟.预应力钢拉杆与大跨度网架整体提升组合施工技术[J].施工技术，2021，50（02）：107-111.