建筑工程大跨度网架累积提升施工技术总结

大跨度网架累积提升施工技术摘要：在XXXXXXXX公司基地工程维修机库钢网架结构工程中，通过对大跨度网架的累积提升技术的研究与应用，在结构施工过程中取得了良好的效果，也在集团公司大跨度钢网架屋盖结构施工技术领域有所突破，同时为网架结构施工技术的发展与进步起到推动作用。关键词：大跨度；网架；累积提升1应用工程简介XXXXXXXX公司基地工程维修机库屋盖结构跨度112.0m，进深80.0m，屋盖顶标高+36.800m。屋盖结构采用三层正放四角锥焊接球钢网架，下弦支承，网格尺寸5.0m×4.0m，高度6.0～8.8m。机库大门处屋盖采用六层焊接球钢网架，高度15.45～16.25m。网架节点大部分为焊接球空心球节点，少量节点根据受力需要采用主管贯通焊接空心球节点。机库大厅基本支承柱采用四肢格构式钢管混凝土柱、箱形方钢管混凝土柱以及钢筋混凝土柱，柱间支撑采用双肢格构式。其中：箱形方钢管混凝土柱共6根，四肢格构式钢管混凝土柱共14根。屋盖支座采用33个抗震球铰支座，坐落在结构1轴、15轴钢柱及J轴混凝土柱上。机库网架平面布置如图1所示。图1机库网架平面示意图2网架安装方案的选择目前国内网架安装技术已经比较成熟，常用的安装有：搭设满堂红脚手架，高空散拼；地面拼装，分段吊装；整体提升。经过专业技术人员对比选文件，招标图纸的认真阅读，对于工程整体结构分析，以上三种施工方案的具体优缺点分析如下：2.1搭设满堂红脚手架，高空散拼。该方案需搭设大量脚手架，现场吊装机械布置很难满足要求，另外脚手架的搭设和拆除需要一定的周期，对工程进度、工程质量控制都会带来不利影响，并且高空操作较多，施工安全性差，在工程安全生产管理方面难度也非常大。2.2地面拼装，分段吊装采用地面拼装成可以吊装的网架单元、分段吊装的施工方法，可以形成简单流水作业，但各道工序之间流水作业单一，施工现场应配备很多构件拼装机械和大型吊装机械，对降低工程成本影响不利。在工程质量控制方面，由于高空对接单元增多，对网架安装精度控制也很难。结论：以上两种方法都存在很多弊病，不是最佳施工方案。2.3整体提升优点：（1）大量工作都可以在地面完成，减少工装脚手架用量，避免了高空作业，降低了工程的安全管理的难度。（2）由于现场场地较大，可以形成多点、多面流水作业，加快地面拼装进度，有利于工程安装精度控制。整体提升施工难点：（1）网架跨度大，提升同步性控制难度大，需要有成熟的技术应用，才能解决大跨度网架提升同步性的问题。（2）提升过程中网架变形控制难度很大，需要用专业计算软件，经过精确的计算，对结构进行合理的加固，并且对提升工装作业合理的设计、计算，以减小施工变形，满足网架设计规范，施工质量验收规范以及网架自身强度、刚度、稳定性等方面的要求。2.4整体提升方案的选择根据本工程特点以及我公司以往类似工程经验，本工程大屋盖钢结构提升可以分为4种方法：（1）分多次提升，即大厅网架分段分别提升，门头网架分段提升；（2）分2次分别提升，大厅网架和门头网架分别提升；（3）1次性整体提升，即大厅网架和门头网架共同提升就位。（4）2次累计提升，即先提升大厅网架至与门头网架合拢位置，合拢完成后，再整体提升大屋盖网架至设计标高。第1、2种方法施工会造成再提升合拢时有很多构件后安装，后插入安装大量构件，势必会导致合拢精度难以控制，并且提升工况的边界条件与设计条件不符，造成每个区域内网架提升变形控制很难统一，对工程质量控制不利。多次提升对工程进度、安全生产管理等都会带来不利影响。为了减少高空作业量，为了最大限度的满足结构设计的边界条件，确保工程施工质量，加快施工进度，确保施工安全，采用屋盖地面拼装整体提升的施工工艺。根据结构特点，如采取门头与大厅网架同时一次性整体提升的方案，必须将门头网架处下挖3.65m深度，才能满足相对标高要求，但施工现场场地条件限制，钢网架A轴距机场围界仅8.00m距离，场地开挖后，A轴外侧无法行走大型机械设备，且场地内的级配砂石已回填完毕，再次开挖将浪费大量财力物力，因此受施工条件制约，不能采取门头与大厅网架一次提升的方案。经研究，采用“累积提升”的施工方法：即门头与大厅网架在地面分别拼装，拼装完成后，通过计算机控制液压同步提升技术，分两次提升，先提升大厅网架至与门头网架合拢位置，合拢完成后，再整体提升大屋盖网架至设计标高的施工方法。采用“累积提升技术”有如下优点：提升的结构重量重；提升结构的尺寸、面积和体积大；计算机控制，自动化程度高；减少高空作业量，施工安全、可靠，降低施工风险；缩短施工周期，降低施工费用。2.5.选择屋盖网架和门头网架分别提升的安装方案需解决以下问题：2.5.1整体提升同步控制；2.5.2怎样能够最大程度减少后合拢安装构件的数量；2.5.3屋盖钢结构提升上、下锚点位置以及加固措施；2.5.4屋盖钢结构地面拼装方法；2.5.5屋盖钢结构整体提升合拢；2.5.6屋盖钢结构拼装与提升过程中安装精度的测控。2.6累积提升施工流程累积提升施工流程见图2。图2累积提升施工流程图3累积提升体系布置3.1提升点、千斤顶的选择与布置累积提升结构工程量：网架焊接球与杆件总重约1030吨，屋盖主次檩条约60吨，检修走道约10吨，水、电、消防、辐射采暖等专业连接件及管道约300吨，总计约为1400吨。经计算，本工程累积提升共设置16个提升点，使用千斤顶48台，提升点分别布置在1轴、15轴、BC轴及HJ轴之间，其中，第一次提升设14个提升点，第二次提升设13个提升点；40吨千斤顶32台，100吨千斤顶8台，200吨千斤顶8台。累积提升点布置图如图3所示。图3累积提升点布置图3.2提升标准节设计本工程累积提升选用标准节型号分为1200mm×1200mm，2000mm×2000mm两种，位于BC轴网架之间及HJ轴网架之间。累积提升标准节布置图如图4所示。图4累积提升标准节布置图3.3提升导向系统布置为保证提升过程中的稳定，避免提升过程中由于风力及其他水平力影响造成结构产生过大的水平位移，设置水平位移控制导向装置，控制位移为50mm，本工程共设立4个提升导向点。分别位于1轴/B轴、15轴/B轴网架处，1轴与15轴导向系统采用构造形式相同，在网架三层及四层焊接球上分别连接一根φ159×10钢管，端部连接一块20mm厚钢板，构成三角架形式，距离B轴箱型钢柱50mm，在5级风荷载作业下确保提升结构水平及竖向稳定。具体位置以及结构构造形式见图5。图5累积提升导向系统构造图4施工难点的应对措施4.1大吨位钢结构提升本工程网架累积提升总重约1400吨，通过同步控制将超过千吨的结构一次提升就位是本工程的难点，我们采取以下措施：4.1.1布置的吊点多根据结构的特点，在网架周边钢柱、网架中心共布置16个提升吊点。4.1.2使用的提升油缸多在16个提升吊点上，共布置48台提升油缸，其中32台40吨提升油缸，8台100吨提升油缸，8台200吨提升油缸；4.1.3安全系数储备大48台提升油缸总体安全储备系数为3.24，钢绞线的安全系数为11.58。4.1.4屋盖网架分两次提升本工程采用累积提升的施工方法，门头网架和大厅网架分两次提升，先提升大厅网架至门头合拢位置，与门头合拢，然后再整体提升大屋盖网架。4.2提升同步控制本工程提升结构投影尺寸为112.0m×80.0m，提升面积约为9000m2，共布置16个提升点，提升同步性控制是本工程难点，采取如下措施解决：4.2.1采用位置同步控制策略在计算机控制系统软件设计时，各个提升吊点之间采取位置同步控制策略，使提升结构的位置保证同步，相邻提升点同步误差控制在10mm之内，满足结构的要求。4.2.2传感器系统的保证在测量钢结构位置时，使用20米长距离传感器。在20米的测量范围内，测量精度可达0.25mm。4.2.3液压系统的保证在使用的液压系统中，使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀，同步调节精度高。4.2.4计算机控制系统的保证本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。5合拢与卸载5.1大厅网架与门头网架合拢合拢控制由于两片网架需要不同的预拱形状，并且提升点布置不一样，大厅网架需先提升到门头网架处再进行合拢，刚度大的结构挠度变形小，在拼装采取预拱值可解决，而刚度小的结构只通过预拱值的方法难以使两部分网架精确合拢。对于此不同预拱形状的不同结构的合拢问题，本工程结合预拱值，采取了下部支顶调整点的方法解决，即在大厅网架提升与门头网架合拢时，根据门头网架施加一定数量的调整支点，采用千斤顶及钢管顶托支顶的方式调整，并且选择不同的调整方向进行控制。调整点的布置经过模拟计算及分析，在大厅网架靠近门头一侧设置6个调整点，调整点的位置与编号如图6所示，采用从中间到两边的合拢步骤：第1步合拢调整点3和4，第2步合拢调整点2和5，第3步合拢调整点1和6。图6调整点位置布置与编号图经过对不同数目和不同顺序的调整点的情况进行了分析，得出了合理的调整点数目、优化了调整点合拢路径，并得出了一些合拢规律：⑴不同数目调整点产生的调整内力不一样，数目越多内力分布越均匀；⑵采用的调整点数目越多，对调整结果越有利，但应力分布较均匀后调整点数目再增多，效果增加减小，反而增加施工成本。⑶相同调整点数目不同合拢顺序时，杆件应力的应力变化情况路径不同，随着合拢步骤地推进，应力越来越接近，一般优先选择从位移较小的地方先调整合拢，逐步推进，一直到全部合拢，这样的合拢路径情况下，杆件应力变化相对平缓。5.2网架整体合拢5.2.1总体顺序由于本工程提升重量、面积都很大，并且各个区域杆件强度均不同，为了保证提升合拢与卸载的安全性，采取如下合拢卸载顺序：（1）门头网架合拢：1、15轴同时合拢；（2）门头网架合拢完毕，逐级卸载；（3）门头网架卸载完毕，1轴、15轴先由E(不含E轴)向J轴依次合拢，然后由E向A轴合拢，杆件合拢完毕将千斤顶卸载；（4）J轴：从8轴向两侧同时按顺序依次合拢、卸载。5.2.2整体合拢（1）门头网架杆件合拢顺序门头网架合拢顺序为下后上。门头网架合龙顺序图见图7所示。图7门头网架合龙顺序图（2）大厅网架合拢顺序网架总体合拢顺序先A后B，以E轴为界。大厅网架合龙顺序如图8所示。图8大厅网架合拢顺序图（3）大厅网架提升点合拢顺序见图9所示。图9柱顶提升点合拢顺序图5.3卸载5.3.1提升点构件合拢焊接完毕，经质量检验验收合格网架整体稳定后开始卸载。5.3.2卸载前要用测量仪器对网架的稳定性进行监测，确保网架在水平和竖直方向没有相对位移反复出现情况下，可以进行卸载。5.3.3门头网架卸载顺序：同时卸载门头网架15点与16点。5.3.4大厅网架卸载顺序：大厅网架按照给定顺序对称合拢杆件，单侧每合拢完毕2个提升点后进行一次卸载。分级卸载如表1所示。表1分级卸载表卸载顺序部位（点位）卸载程度1门头网架15～116分三次逐级卸载，第第一次卸载30%，第二次卸卸载30%，第三次卸卸载40%。21轴点1～4J轴点5～715轴点8～11分三次逐级卸载，第第一次卸载30%，第二次卸卸载30%，第三次卸卸载40%。6质量标准6.1提升合拢精度控制措施在提升及合拢过程中对网架的变形进行实时监测，确保结构累积安全。制定相应合拢顺序，保证构件安装质量。分级卸载确保合拢后结构安全。6.2提升合拢精度要求网架提升合拢点安装精度允许偏差见表2。表2提升合拢点允许偏差序号部位项目允许偏差（mm）1网架合拢点标高±15.02合拢点位移±15.07安全要求7.1所有千斤顶要经过保养清洗工作，并做压力实验，防止出现漏油问题，确保提升期间千斤顶使用完好。7.2提供钢绞线的出厂合格证书以及检测报告；压力表的检测合格证；累积提升设备进厂报验单；液压设备实验记录；千斤顶说明书等材料。7.3上锚点、下锚点安装完毕使用前，要设验收小组进行全面检查验收，绝对不留安全隐患。