大跨度钢结构网架液压整体提升技术

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热度0票  浏览154次 时间：2019年11月21日 10:57

 邓益刚

（中铁十七局集团第四工程有限公司 重庆 400000）【摘要】 现代大跨度空间钢结构的应用越来越普及，其相应的施工技术在建筑工程的施工过程中也得到了广泛的应用。本文重点针对大跨度钢结构网架液压整体提升技术进行了详细的分析介绍，以供参考。

【关键词】 网架；整体提升；BIM 建模；计算机控制doi：10.12159/j.issn.2095-6630.2019.14.2225

1?前??言

大跨度空间钢结构网架液压整体提升技术指的是利用液压提升设备将地面拼装好的钢结构网架整体提升至安装高度进行安装的施工的技术，具有很强的专业性。本文以沙坪坝站房钢结构网架屋盖的施工为背景，对大跨度钢结构网架液压整体提升的吊点及临时设施设置、液压系统配置、提升步骤、安全技术措施等进行实践研究，证明该技术不仅可有效降低施工难度和安全风险、提高杆件拼装质量，还能有效缩短工期。

2?工程概况

本工程为沙坪坝站房钢结构屋盖工程，屋盖结构形式为正四边形网架，平面尺寸为 69.75m×138m，短方向跨度为 69.75m，覆盖面积为 9625.5 ㎡，结构顶标高为＋ 18.504m，基本网格尺寸为 4m×3.94m。拟整体提升范围平面尺寸为 74.00m×60.90m，自身高度 5.760m，提升高度为 12.850m，提升重量 228t。

3?方案选择

本工程屋盖网架的最大安装高度为 +18.504m，若采用分散杆件高空拼装，不但高空焊接、组装工作量大、机械设备难以满足现场吊装要求，而且所需高空拼装胎架搭设和困难，存在特别大的质量、安全风险，施工的难度极大，工期无法保证。

因此项目采用在安装位置的正下方楼面上将网架结构拼装成整体后，采用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升就位安装的方案，该方案将极大地降低网架杆件安装难度，有利于施工安全、工程质量、工期和成本等的控制。具体方案为：将提升区域钢结构网架在其正下方的楼面上 ( 标高 -0.100m) 拼装好。

同时，在屋面结构层 ( 标高 +12.000m) 处，框架结构柱和梁节点位置布置提升平台 ( 即上吊点 )，在钢结构网架的屋面层焊接球对应上吊点位置设置提升临时吊具 ( 下吊点 )，上下吊点之间通过专用底锚及钢绞线进行连接，采用液压提升系统将钢结构网架整体提升至设计安装位置与预装段连接，完成网架安装。

4?提升吊点及临时措施设置

4.1 提升吊点设置。在网架每边设置 2 个吊点，共设置 8 个吊点。利用 BIM 建模计算出各吊点提升反力结果，见图 1。

图 1：各吊点提升反力标准值（单位： kN）

4.2 提升临时设施的设置

(1) 提升平台：在混凝土梁、柱上对应吊点位置布置提升平台，提升平台各杆件之间采用焊接连接，焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级二级。 (2) 提升下吊点：下吊点处螺栓球需改为焊接球，所有吊点下吊点处节点球直径大小需经放样确定。提升下吊点形式采用托座同网架的下弦焊接球焊接固定，在托座上焊接临时吊具。 (3) 预埋件：为了便于安装提升平台，需在混凝土梁、柱上设置预埋件。 (4) 替换杆件和加固：施工前同设计进行反复验算，对个别应力比不满足要求的杆件进行替换加强，长系比超过设计允许条件的杆件进行临时加固，以确保提升网架结构安全。 (5) 液压提升器固定：液压提升器采用固定钢板固定在提升平台之上，每台液压提升器需要 4 块提升器临时固定钢板和锚环固定钢板。 (6)导向架：每一台液压提升器需要预先配置导向支架，保证其上部预留多余的钢绞线顺畅的沿提升平台自由向后、向下疏导。导向架设置于液压提升器旁边，以方便安装传感器、液压油管和不影响钢绞线的自由下落为原则。导向架横梁比液压提升器的天锚高出约 1.5 至 2m，距离液压提升器的中心 50 至 100mm。

5?液压系统配置

5.1 液压提升器的配置。根据本工程中网架各吊点的提升反力计算结构，选择 YS-SJ-45 型液压提升器作为主要的承重提升设备，其额定最大提升重量为 45t。采用低松弛高强度预应力钢绞线作为承重柔性索具，钢绞线单根直径为 17.80mm，抗拉强度为1860MPa，破断拉力＞ 36t。各提升吊点配置液压提升器 1 台、钢绞线 3 根，钢绞线安全系数＞ 3.6。

5.2 液压泵源系统。液压泵源系统输送液压动力给液压提升器，在各种液压阀的控制下完成相应动作。依据液压提升器和网架提升吊点数量，本工程共配置 2 台 YS-PP-11 型液压泵源系统。

液压泵源系统根据吊点的位置，放置在地面上。

5.3 电气同步控制系统。电气同步控制系统包括功率驱动系统、动力控制系统、传感检测系统和计算机控制系统等。电气控制系统主要控制所有提升器工作时的动作协调和液压同步提升，采用行程及位移传感器监测计算机操控。操作者利用液压同步计算机控制系统人机操控界面进行提升情况及有关数据的查看和操控命令的发布。本工程配备一套 YS-CS-01 型传感检测和计算机同步控制系统。

6?钢结构网架整体液压提升

为保证网架在提升的过程中平稳、安全，依据网架结构的特点，拟采用“平衡吊点油压，调整结构姿态，控制位移同步，顺序卸载到位”的同步提升和卸载落位控制方法。

6.1 施工前的准备及检查工作。 (1) 施工用电：液压提升系统最大需用电量为： 11×2=22kW。需要将足够功率的配电箱电源分别提供到离液压泵源系统 4 ～ 5m 范围内。提升过程中要确保专用电源供电不间断。 (2) 设备安装：包括安装液压提升器、导向架、专用底锚、钢绞线，连接液压油管 ( 连接液压提升器和液压泵源系统的油管 )、连接动力线等。 (3) 设备检查和调试：包括调试前设备连接及状态的检查工作、液压系统调试、分级加载试提升，确认与模拟的计算工况和设计相关条件相吻合。

6.2 吊点同步设置。每一台液压提升器安装一套行程位移传感器，用来监测每台液压提升器提升作业过程中的提升位移，主控制计算机依据各个传感器的提升位移检测数据及其差值，组成“行程传感器→主控计算机→泵源控制阀门→提升器控制阀门→液压提升器→提升网架”的循环系统，达到整个提升作业过程的同步协调控制。

6.3 提升分级加载，以仿真计算的各吊点处的提升反力值为根据，分级对提升网架进行加载，分级增加每个吊点处液压提升器的伸缸压力，顺序为 25%、50%、70%、80%；确认各部分均正常后，可以继续进行加载到 90%、 95%、 100%，直到网架全部脱离地面。

在逐级加载的过程中，每级加载结束，均应暂停并对上吊点、下吊点结构、提升网架等加载前后的形变情况，以及主体结构的稳定性等情况进行检查。全部正常的情况下，进行下一级加载。当加载至提升网架将要离开地面时，各点有可能会不同时离地，这时应减慢速度提升，并仔细观察各点离开地面的情况，如有必要可“单点动”缓慢提升，确保提升网架离地平稳。

6.4 结构离地检查。提升网架离开地面约 15cm 后，将液压提升系统设备全部锁定，空中悬停 12 小时进行全面检查 ( 包括提升相关设备、承重设备和吊点结构等 )，并书面将检查情况报告给现场指挥总部。所有检查都正常后，再进行正式的提升。

6.5 姿态检测调整。用仪器测量各个吊点离开地面的距离，计算的出各吊点的相对高差。各吊点上下位置利用液压提升系统设备进行调整，使提升网架保持设计姿态。

6.6 整体同步提升。以各吊点调整之后的标高为新的开始位置，位移传感器全部复位。在提升整个过程中，一直保持这个姿 态直到提升至接近设计标高。

6.7 提升过程的微调。在提升的过程中，因为调整空中姿态和安装后装杆件等需要微调各吊点高度。在开始微调之前，切换计算机同步控制系统自动模式为手动的控制模式。根据情况，对液压提升系统中每个吊点的液压提升器进行上下微动调整，或微动调整单台液压提升器。微动就是点动，可以达到毫米级的调整精度，能够满完全足网架提升安装的精度要求。

6.8 提升就位。提升网架至离设计标高 20cm 左右时暂时停止提升，各吊点上下微调使结构精准提升达到设计的位置，暂停液压提升系统设备工作，保持提升单元的空中形态，安装预留的后装杆件，使提升网架结构与周边网架形成一个整体的稳定的受力体系。液压提升系统设备一起减压，直至钢绞线达到完全松弛状态，拆除所有相关提升设备和临时配套措施，完成网架的整体提升和安装。

6.9 网架合拢。 (1) 合拢变形验算：网架提升到位后进行提升区域和两侧区域合拢，网架提升时提升区域边缘存在挠度，在吊点之间边缘跨中变形最大为 23mm。 (2) 合拢方案：合拢顺序采用每一边从中间往两侧合拢。由于网架挠度不大，杆件完全能安装上，在安装过程中当注意：合拢时首先将全部后补杆件安装完成，所有杆件只做安装不拧紧。拧紧采用从中间往两边分多次逐步拧紧，在拧紧过程中如有杆件拧紧困难，可采用千斤顶微调切记不得强行拧紧。

7?安全技术措施

(1) 建立安全保障体系，实施安全生产责任制度，成立安全生产主管小组，并设立工作场所安全特别检查员，以确保明确的劳动分工和人员责任；建立一个可靠完整的信息安全系统，以确保安全生产的各种信息及时、准确、处理和反馈。 (2) 液压千斤顶在提升过程中由专人检查，通过对讲机及时报告操作情况。应严格防止千斤顶打滑等老化现象。同时对油泵的工作状态进行监测。

如遇过热、漏油、输出压力不稳定等情况，应及时通知中央控制室，并经中央控制室总指挥批准统一停车。严禁单侧、独立停车。

(3) 为保证钢结构网架和混凝土柱提升过程的安全，根据钢结构网架结构的特点，提出采用同步升降和卸载位置控制策略“油压平衡、同步控制调整网架位移和姿态、逐级加卸载”。 (4) 液压升降锚具必须具备反向运动自锁特性，保证提升过程安全。它的部件在起升过程中可以长时间、可靠地锁在任何位置。吊装过程中，网架两端应加稳定绳，防止网架摇摆，保证吊装过程平稳。 (5) 突然停电时控制系统将全部处于自动停机的安全状态。液压系统失压，平衡阀能有效锁住负载，保证主油缸的活塞杆不下沉。上锚具和下锚具采用锚片的自动锁紧功能锁住钢绞线。停电复送时系统仍处于停机状态，必须重新初始化才能启动。

8?结束语：

大跨度钢结构网架液压整体提升技术在沙坪坝站房钢结构屋盖的应用实践，证明该技术相比分件高空散装技术，能极大地减少高空杆件组装和焊接的工作量，减少现场机械设备投入，不用搭设高空组拼胎架，能大大降低杆件安装难度，有利于施工安全、质量、工期和工程成本的控制，可为今后类似工程提供参考和借鉴。

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