盧玉華

方遠建設(shè)集團股份有限公司 浙江 臺州 318000

1 工程概況

臺州方遠大飯店工程7～8層鋼結(jié)構(gòu)桁架平面投影尺寸為54 m×22 m，位于⑤～軸、～軸，由4榀主桁架及其間連桿組成，鋼結(jié)構(gòu)桁架質(zhì)量約500 t，安裝高度為34.47 m，在16.8 m標高拼裝，故提升高度為17.67 m。結(jié)構(gòu)于⑨～⑩軸間設(shè)有寬3.6 m的混凝土框架支撐，此區(qū)段主桁架外包混凝土（圖1）。

根據(jù)實際工程情況及考慮以往類似工程中的施工經(jīng)驗，決定采用液壓提升技術(shù)進行吊裝。液壓提升作業(yè)的主要工作如下：

1）為現(xiàn)場提供液壓提升所需要的各種設(shè)備，包括液壓泵站、提升機、油管、地錨及各類控制系統(tǒng)及傳感設(shè)備等。

2）設(shè)計提升用臨時措施，主要包括提升支架、提升下吊具及導(dǎo)向架。

3）配合業(yè)主方進行液壓提升設(shè)備現(xiàn)場安裝、維護保養(yǎng)。

4）根據(jù)業(yè)主方要求，實施提升作業(yè)。

5）配合鋼結(jié)構(gòu)桁架對口、就位及卸載工作。

2 液壓提升技術(shù)

2.1 液壓提升技術(shù)的優(yōu)點

在本工程中，吊裝采用液壓同步提升技術(shù)，這種工藝方案具有臨時設(shè)施使用率低、施工簡單、大型吊機使用較少等特點，無論從質(zhì)量、安全，還是施工速度等方面均具有一定優(yōu)勢[1]。由于先將鋼結(jié)構(gòu)在低處進行安裝，有利于采用機械化的焊接作業(yè)，采用這種焊接方式將會使焊接的質(zhì)量得到保障，并提高焊接的精度[2]。而若采用分段吊裝，由于需要在空中進行拼裝，因此焊接質(zhì)量與拼裝精度將難以得到保證。

由于鋼結(jié)構(gòu)在低處進行焊接拼裝及刷漆的工藝操作，因此這種工藝極大地提高了施工效率，提高了施工的安全性，施工的質(zhì)量得到了保障。

目前超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)較為成熟，因此使用該技術(shù)進行施工作業(yè)時，施工的安全性得到了保障。采用這種在地面拼裝后進行吊裝的施工方法極大地減少了高空中的作業(yè)量，而使用液壓整體提升，極大地減少了吊裝所用的時間，因此保障了結(jié)構(gòu)安裝的工期。

利用該工藝所使用的相關(guān)液壓設(shè)備體積小、質(zhì)量輕，因此便于移動、設(shè)備安裝及拆卸。

2.2 液壓提升主要技術(shù)

2.2.1 液壓同步提升

液壓同步提升技術(shù)采用穿心式液壓提升器進行提升，使用柔性鋼絞線作為液壓系統(tǒng)稱重的索具。該系統(tǒng)具有安全、機具質(zhì)量輕、性能可靠、便于拆卸、運輸方便、機動性強等特點。在提升器的兩端布置有楔形錨具，采用這種結(jié)構(gòu)可使該系統(tǒng)具有單向自鎖的功能。

液壓提升分為下列6個過程：第1步，收緊上錨，夾緊鋼絞線；第2步，利用提升器將重物提起；第3步，收緊下錨，夾緊鋼絞線；第4步，主油缸微縮，脫開上錨片；第5步，上錨缸上升，上錨全松；第6步，主油缸縮回原位。提升的一個過程作為液壓提升器的一個行程，當提升器進行周期重復(fù)動作時，重物將會被一步步提升。

2.2.2 計算機同步控制

液壓同步提升施工技術(shù)需要使用行程及位移傳感器進行檢測并采用計算機進行控制。通過對實時數(shù)據(jù)進行反饋以及對控制指令進行傳輸，以此來實現(xiàn)動作同步、矯正姿態(tài)、過程顯示及故障報警等多種功能[3]。由于運用了計算機同步控制系統(tǒng)，操作人員在控制室內(nèi)即可完成對施工作業(yè)過程的實時監(jiān)控以及下達操作指令等工作。

3 液壓提升技術(shù)在本工程中的應(yīng)用

3.1 吊裝條件分析

在兩側(cè)樓層結(jié)構(gòu)施工的同時，在結(jié)構(gòu)頂部上預(yù)設(shè)提升支架埋件，同時將桁架在地面拼裝完成，在結(jié)構(gòu)施工完成后，安裝提升支架和提升器并設(shè)置下吊點，對桁架進行整體提升。

3.2 提升流程簡述

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐布置，需將其進行分段，具體劃分為2個提升分段和3個預(yù)裝段，預(yù)裝段在混凝土結(jié)構(gòu)施工期間安裝，提升分段在混凝土結(jié)構(gòu)施工完畢后，于地面組裝，然后通過液壓提升施工工藝安裝。本工程鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝擬按如下步驟進行：

1）在混凝土結(jié)構(gòu)施工期間安裝鋼桁架預(yù)裝段，待混凝土結(jié)構(gòu)封頂后，在拼裝平臺上組裝兩提升分段；提升分段拼裝時，參照提升特點設(shè)置加固桿件。

2）在提升分段二上方安裝8組提升支架；安裝8臺液壓提升器、鋼絞線、提升專用地錨，連接液壓油管、布設(shè)通信信號線等液壓提升設(shè)備設(shè)施。

3）液壓提升器、液壓泵源、液壓同步控制系統(tǒng)整體調(diào)試；確認無誤后，8臺液壓提升器同步作業(yè)，分級加載；之后提升結(jié)構(gòu)離地100 mm，停留12 h觀察。

4）全面檢查，各方面確認正常后，正式提升作業(yè)，在此期間每間隔5 m測量其各吊點提升相對高度，如有需要單吊點微調(diào)處理；正常提升，將原結(jié)構(gòu)提升至原設(shè)計位置附近，各吊點進行微調(diào)處理；放慢提升速度，將原結(jié)構(gòu)提升至原設(shè)計位置，復(fù)測各吊點提升高度是否與設(shè)計狀態(tài)吻合。

5）提升分段二兩端弦桿直接對接焊，腹桿后裝段安裝，兩端焊接；之后進行探傷檢測，合格后提升器卸載，設(shè)備拆除，提升支架移至分段一上方安裝。

6）按照同樣的作業(yè)程序提升安裝提升分段一結(jié)構(gòu)。

7）鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝完成后，拆除液壓提升設(shè)備、提升支架，為避免破壞桁架本體，建議加固桿件永久留于桁架內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝完成。

3.3 提升作業(yè)的部署

3.3.1 屋蓋液壓提升總體部署

為保證鋼結(jié)構(gòu)桁架液壓提升實施的可行性及安全性，應(yīng)著重從如下方面考量：

1）根據(jù)吊點所在的位置，對鋼結(jié)構(gòu)平臺進行建模，得出結(jié)構(gòu)在提升作業(yè)中應(yīng)力及應(yīng)變情況，從而得出各個吊點的提升反力值。

2）根據(jù)建模計算所得出的結(jié)論，設(shè)計出較為合理的提升支架及下吊具，并對所得結(jié)果進行驗算。

3）根據(jù)上述設(shè)計選擇合適的液壓提升設(shè)備系統(tǒng)，包括液壓提升器及液壓泵站。

4）需要在液壓同步提升的過程中控制好結(jié)構(gòu)提升的同步性，確保可以進行同步的提升。

3.3.2 提升吊點選取

本工程鋼結(jié)構(gòu)桁架主要由平行布置的4榀主桁架組成，擬于每個提升分段桁架端部設(shè)置提升吊點，每個分段設(shè)置8個提升吊點（圖2）。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)桁架提升吊點布置

3.3.3 提升支架、下吊點設(shè)置

在使用液壓提升設(shè)備進行整體提升時，需要配備有專門的提升平臺，用來布置液壓提升器、液壓泵源及其他相關(guān)設(shè)備，在平臺上也可完成設(shè)備的安裝及操作。提升下吊點為與待提升結(jié)構(gòu)直接相連的臨時吊點結(jié)構(gòu)，用來安裝提升系統(tǒng)的地錨座，地錨座通過鋼結(jié)構(gòu)與位于提升平臺的液壓提升器相連接。

本工程的各類提升下吊點均布置在桁架上弦。所有吊具在桁架上弦上焊接完成。起吊前需要對桁架進行分段并加固，部分分段于混凝土結(jié)構(gòu)施工階段預(yù)裝。在提升過程中配置一套提升設(shè)備，并在正式提升過程中，每提升5 m，測量各吊點的高度。如果各吊點之間出現(xiàn)不同的情況，以高度最大的點為基準，單個吊點微調(diào)，直至所有吊點高度相同。

4 提升過程計算分析

4.1 提升結(jié)構(gòu)及提升支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計驗算

提升結(jié)構(gòu)及提升支架的計算利用SAP 2000軟件進行，其約束形式設(shè)置為z向固定約束，x、y方向為彈簧約束，并將提升支架根部設(shè)置為剛接支座。荷載采用自重及集中荷載組合形式，將工況按照同步提升工況及不同步提升工況進行驗算，其計算結(jié)果為：

1）提升階段結(jié)構(gòu)最大下?lián)?.1 mm，小于L/400=79 mm（L為結(jié)構(gòu)長度），滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

2）提升階段結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比0.121，小于1，滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

3）吊點不同步提升工況下結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力比0.124，小于1，滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

4）提升支架吊點處最大下?lián)?.2 mm，最大水平位移6.2 mm，滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

5）提升支架最大應(yīng)力比0.239，小于1，滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

4.2 焊縫強度驗算

提升橫梁與埋件為全截面熔透焊接，焊縫截面積30 400 mm2。

焊縫處軸力設(shè)計值513 kN，經(jīng)計算，焊縫強度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

4.3 提升下吊具驗算

節(jié)點使用Solidworks建模，ANSYS Workbench進行有限元分析。荷載設(shè)置為吊具額定提升力1 400 kN（圖3）。

圖3 提升下吊具驗算云圖

通過計算可以得出，最大相對位移為0.507 mm，最大應(yīng)力201.84 MPa，下吊具應(yīng)力滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

5 應(yīng)急預(yù)案

5.1 突然停電、停電復(fù)送

當出現(xiàn)突然停電的情況時，控制系統(tǒng)將會處于自動停機的安全狀態(tài)，液壓系統(tǒng)將會失壓，平衡閥能有效地鎖住負載，使得主油缸的活塞杠桿不會出現(xiàn)下沉的情況。上下錨具利用錨片鎖住鋼絞線，當停電復(fù)送時，系統(tǒng)仍然處于關(guān)機狀態(tài)，因此需要重新啟動。

5.2 意外事故應(yīng)急預(yù)案

需要讓施工人員熟悉施工的順序，并做好技術(shù)交底、安全教育以及設(shè)置必要的安全設(shè)施[4]。在焊接與切割的施工區(qū)域需要布置防火設(shè)施，需要給施工人員提供必要的緊急救護常識。當出現(xiàn)緊急情況時，需要及時報警并及時通報業(yè)主。

5.3 防雨、防風(fēng)和防臺風(fēng)應(yīng)急預(yù)案

從安裝設(shè)備之時起，就需要及時獲取天氣信息，及時掌握施工現(xiàn)場的氣象動態(tài)，而在構(gòu)件處于提升階段前，要與當?shù)氐臍庀蟛块T取得聯(lián)系，獲取至少最近10 d內(nèi)的天氣情況，如果施工過程中出現(xiàn)強風(fēng)，需要提前做好防范工作，對設(shè)備構(gòu)件等進行必要的保護，當出現(xiàn)六級以上的大風(fēng)時，則需要停止提升作業(yè)。

為防止突發(fā)大風(fēng)影響施工，需要保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在提升過程中的絕對安全。在提升的過程中，需要時刻觀測網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的偏移量，當鋼絞線的偏移大于1°時需要停止作業(yè)，并用鋼絲繩將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的四角與相鄰的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)相連接，防止網(wǎng)架水平擺動[4]。

在臺風(fēng)到來之前需要將鋼結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)用鋼絲繩及倒鏈等連接，起到固定的作用。必要時要采用型鋼固定，以保證網(wǎng)架的安全。同時在臺風(fēng)到來時需要隨時檢查各個固定點是否牢固[5]。

6 結(jié)語

本工程安裝高度為34.47 m，在16.80 m標高拼裝，故提升高度為17.67 m，鋼結(jié)構(gòu)桁架質(zhì)量約500 t。采用這種在地面進行拼接安裝后整體進行吊裝的鋼結(jié)構(gòu)桁架液壓提升技術(shù)可以滿足施工安全及質(zhì)量的要求。在加快了施工速度的同時降低了工程造價，具有一定的經(jīng)濟效益，并具有布置靈活、自動化程度高、控制精確的特點，可進行推廣。