柔性大跨度索桁架结构整体提升技术鲁班奖总结

柔性大跨度索桁架结构整体提升技术一、工程概况****大厦索桁架屋盖长43.2m，宽40.5m，是由两榀HJ2和31榀SHJ组成。其中HJ2单重约200t，SHJ单重约6吨，总重约600t，加上31根索及索头，中庭屋面结构总重约650t。屋盖安装就位标高为53.5m。针对提升重量大、安装标高较高的结构，一般有两种施工方法：高空组拼式或地面拼装后整体提升。结合****现场实际情况，高空组拼式安装方法需要在中庭范围内由地面到53.5m高空搭设“满堂红”脚手架，地下室还需要支顶，工作量大，工期长，工作效率低。经过计算分析决定采用地面散拼，整体提升就位的安装方法。地面拼装，整体提升的方法是先将散件在地面胎架上拼装，难度相对空中散拼大大降低，最后整体提升到设计标高，具有工作量小，工期短，工作效率高等特点。本工程提升工作的难度在于控制柔性屋面的变形，避免吊点提升不同步给HJ2和索桁架屋面之间的支座造成损伤。二、整体提升计算分析1.结构计算模型图4-3-1HJ2及屋顶张弦梁结构整体提升渲染图2.荷载计算（1）中庭恒载：屋面恒载（0.9kN/㎡，不包括结构自重），结构自重由软件自动生成。活载：0.5kN/㎡风载：根据风洞试验报告得到风荷载取值如下：风振系数：βz=1.2负风压：ωk=βzμsμzωo=βzrCpωo=1.2×（0.77＋0.2）×1.619×0.45=0.848kN/㎡（2）雨棚恒载：屋面恒载（0.7kN/㎡），结构自重由软件自动计算活载：0.5kN/㎡风载：根据风洞试验报告，雨棚风压标准值，更正风帝：滔0.5kN厉/膛㎡，负风你：偿1.0kN耀/再㎡（3）吊桥微恒载：桥面恒补载闪（欠3.0kN北/目㎡断）煌,夫阵结构自重由软掠件自动计算洲活载罗：堡3.5kN唇/膛㎡古（番4还）扔玻璃幕墙验恒载：玻璃自右重恒载辣（朝0.6kN真/寨㎡益）搞,原茎结构自重由软猎件自动计算池风荷载遣：饺颗根据根据风洞模试验报告得到玩风荷载取值如酿下：次风振系数：正宣风压每取磁1.3枝1珍，负风压把取旗2.4渡2励。湾5煤0脖年一遇的风荷昆载值如下：锤正风压害：编ω塑k能=酒（薯0.5倚8友＋矛0.词2促）喘×1.619呜×0.4全5圆＝虎0.78k逃N茶/帅㎡崖负风压璃：振ω泻k想=富（谦0.5壮3弄＋弦0.单2刻）昏×2.42×漆0.4每5满＝很1.29k匠N螺/于㎡病10松0玻年一遇的风荷漆载值如下：句正风压单：楚ω苏k斩=南（亏0.5规8仔＋渴0.已2扒）盆×1.619闷×0.碑5贿＝鞋0.87k袋N沾/必㎡活负风压棍：赢ω举k牲=底（保0.5涛3泰＋撒0.蔬2赛）披×2.42×返0.雄5再＝揉1.43k摆N撇/盟㎡替其步中日0.5灭8虽，络0.5发3泊是试验报告中神的索幕面的风情压系数平均值勺，件0.划2酷为根据规范叠丝加的内压值。岔计算中可按丝5匪0踪年一遇的风压鸭计算变形集，傍10慧0娃年一遇风压计阴算承载力。智（德5贼）奥水平地震荷载挡计算磨抗震设防烈度雹：帅8时度械影响系数揪：踩0.16拒（幕6里）受温度荷载斑：督温度荷载考竖虑往±34廊3.泳施工过程模拟剃计算华（端1遵）伞HJ柴2演、顶棚上弦整阶体拼装计算捐先在地面拼装奏顶棚张弦梁结衣构上弦蓄与姓HJ智2住桁架后，嚼在顶棚上弦中辰部设置六处支窑撑点则，帽两侧与楼房的脱连接处每妨8.断1丘米井处设置一个支肯撑。悼由于在地面拼贿装牌，旗结构荷载仅有民结构自重丙，拒荷载小艺，油支撑点在满足兄结构拼装要求互的情况下粗，羽上弦结构变位烛和应力很小宇，渐说明张弦梁结兽构是安全的。章（定2且）插HJ箩2吊、顶棚钢结构凯整体提暖升村(拿施加最终预应予力户的亭10业0元％圆)欢在地面拼装挖完杠HJ舅2似和顶棚上弦的觉构件共，夜安装下弦的索部，条并施加预应力干，傻施加到最终预版应力华的视100%设京。板顶棚整体提升景时播，病保证张弦梁结伐构两侧提升点毁在提升过程中货各提升点的同其步性，尽可能宜控制各提升点绞提升高度差异推，这样保证掠了认整体结构在提易升过程中的内乒力的分配均匀告和结构的整体捧稳定。咳在地面安装下服弦的索航，垒并施加预应力踪到最终预应力鸭的章100%胞，枪顶棚结构中部往最大起拱值为何88mm猴。们X斜向水平的最大辆位移为在3.78mm穗，扑Y另向水平最大位旗移为窄1.5mm照。整体提升铺时夫HJ偿2的在结构自重下拴的挠度为废13.62m清m袋。颈图勿4-3-2看顶棚提升过程合中整体变位图粪图渠4-3-3产顶棚提升过程隆中整体变位图贵最大惜值专Uz=问88mm姥最大页值洲Ux=际3.78mm任图详4-3-4属顶棚提升过程宰中整体变位图杨所墨图恢4-3-5考HJ误2珍提升过程米中县HJ卖2非的变位图旅最大奥值辰Uy=卖1.5mm祸最大谨值忽Uz=-宜13.62m郊m有在提升过程中怜，温张弦梁结构中婚部起拱最眨大洗,晃约养88mm奶，而约蹲1/45寺0紫的挠死度望,货基本满足施工锯过程中结构的模挠度要求朋。秃两侧殖的睬HJ纪2巴由于刚度较大坛，分所以竖向位移红较小爸，贡约钻14mm巩的位移繁，炭完全能保证提竹升过程中的刚然度要求扫。沈各支座间最大殖位移差为膝6.4mm涉。奔（拒3弓）趣HJ筒2假及屋顶张弦梁能结构整体提升惕部分各杆件应却力朋图聚4-3-6嫌氏佛股车钓死梯图营4-3-7辉桁架及张弦上却弦梁最大等效茫应力捡在恳45M森p萍（同步）竿索应力糠在鹰28~300凯M凯p职之间（同步）姑图按4-3-8稳盘组甘那铲逃统图盖4-3-9不桁架及张弦上裳弦梁最大等效填应力刷在含61Mp找桁架及张弦上秋弦梁最大等效深应力嚼在灵50Mp颂（不同欧步省+坚20mm喜）突李财坦毫掉肿（不同步想-20mm挣）院4.锦提升支承牛腿背的计算漆（歌1绿）扇HJ哈2惰提升支承牛腿搬的计算亦图惊4-3-10厘HJ车2扛提升牛腿整体虚模型图证款妙图晃4-3-11则单牛腿处荷载及振变位防图惭镰（钢构件自重梅标准值）池竖向位移最大继值受Uz=缸1.7mm封设计弯距弓为捕M=2405第KN·M英,五剪刑力酒V=1726善KN荐弯曲应力为趣(堆安全罗)为剪应力为起(粗安全繁)真（向2资）倒张弦梁结构提毕升支承牛腿计扇算刺依据碗主中庭惕提升施工过程歼的模拟计算分所析结果，中部壮提升各支座提附升力的最大标叹准值饰为阀Vk=397维K趁N茎。旨提升牛腿的截胳面：接提升力设计值辰为：屠支座伸臂长度敌为单，碌e校＝桐1.1m船偏心弯矩仍：恳猾截面抗弯模量圾：衣请弯曲应力为误(办安全吴)盐剪应力为伸(惑安全节)Fz=330KNKNFz=352KNKNFz=950KNFFz=330KNKNFz=352KNKNFz=950KNFz=580KNFz=907KNFz=397KNKNFz=565KNKN存图膊4-3-12冲各提升点的提访升力包络值雪三啄、际提升体系的设江计和布置锦1.谱提升吊点及同放步观测点的布寺置交根据中庭整体君受力值计算出订了中屋面各点的受南力情况，具体姐数值见下图：Fz=110KNKNFz=195KNKNFz=481KNKNFz=750KNFz=275KNKNFz=110KNKNFz=195KNKNFz=481KNKNFz=750KNFz=275KNKNFz=753KNFz=478KN虽图仪4-3-13久各吊点反力情船况示意图痕根据涌图泪1秒各提升点的提祥升力标准值情慕况谦，免红以及结构自身买特点共设齐置成1虎4决个提升吊点，叠位置及编号如谊图所示：76314131211109=45.6mm8=45.6mm吊桥侧HJ25=45.6mm4=45.6mm2=45.6mm1=45.6mm76314131211109=45.6mm8=45.6mm吊桥侧HJ25=45.6mm4=45.6mm2=45.6mm1=45.6mm蝇图薪4-3-14欠提升吊点布置纱图坝员在提升过程中玉，我们除了监腾控提升贩的选1木4雁个点以外底，吴对于屋面中间来还设置了五个抱观测点。14mm10mm11mm12mm6=45.6mm19181716151=45.6mm2=45.6mm3=45.6mm4=45.6mm5=45.6mm14mm10mm11mm12mm6=45.6mm19181716151=45.6mm2=45.6mm3=45.6mm4=45.6mm5=45.6mm8=45.6mm7=45.6mm9=45.6mm开图盆4-3-15移测量监控点布蚂置图向2.渡提升牛腿的确瞒认席在加工饮主贞中孙庭万HJ映2闻桁架时当，舍我们已经考虑葵到提升时需要席牛腿支撑溜，敬因而忙将扇HJ棒2舍桁架牛腿上弦寒杆加长到铲1800mm先，非既可以承重千踏斤顶，又可以演易于从下往上谁安欧装柔HJ吉2箱。利用被提升怪桁架结构本身膝的一部分作为班提升牛腿的方盲案，这种方案脆的优点是，不躺用另做提升牛骑腿，省时、省潜力、省料、提犯高了安装效率芝，降低安装成遭本。具体牛腿贷形式如图所示总：梁图旧4-3-16棚提升牛腿立面侧示意图傲（罩HJ尸2具外侧伤）传图固4-3-17沈烛提升牛腿立体僚示意图蜓（斥HJ2废内装侧）升对倡于屠HJ美2拐牛腿及其余六请个点的提升牛迷腿，帆****除机施兼公司持提供牛腿节点肠形式株，棕我方琴根据节点图绘够制完成了一套关加工图损并复核牛腿强际度拢。的3.压提升油缸的选南择与布置因根据现有的设抬备能力及本工鬼程的实际情况搭，经过选择后辛采用了粘4臭0粪吨提升油缸。餐图猴4-3-18革最初确定提升貌设备平面布置萌图翠根据各个提升号吊点的受力情叉况以及结构本响身的特点，我糟们将在图绞中混2僚、州6灾、气9似、倒1宏3结号提升点各布虎置善3夕台圆LSD4铜0缘，其它各个提往升吊点各布码置尸2苦台剥LSD4竞0书。辅4.舰提升平台及下蝶吊点支架的设宋计叨（矮1估）菌提升平台的设雀计谋HJ出2云提升平台形式忧如图所示：遥图姜4-3-19剃牛熊怜荣够卫母图前4-3-20跪1浇、泡7局、窄8芒、纸1澡4逮号提升点上提结升平台示意图玻2佣、爆6登、捷9旦、担1今3离号提升点上提传升平台示意图跨从提升同步性烛和结构本身点魔的反力来考虑胸，需要放剖置宿3招个千斤顶，房但内考虑到一侧放罗置潜1抹台，而另一侧瑞放历置赵2法台，会产生扭赔矩的不平衡，赛从而羞使书HJ冠2盗上弦梁受扭，终所以设计时骑使群2迈台千斤顶一侧贿的力臂是另外历一侧放伶置神1爹台千斤顶的力闸臂的一半，这织样就使妄上弦梁两侧所之受扭矩平衡。建图派4-3-21菊HJ益2麦提升上平台安镜装位置示意图遗（洞2扣）鱼提升下锚点支街架的设计呀提升下锚点支拥架示意图：岸图卫4-3-22末下锚点支架示超意图终图圣4-3-23苗HJ瞧2绍提升下锚点支共架安装位置示贿意图属5.狭液压系统的选皂择与布置肺为恼满足提升油缸内驱动数量的要每求息、浑提升速度的要矛求恐、扎提升过程中同姐步调节性能的扯要求仔、阅控制模式要求遥等几个抄原则鄙，元结合本工程提冷升油缸的布置章，共准你备烟6辈台液压泵站，仁流量为企40L棕/mi猎n效，两侧主结构徒上各布霜置邻3吵台。该规格的魔泵站为双泵、摇单比例阀和双振路液压泵站。蒸根据上述液压棉泵站配置，提绸升速度可达饮3侮米鼓/常小时。召6.习计算机控制系运统的选择与布防置沿为满足园控制能力强艇、棚传感器检测手琴段齐全算、颠安全性、可靠振性高腾的要求，别我公司选用孝了幼以城CAN-BU迅S您总线技术开发块的现场实时网身络控制系统。苹这种计算机控恩制系统来源于妻国外的高级汽稀车技术，更能师够适应恶劣的松工作环境。鬼相比传统的集百中控制系统，逆这种分散式的讨实时网络控制半系统，具有如食下优点：伤本控制系统配班备先进的传感凤器，以检测提券升过程中的系肥统状况。分别混为油缸行程传武感器和锚具传船感器。锚具状再态传感器：检黑测提升油缸的俩锚具状态（锚里具阻“廊松他”灾或锚求具挖“卵紧怪”燕），通过现场吓总线将锚具状与态信号传递给沫主控计算机。视油缸行程传感桑器斧：妙纤用于实时测量樱提升油缸绳在仆0穿～炉300m猛m探内的行程，测舟量误差为敏0.25mm文；本传感器主草要元件为日本浅进口。浊报警保护与显赢示功能闻：雀在控制软件中掏，设置载荷和尊位置超差报警支、自动停机等寨功能，确保提值升的安全；同湾时对载荷、位士置等重要参数愁进行显示，便驾于操作与监控向。务完备的应急措耀施：停电对策较；超差、超载暗停机；误操作响保护；电缆断贿线保护；电磁庄干扰；强制紧鞭停。骤自检能力强咱：御配备各种传感嘱器，实时监控袄各项数据，及即时发现故障。也7.沉整体提升示意疾图尘图辛4-量3绕-24映提升前屋面桁略架在脚手架上年1桑闹图指4-鱼3瞧-2链5藏提升前屋面桁城架在脚手架上贤2沉本工程整体提赵升不同于其它收提升项目，并电且也是工程中伤的难点部分的硬是液压同步提万升。简单的说脱就是根据提升下点的不同受力号值，通过计算软机控制油泵行谁程同步，从而宫保证整体屋面胁同步提升。对蕉于这一点，我夸们协同各方专之家共召开了五爪次专家论证会枕，仔细讨论是过否能保证计算击机控制液压同血步提升。北京薪机施对此制定亦了专项方案。愿我们森先对计算机控匪制液压同步提势升系统进行介讲绍：验四绢、惊计算机控制液粘压同步提升系航统1.系统介绍担计算机控制液砍压同步提升技轨术是一项新颖奸的构件提升安挤装施工技术，酱它采用柔性钢辣绞线承重、提坦升油缸集群、纤计算机控制、宫液压同步提升肿新原理，结合郑现代化施工工匀艺，将成千上塘万吨的构件在粗地面拼装后，御整体提升到预览定位置安装就多位，实现大吨外位、大跨度、胆大面积的超大本型构件超高空课整体同步提升宋。名计算机控制液载压同步提升技日术的核心设备担采用计算机控冶制，可以全自屡动完成同步升枪降、实现力和牧位移控制、操栗作闭锁、过程狐显示和故障报挎警等多种功能跪，是集机、电炸、液、传感器燃、计算机和控愧制技术于一体倦的现代化先进葵设备。附计算机控制液嫂压同步提升系萍统由钢绞线及薯提升油缸集群否（承重部件）涨、液压泵站（梯驱动部件）、续传感检测及计竟算机控制（控帆制部件）和远繁程监视系统等关几个部分组成秧。免钢绞线及提升抵油缸是系统的滥承重部件，用于来承受提升构蜡件的重量。用救户可以根据提氏升重量（提升瓦载荷）的大小厚来配置提升油牵缸的数量，每尿个提升吊点中慧油缸可以并联蜜使用。本工程那采用的提升油伶缸采鼠用完4轮0痛吨一种规格，恼为穿芯式结构虹。跑腥液压泵站是提闷升系统的动力客驱动部分，它情的性能及可靠障性对整个提升宋系统稳定可靠垃工作影响最大贞。在液压系统蒸中，采用比例爪同步技术，这兆样可以有效地胃提高整个系统瞎的同步调节性根能。五足传感检测主要次用来获得提升齿油缸的位置信格息、载荷信息腿和整个被提升瓦构件空中姿态美信息，并将这掌些信息通过现燕场实时网络传表输给主控计算稻机。这样主控兼计算机可以根象据当前网络传条来的油缸位置掏信息决定提升职油缸的下一步坚动作，同时，弱主控计算机也糕可以根据网络纱传来的提升载因荷信息和构件区姿态信息决定竭整个系统的同女步调节量。手2.涛同步提升控制龄原理及动作过刑程吧（劣1交）蜡同步提升控制除原理习踢熔主控计算机除镜了控制所有提购升油缸的统一竿动作之外，还有必须保证各个搜提升吊点的位炭置同步。在提裂升体系中，设移定主令提升吊暮点，其它提升牢吊点均以主令之吊点的位置作寇为参考来进行餐调节，因而，糟都是跟随提升捧吊点。清狮主令提升吊点化决定整个提升嚼系统的提升速拨度，操作人员这可以根据泵站府的流量分配和桃其它因素来设令定提升速度。绿根据现有的提夺升系统设计，观最大提升速度夫不大于永3字米托/森小时。主令提祸升速度的设定祥是通过比例液扯压系统中的比灌例阀来实现的吹。早膀主控计算机可塞以根据跟随提虑升吊点当前的立高度差，依照通一定的控制算叙法，来决定相舰应比例阀的控廉制量大小，从趴而，实现每一梳跟随提升吊点绝与主令提升吊睛点的位置同步膨。军（杨2么）午提升动作原理蒙恨提升油缸数量饥确定之后，每顷台提升油缸上圆安装一套位置素传感器，传感芦器可以反映主妨油缸的位置情巴况、上下锚具宁的松紧情况。码通过现场实时开网络，主控计脉算机可以获取脉所有提升油缸蔽的当前状态。慢根据提升油缸烤的当前状态，兄主控计算机综冬合用户的控制既要求（例如，桑手动、顺控、得自动）可以决海定提升油缸的狠下一步动作。解提升系统上升妄时，提升油缸猴的工作流程如胳下：治锅首先上锚紧，乎下锚停，油缸谷伸缸，张拉钢固绞线，将负载挎通过钢绞线作似用于上锚；奇蛛赠当油缸伸到底墙以后，下锚紧忠，油缸缩缸，叼上锚松，将负绘载由上锚转换培至下锚；缠梢执油缸缩缸到底详，上锚紧，下享锚停，油缸伸掀缸，将负载由仰下锚转换至上犬锚，并且通过详油缸伸缸将重叛物提升；泼扁当油缸伸到底壶，一个行程结但束，提升重物闹也随油缸伸缸简提升一个油缸色行程；焦断下锚紧，油缸讯缩缸，上锚松狡，将负载由上想锚转换至下锚皮；签食兄油缸缩缸到底导，上锚紧，下鞠锚停，油缸伸漂缸，将负载由蕉下锚转换至上鲁锚，开始新的泉一个行程，通在过油缸伸缸将姥重物提升；读拢液这样通过上下残锚具负载的转塘换，油缸的伸滴缩，将重物随抽着油缸的伸缸米动作逐步提升什至规定高度。棕束集群油缸系统沉通过计算机控奶制系统对所有晶油缸的动作统增一控制、统一宣指挥，动作一戴致（同时进行限锚具的松紧，丸同时进行伸缩蜻缸动作等），酸完成构件的提呼升作业。捎3.闭为保证整体提车升同步制定了映一系列控制措啊施敞（搭1底）估同步控制参数哑：相邻两提升报点位移高差不饰超过均2cm奖。每个提升点往的力不超过该仪点设计标准值银的崖10汗%是。第（恒2映）现首先我们在液破压系统总体布形置思路上根据贷本工程各个提客升吊点的受力痛情况作出了相烘应变化，总共暴设置西了岛6粮台液压泵站，娱每缠榀粥HJ真2秃两侧各布递置扮1醒台泵站，张弦闸梁部分，两侧水各布置一台泵底站，这样实现摩了对刚度较大废的拜HJ技2席和刚度较小的柏张悬梁可以单北独控制。葵（园3脑）爸张弦梁每个提累升点放置两柜台这LSD4雨0提千斤顶，提升衔能澡力丘8口0帮吨，两侧张弦说梁的六个提升寿吊点的反力相梢对秀于榆8绞0申吨的提升能力侧来说，受力比字较小，相差也鹰比较悬殊，为冤了达毯到整体提升较稍高的同步性，老除了现有的液宴压系统外，另选在反力相对较鬼小的四个点安桃装蚕4径个减压阀以税及僻4碎块压力表，这伤样通过调节泵式站溢流阀压力驴与调节减压阀娱的压力相结合雄来平衡控制各食个点千斤顶的旨提升力，实现营了对每个提升街点的压力都可割以单独调虫节累,括从而保证了系养统的同步性。碧4.熄正式提升过程界经过几次专家侄论证，模拟现佩场计算，对已宗有结构测量定宽位，提升牛腿鸦安装等准备措榆施，中庭整体巷屋面于出0蛇7厌年戴1辅0岂月车2析7样日试提升。设椅计、监理、业互主及各方专家抄亲临现场指挥题。浮提升单位虫对现场提升牛轿腿，泵站、钢趟铰线等进行最帖终检查，确保沙无误。测量公包司配合在二层星及四层架设两裙台经纬仪、两担台水准仪，对盒桁架四个点及辜屋面中间两点啊进行监控。细第一次试提升统，准备一次提浅升普300mm薄（榴300mm疏是一个油缸行舅程）。但提升企最初桁架出现浆了扭转，由于准设计提供屋面着各点的受力值序与实际值有出演入，初步认为邀可能是桁架外包侧点受力值偏篇大或内侧点受弦力偏小，所以容桁架本身出现仆了外高内低的墙情况。胡图束4-销3番-2宣6查第一次提升的统桁架发生扭转恢1手杰图碍4-馒3禁-2渐7面第一次提升的纳桁架发生扭奏转叔2委为尽快找到准我确的屋面各点翅受力值，并能陷随时控制提升掏十四个点的油失缸流量及压力化大小，我们在抵每个点增加截恨流阀，南、北剂各两个减压阀饮。委要求测量全程潜监控，每提升吊25mm决测量一次整体厌标高，然后单找点调整水平度洞，保证整体基茂本水平后再继诚续提升。第一孔次清6浸号提升作25mm苏，呆9篇号点提升称20mm骤,刺此时所以殃1齿4水号点为坐标原丽点饮（茫0抄，激0求），最大偏差燃是到6蜻号点撞（复0难，狂-5本9朝）。随后再单坑提变6不号点酱40mm后，过9侨号点提升章20mm尼，扎以态1铜4可号点为坐标原犯点辅（凳0右，今0歼），最大偏差扮是稿1贤3钳号点结（志0档，守-3矛9忽）。工经