现代施工技术(8)--屋盖整体提升

大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体提升法施工分类整体提升法是先将分散的桁架（网架）构件通过在地面搭设好的平台组装成整体，使用提升设备进行整体提升安装到位的施工方法。整体提升法一般可分为独立爬杆整体吊装法、液压整体提升法、吊车整体吊装法。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术钢结构“地面拼装，整体提升”方案优点：（1）在地面上建立拼装平台,使结构构件的杆件利用工装、卡具和较小起重机，能准确无误地拼装在水平、轴线位置上；相对减少高空作业。构件所有节点均稳定地坐落在平台上焊接变形量小，施工质量及安全易于保证。（2）工作面大，工序间衔接较好，便于施工组织。（3）主钢构地面拼装完成后，建立了空中安装平台，对继续安装的四层、顶层次结构及五层构件提供可靠保障。（4）大型结构整体提升施工技术是一项新颖的结构安装施工技术，其采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升、机电液一体化的技术原理，实现同步升降、负载均衡、结构姿态校正、应力控制、操作锁闭、过程显示、故障报警等，施工安全有一定保证。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体提升施工流程大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术工程实例1重庆西永海关监管大楼工程大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体结构示意图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术本工程中，转换桁架的下部桁架安装标高为+65.220m，若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量大、现场机械设备很难满足吊装要求，而且所需高空组拼胎架无法搭设，存在很大的安全、质量风险。施工的难度大，不利于钢结构现场安装的安全、质量以及工期的控制。根据以往类似工程的成功经验，若将转换桁架在安装位置的正下方楼面上拼装成整体后，利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位，将大大降低安装施工难度，于质量、安全、工期和施工成本控制等均有利。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术本次提升范围提升范围示意图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体提升示意图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术桁架组装流程准备工作→化学锚栓施工→安装下弦杆支撑胎架→焊接→（组装下弦杆）→安装上弦支撑胎架→（组装上弦杆其它构件及附属构件）→压型钢板楼承板组装→验收大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术支撑胎架模型大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术桁架地面组装流程a.先安装2-2、2-3轴线支撑胎架b.安装2-2轴线桁架上下弦杆件及之间腹杆c.安装2-3轴线下弦杆、2-2与2-3轴线下弦杆间构件d.安装2-3轴线上弦杆及2-3轴线上下弦杆间构件大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术e.安装2-2、2-3轴线间交叉支撑f.安装2-2、2-3轴线上弦杆间水平构件g.安装2-1轴支撑胎架、下弦杆及与2-2轴线下弦杆间构件h.安装2-1轴线上弦杆及上下弦杆间腹杆大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术i.安装2-2、2-3轴线之间交叉支撑j.安装2-1、2-2轴线上弦杆间剩余杆件大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术构件吊重分析根据深化模型分析，桁架吊装最重杆件为构件XG-16，重19.34t，长度约12.883m,位于中间榀桁架上弦端部，如下图所示：最重构件最重构件大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术根据起吊重量及起吊半径选用100t汽车吊，型号为LIEBHERR–LTM1100。吊车选用33.9m臂长，12.0m半径最大起重能力为20.1t，可以满足构件吊重要求，性能参数如下：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术吊装计算大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术P=(Q+q)K1（P:吊装载荷；Q:钢结构最大净重量19.34t；q:吊具、索具、工器具重量之和,一般取Q的5%计算；K1:系数,取1.15）P=（19.34+19.34*5%）*1.15=23.35t钢丝绳受力计算由构件吊装示意图可知，钢柱的重量由四点钢丝绳承受，钢丝绳的张角为α=90-18.61=71.39°，则单根钢丝绳的最大拉力为F1=F2=P/（4xsin71.39°）=23.35/（4xsin71.39°）=6.160t=61.60kN。钢丝绳的选用与验算按最重构件，选取Ø34（6×19+1-1400）钢丝绳,钢丝绳的安全系数取K=8；不均衡系数α=0.85，钢丝绳Ø34（6×19+1-1400）破断力总和为606.0kN。钢丝绳的容许拉力[Fg]=α*Fg/K=0.85×606/8=64.39kN；由上可知，F1＜[Fg]，所选钢丝绳能满足使用要求。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术桁架立面起拱按照设计要求，桁架拼装过程进行L/1000起拱。桁架起拱主要通过刀板实现，即通过调整刀板高度，使桁架下弦出现一定拱度，具体如下图：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术液压提升原理“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术紧上锚，停下锚同步伸缸至2L紧下锚，停上锚缩缸至2L-，松上锚非同步缩缸至L上升过程紧下锚，停上锚缩缸至L，松上锚非同步伸缸至2L-△紧上锚，停下锚伸缸至2L，松下锚同步缩缸至L+△下降过程液压提升原理图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术上升工况步序动作示意如下：第1步：下锚松，上锚紧，夹紧钢绞线第2步：提升器同步提升重物大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术第3步：下锚紧，夹紧钢绞线第4步：主油缸微缩，上锚片脱开大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术第5步：上锚具上升，上锚全松第6步：主油缸非同步缩回原位大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术液压提升设备大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术液压提升泵源系统大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术液压同步提升计算机控制系统人机界面大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术提升工况计算对于大型空间钢结构，一般采用分析软件进行内力计算。各吊点提升力如下：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术结构应力比：结构的应力比最大仅为0.295，安全余量较大，满足提升时的安全要求。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体变形图：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体稳定：第一阶失稳模态第四阶失稳模态第二阶失稳模态第三阶失稳模态大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术第五阶失稳模态第六阶失稳模态大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术同步提升位移误差验算选取结构一侧的3个吊点进行同步误差验算，验算方法采用强制位移法分析，先根据支座反力特点分析该工况的可能性，从而找出不同步的极限工况（即实际施工中比此工况更为安全）。BTB1(a)工况，施加位移荷载9mm大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术各阶失稳的临界荷载安全系数如下表：结构的临界荷载安全系数最小值为27.3，大于规范最小5倍的稳定系数要求，满足结构受力要求，结构安全。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(a)工况支座反力大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(a)工况，最大应力比0.296大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(b)工况，施加位移荷载9mm大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(b)工况支座反力大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(b)工况，最大应力比0.310大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(c)工况，施加位移荷载9mm大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(c)工况支座反力大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术BTB1(c)工况，最大应力比0.300大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术如提升反力图所示，此BTB1工况下，不同步点的反力约为正常情况的1.6倍，实际提升压力设置时，提升器不会有太大的压力误差出现（一般控制在1.2倍以内），说明本次提升的位移不同步最大值9mm偏大。实际提升时，提升力不会有太大误差出现，提升器的压力值取决于吊点荷载值，提升时已考虑系统压力差，压力值一般设置在1.2倍以内，亦即该点最大的提升力仅为同步提升力的1.2倍，当超出此范围时，计算机同步控制系统将发出超差报警，系统进入自锁状态，确保结构安全。每种工况下的最大应力比都小于1，满足受力安全要求。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术提升平台梁（反力架）计算大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术计算模型如下图：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术结构应力比结构变形支座反力大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术提升平台局部有限元验算运用有限元软件进行分析，如下：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术验算结果满足提升工况要求。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术提升下吊具有限元验算大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术验算结果满足提升工况要求。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术实际工程图片：大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术工程实例2A380机库工程大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术工程概况A380机库位于北京首都机场，机库由大厅屋盖钢结构、支承柱及柱间支撑系统组成。屋盖结构跨度176.3+176.3m，进深110m，屋盖顶标高+39.800m。屋盖结构采用三层斜放四角锥钢网架，下弦支承，网格尺寸6.0×6.0m，高度8.0m。机库大门处屋盖采用焊接箱形截面钢桁架。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，大门处焊接箱形截面桁架采用焊接节点，大门中间支座桁架节点根据受力及构造采用铸钢节点。屋盖支座采用万向抗震球铰支座。整体提升总体布置大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术整体提升施工流程示意图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术现场安装过程（1）2台50t履带吊分别在1轴、41轴吊装钢柱，直至吊装完毕。两台履带吊同时在轴线两侧分段吊装钢柱，如下图所示。1-41轴钢柱安装大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（2）吊装配合搭设脚手架，如下图所示。脚手架搭设示意图大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（3）吊装L轴钢柱，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（4）吊装中间劲性柱钢骨架，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（5）安装4塔行走塔，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（6）场地内砌筑拼装砌块，安装钢管调节拼装下弦球节点高度，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（7）在现场构件拼装场地设置3台25吨汽车吊，用于拼装网架小拼单元，并在拼装场地内砌筑同网架下弦网格尺寸相同的拼装平台，拼装胎架在行走塔的回转半径内，现场拼装场地如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（8）拼装网架，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（9）现场用中间（21轴）向南北两侧拼装，塔式向后退同时将导轨随着拆除，拼装时将网架，网架下弦提升梁，大门桁架以及检修走道等都拼装就位，其过程如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（10）拼装网架同时将整体提升上锚点工装设备都安装完毕，确保行走塔后退出吊装范围的所有构件及工装设备都安装完毕，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术图（1）提升下锚点图（2）提升上锚点大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（11）安装液压千斤顶，提升控制平台，穿钢绞线并对设备进行调试。一切准备就绪，开始试提升（提升高度50mm，停置12小时），如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（12）试提升完毕后，开始整体提升，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（13）整体提升就位，如下图所示。大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术（14）整体提升合拢。L轴球及杆件安装，1、41轴