上海南匯建工建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 201399

1 工程概況

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院4號(hào)強(qiáng)度試驗(yàn)室工程，位于浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)南區(qū)中國(guó)商飛設(shè)計(jì)研發(fā)基地內(nèi)。本工程共有30根柱子，柱頂標(biāo)高為27 m，其中兩側(cè)山墻抗風(fēng)柱12根，柱子斷面尺寸0.80 m×1.20 m，縱向排架柱18根，柱子斷面尺寸1.00 m×1.50 m。主結(jié)構(gòu)為正放四角錐焊接球鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，周邊下弦多點(diǎn)支撐，總質(zhì)量約230 t，投影軸線(xiàn)尺寸長(zhǎng)為81 m，跨度為56 m，網(wǎng)架投影面積4 536 mm2。桿件共有9種規(guī)格，焊接球共有6種規(guī)格，總計(jì)570只，網(wǎng)格尺寸為4.50 m×4.00 m，網(wǎng)格高度為4 m，屋面設(shè)有4條玻璃天窗采光帶。

2 安裝方案選擇

大跨度、大噸位鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程最為關(guān)鍵的技術(shù)是安裝工程，為此，我們?cè)诎惭b前即對(duì)幾種安裝方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較（表1）。

表1 優(yōu)缺點(diǎn)比較

分析認(rèn)為，本工程西側(cè)有一排2層輔房，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，交通不便，超大型起重設(shè)備無(wú)法進(jìn)入且無(wú)合適的停機(jī)起吊位置，而本工程鋼網(wǎng)架提升高度高、質(zhì)量重、跨度大，因此，通過(guò)以上4種方案的比選，并綜合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，最終決定采用非常規(guī)吊裝設(shè)備人字架進(jìn)行整體提升的方案[1-4]。

3 施工特點(diǎn)與難點(diǎn)

1）網(wǎng)架提升高度高、質(zhì)量重、跨度大。

2）18根柱共有18個(gè)吊點(diǎn)，整體提升過(guò)程中的同步性較難控制。

3）提升設(shè)備人字架為非常規(guī)吊裝設(shè)備，須臨時(shí)加工，其制作加工、安裝調(diào)試等方面技術(shù)要求高。

4）整體提升到位后，還需對(duì)網(wǎng)架周邊部分桿件進(jìn)行安裝封邊，故高空懸停時(shí)間較長(zhǎng)，需15 d左右，存在較大的安全隱患。

4 提升點(diǎn)確定

4.1 驗(yàn)算要求

提升點(diǎn)位置確定尤為關(guān)鍵，需對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)扣除施工時(shí)尚不存在的荷載，如屋面板、雪載等，然后固定截面進(jìn)行分析，如有超應(yīng)力桿件或撓度偏大，則重新選擇提升點(diǎn)或加大超應(yīng)力桿件截面，直至滿(mǎn)足要求為止。

4.2 提升點(diǎn)平面布置

對(duì)18個(gè)提升點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)計(jì)算分析，沒(méi)有出現(xiàn)超應(yīng)力桿件，應(yīng)力比在0.31～0.61，最大撓度為21.20 mm。最大反力為250 kN，為出現(xiàn)在 、 軸與 軸交匯處的2個(gè)提升點(diǎn)，其余提升點(diǎn)反力均小于120 kN，最小值為16 kN。提升點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 提升點(diǎn)平面布置

5 提升設(shè)備的制作構(gòu)造及安裝要求

由于設(shè)有18個(gè)提升點(diǎn)，故需18套人字架提升設(shè)備，每套提升設(shè)備系統(tǒng)主要包括：人字架（帶1只定向滑輪、1只動(dòng)滑輪）、小尾架（帶1只轉(zhuǎn)向滑輪）、輔助小支架（帶1只定滑輪）、電動(dòng)葫蘆、鋼絲繩等。

5.1 構(gòu)造要求

1）人字架構(gòu)造：人字架分2種，一種用于2個(gè)提升力最大的反力點(diǎn)處，共2只，采用2片各由2根φ219 mm×12 mm鋼管組成的主支架；另外一種用于其余16個(gè)反力點(diǎn)處，共16只，采用2片各由2根φ159 mm×8 mm鋼管組成的主支架（圖2）。支架長(zhǎng)度均為6 m，其轉(zhuǎn)軸直徑為50 mm，基座底板尺寸為540 mm×300 mm×20 mm，安裝有1只定滑輪和1只動(dòng)滑輪。

圖2 柱頂人字架平面示意

2）小尾架構(gòu)造：由2根φ76 mm×4 mm、1根φ89 mm×6 mm鋼管組成主支架，高度為800 mm，寬度為400 mm，基座底板尺寸為400 mm×150 mm×10 mm，其上安裝有1只轉(zhuǎn)向滑輪。

3）電動(dòng)葫蘆：因最大反力為250 kN，故18個(gè)提升點(diǎn)均采用起重量為150 kN的電動(dòng)葫蘆進(jìn)行提升，其性能為6線(xiàn)鏈條式，速度為120 mm/min。電動(dòng)葫蘆經(jīng)過(guò)人字架上的動(dòng)滑輪和定滑輪走四線(xiàn)，單組起重量為600 kN，按照多機(jī)作業(yè)的折減系數(shù)0.75，起重量為450 kN＞250 kN，滿(mǎn)足要求。

4）鋼絲繩：分3種用途，具體為：

（1）跑繩：采用φ21.50 mm鋼絲繩，走四線(xiàn)。

（2）錨繩：反力250 kN點(diǎn)位的錨繩采用φ34.50 mm鋼絲繩，其余點(diǎn)位的錨繩均采用φ26.00 mm鋼絲繩。

（3）地錨鋼絲繩：采用φ21.50 mm鋼絲繩，在柱底部至少繞4圈。

5.2 提升設(shè)備的安裝

由于柱頂標(biāo)高達(dá)27 m，故采用2臺(tái)250 kN的汽車(chē)吊進(jìn)行配合安裝。

5.2.1 人字架安裝

兩側(cè)山墻抗風(fēng)柱各安裝2套，兩側(cè)縱向排架柱上各安裝7套，共計(jì)18套。將加工制作好的人字架用汽車(chē)吊吊至柱頂，把人字架2塊基座底板上的6個(gè)預(yù)留孔放入柱頂預(yù)先植入的6個(gè)φ16 mm化學(xué)螺栓中，用螺帽固定?；装辶硗庖粋€(gè)角與柱頂預(yù)埋鐵板（用于安放網(wǎng)架焊接球）電焊連接（圖2），人字架的2片架體之間用2道φ26.00 mm（反力250 kN點(diǎn)位處采用φ34.50 mm）鋼絲繩固定連接，人字架與平面夾角為56.58°。人字架上安裝1只定滑輪和1只動(dòng)滑輪，連接起吊鋼絲繩（圖3）。

圖3 柱頂人字架側(cè)立面示意

5.2.2 小尾架安裝

將小尾架基座底板上3個(gè)預(yù)留孔放入柱頂預(yù)先植入的另外3個(gè)φ16 mm化學(xué)螺栓，用螺帽固定，在小尾架上再安裝1個(gè)轉(zhuǎn)向滑輪（上）。

5.2.3 輔助小支架安裝

為了使跑繩向下時(shí)避免與柱子碰擦，在柱子側(cè)面距柱頂200 mm左右位置處設(shè)1只帶有定滑輪的輔助小支架。在進(jìn)行輔助小支架安裝時(shí)，采用4只φ12 mm膨脹螺栓將其固定在柱子側(cè)面。

5.2.4 電動(dòng)葫蘆安裝

電動(dòng)葫蘆安裝在柱子高度15 m左右位置，跑繩連接穿過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪（下）與電動(dòng)葫蘆連接。電動(dòng)葫蘆與鋼絲繩連接后將每只電動(dòng)葫蘆的鋼絲繩單獨(dú)調(diào)緊，與其網(wǎng)架吊點(diǎn)稍有拉緊為止，然后18只電動(dòng)葫蘆繼電器解除單獨(dú)控制，改為一鍵式控制。

5.2.5 地錨固定

地錨固定在柱子底部，用φ21.50 mm鋼絲繩至少繞4圈，用U形卡將首尾連接處夾牢，然后將控制人字架的錨繩與地錨鋼絲繩用U形卡固定連接。為了保護(hù)柱子四角及地錨鋼絲繩不被損壞，采用弧形鋼板事先護(hù)住四角；為了防止地錨鋼絲繩受力滑動(dòng)，把50 mm×5 mm角鋼用φ16 mm螺栓固定在柱子上，以將地錨鋼絲繩固定住，防止地錨的滑移。

5.2.6 U形卡設(shè)置

所使用的鋼絲繩與其匹配的U形卡鎖緊，21.50 mm、φ26.00 mm鋼絲繩至少用4道，φ34.50 mm鋼絲繩至少用5道，另增加1道安全彎，U形卡間距控制在6d～7d。

5.2.7 檢測(cè)與驗(yàn)收

待18套提升設(shè)備全部安裝完畢后，需經(jīng)有關(guān)檢測(cè)單位逐個(gè)進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)收合格后方可投入使用。人字架安裝完畢實(shí)景見(jiàn)圖4[5]。

圖4 人字架安裝完畢實(shí)景

6 整體提升技術(shù)

6.1 預(yù)提升

6.1.1 第1次預(yù)提升

1）初始提升高度為100 mm，馬上派人對(duì)網(wǎng)架整體進(jìn)行全方位檢查，檢查其受力后的變形情況，并對(duì)提升機(jī)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)作全面檢查，如有異常即需放下處理，排除后再提升。

2）預(yù)提升12 h后（期間派值班人員巡查），對(duì)以上各部再進(jìn)行一次檢查。

6.1.2 第2次預(yù)提升

將網(wǎng)架提升2 m，即達(dá)到2.10 m高度后，再次派相關(guān)人員對(duì)各部進(jìn)行一次徹底檢查，確認(rèn)一切正常后方可進(jìn)行正式提升。

6.2 正式提升

提升總高度為27 m，由于電動(dòng)葫蘆鏈條長(zhǎng)12 m，故電動(dòng)葫蘆每次最大行程為12 m，因鋼絲繩走四線(xiàn)，則網(wǎng)架提升高度最大為3 m，考慮到安全系數(shù)，實(shí)際網(wǎng)架每次提升最大高度為2.50 m，故還需要倒繩9～10次。

6.2.1 電動(dòng)葫蘆倒繩

當(dāng)電動(dòng)葫蘆12 m的鏈條運(yùn)行到限定安全位置后，用鎖固鋼絲繩鎖住，鎖固鋼絲繩使用繩卡與跑繩鎖固。然后將電動(dòng)葫蘆鏈條松掉放至底部，重新與跑繩卡住固定后提升。每次倒繩都要對(duì)網(wǎng)架整體水平高度進(jìn)行一次檢查，如超過(guò)規(guī)定值，則要對(duì)單個(gè)或多個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，這樣依次重復(fù)9～10次才能提升至柱頂標(biāo)高。

6.2.2 提升速度控制

為了確保提升過(guò)程中的安全穩(wěn)定，要嚴(yán)格控制提升速度，由于電動(dòng)葫蘆速度為120 mm/min，故網(wǎng)架整體提升速度為30 mm/min，每倒1次繩（需2～3 h）后提升時(shí)間約需90 min，即網(wǎng)架約上升2.50 m高度。

6.2.3 提升點(diǎn)間水平度控制要求

相鄰提升點(diǎn)高差不大于其距離的1/400，本工程相鄰吊點(diǎn)距離為9 m，故允許偏差不大于22.50 mm，為此，每次提升高度差控制在22.50 mm以?xún)?nèi)。

6.2.4 提升到位后的鎖固

網(wǎng)架整體提升到位后，除18只電動(dòng)葫蘆的制動(dòng)自鎖外，另再將倒繩時(shí)使用的鎖固鋼絲繩同時(shí)鎖固跑繩，使懸停在空中的網(wǎng)架有2道垂直鎖固。

水平鎖固采用φ12.00 mm鋼絲繩在每個(gè)吊點(diǎn)處通過(guò)網(wǎng)架下弦桿與支座點(diǎn)間進(jìn)行水平拉緊鎖固，形成網(wǎng)架周邊一圈水平固定。

6.3 封邊

待網(wǎng)架整體提升到位并鎖固后，對(duì)周邊部分進(jìn)行封邊。封邊時(shí)用250 kN汽車(chē)吊從外圍吊起安裝，考慮到卸載時(shí)會(huì)略有下降變形，故封邊時(shí)支座球心要略低于網(wǎng)架提升點(diǎn)球心3～5 mm，柱頂封邊安裝力求要快，并采取分區(qū)施工的方法，原則上應(yīng)先安裝反力較大的部位，以減少網(wǎng)架的懸停時(shí)間。

6.4 卸載

先將水平固定點(diǎn)拆除，再將垂直鎖固繩拆除，緩慢同步卸載[6-9]。

7 安全技術(shù)措施

7.1 吊點(diǎn)防滑加固措施

網(wǎng)架吊點(diǎn)采用φ21.50 mm鋼絲繩，在吊點(diǎn)的焊接球上繞2圈。為了防止鋼絲繩受力滑動(dòng)，在焊接球下部中心位置鋼絲繩的兩側(cè)各焊一段φ219 mm×12 mm短鋼管節(jié)，卡住鋼絲繩；在受力最大的2個(gè)吊點(diǎn)焊接球上再采用1 050 mm×600 mm×30 mm鋼板進(jìn)行加固，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景如圖5所示。

圖5 吊點(diǎn)加固現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

7.2 同步控制措施

1）18個(gè)吊點(diǎn)上的18只電動(dòng)葫蘆規(guī)格、型號(hào)一致，采用同一只控制柜進(jìn)行控制，控制柜既能統(tǒng)一控制，又能單獨(dú)控制各個(gè)電動(dòng)葫蘆。18只電動(dòng)葫蘆電源線(xiàn)長(zhǎng)度盡量一致，以減少由于長(zhǎng)度差異過(guò)大導(dǎo)致的電阻、電流差異，造成電動(dòng)葫蘆動(dòng)作遲緩。

2）18只電動(dòng)葫蘆統(tǒng)一安裝調(diào)試好后，使控制柜與電動(dòng)葫蘆同步運(yùn)行1 min，然后進(jìn)行一次全面檢查，觀測(cè)每只電動(dòng)葫蘆提升高度同步情況是否一致。

3）在地面上設(shè)置8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用30 m卷尺一頭固定在網(wǎng)架下弦，一頭固定在標(biāo)桿上。派8名操作人員進(jìn)行觀測(cè)，利用對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)，做到隨提升隨觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常立即停止提升。

7.3 監(jiān)控措施

1）在18個(gè)提升點(diǎn)處各派1名操作人員在電動(dòng)葫蘆處進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以便檢查電動(dòng)葫蘆、鏈條、鋼絲繩等設(shè)備有無(wú)異常。

2）派2名操作人員在柱頂處（最上1排腳手架）巡查人字架受力后有無(wú)異常。

3）派2名操作人員在底部巡查地錨鋼絲繩受力后有無(wú)異常。

7.4 防晃動(dòng)措施

1）網(wǎng)架剛離開(kāi)地面時(shí)會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，用4根鋼絲繩從網(wǎng)架四角進(jìn)行控制。

2）每天下班前用4根鋼絲繩把網(wǎng)架四角鎖住，以防晃動(dòng)。

8 實(shí)施效果

本工程結(jié)合自身特點(diǎn)和情況采用了非常規(guī)的吊裝設(shè)備進(jìn)行整體提升，這是較為少見(jiàn)的安裝方法。但是通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)、吊點(diǎn)計(jì)算、吊裝設(shè)備加工制作和安裝調(diào)試、監(jiān)測(cè)和驗(yàn)收、技術(shù)交底、提升過(guò)程中的嚴(yán)格管理和控制，實(shí)際累計(jì)水平高度差最大值為20 mm，僅用6 d時(shí)間（夜間停止提升），即成功完成了該“高、大、重”網(wǎng)架的整體提升（圖6）。

圖6 網(wǎng)架提升到位

這種吊裝提升方法，既降低了施工成本，又加快了施工進(jìn)度，取得了非常不錯(cuò)的效果，可以在類(lèi)似的網(wǎng)架安裝工程中推廣應(yīng)用[10]。