周一波，梁紅波，肖 洲

岳陽建設工程集團有限公司，湖南 岳陽 414000

隨著現(xiàn)代施工工藝的發(fā)展及建筑結(jié)構形式的不斷變化，鋼結(jié)構體系朝著越來越新穎、復雜、多樣的方向發(fā)展。大跨空間結(jié)構的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的施工方法已無法滿足施工要求，于是各種類型的機械化施工新工藝開始出現(xiàn)，這些新工藝的出現(xiàn)必然會影響建筑結(jié)構的受力的情況。文章以大型屋面網(wǎng)架為例，研究了使用懸挑式升降平臺對大跨度網(wǎng)架進行整體提升的施工方法，并進行了各構件的設計和控制，探索了大型網(wǎng)架結(jié)構施工的新工藝。

1 工程概況

該工程為框架結(jié)構，屋面采用螺栓球節(jié)點鋼網(wǎng)架結(jié)構，網(wǎng)格采用正放四角錐形式，網(wǎng)格尺寸為2.7m×2.7m，面積約為2200m2，周邊下弦支承，周邊支座采用板式橡膠支座，中柱支座采用成品盆式橡膠支座，鋼結(jié)構最大安裝標高為+23.33m。

因現(xiàn)場東南角有夾層結(jié)構，提升范圍如圖1所示，其他網(wǎng)架桿件采用高空散拼后補桿件。網(wǎng)架提升范圍結(jié)構最大跨度為56m，組合網(wǎng)架自身高度為2.7～3.71m，網(wǎng)架提升高度約為9.67m，提升重量為231t。

圖1 提升范圍（單位：mm）

2 網(wǎng)架提升施工難點

（1）確保大跨網(wǎng)架的吊裝安全是施工重點，而常規(guī)的滿堂腳手架難以保障安全，因此采用安全、經(jīng)濟、合理的技術措施至關重要。

（2）該工程節(jié)點采用高強螺栓連接，在施工期間必須注意協(xié)調(diào)同步施工，以避免鋼結(jié)構桿件應力集中和應力不對稱的不良情況。

（3）該項目中鋼結(jié)構網(wǎng)架采用起步跨整體吊裝，控制起步跨網(wǎng)架吊裝提升的定位精度是結(jié)構方面的主要困難，其跨度、長度和質(zhì)量的選擇同樣重要，在選擇吊裝方法時要確保切實可行。

3 提升技術方案

根據(jù)工期要求，結(jié)合網(wǎng)架特點和現(xiàn)場實際情況，該工程利用混凝土結(jié)構柱設置懸挑提升平臺安裝液壓提升系統(tǒng)，在提升單元與上吊點對應的位置安裝提升下吊點臨時管和下吊具。提升作業(yè)共設置9組吊點，每組吊點配置1臺液壓提升器和4根直徑為17.80mm的高強度低松弛預應力鋼絞線。提升設置簡圖如圖2所示。

圖2 提升設置簡圖（單位：mm）

網(wǎng)架地面組裝、調(diào)試液壓提升系統(tǒng)確認無異常情況后，進行試提，試提正常后，開始正式提升，將網(wǎng)架整體提升至設計安裝位置，補裝后補桿件，后補桿件采用TC5610塔吊進行補桿。

4 提升施工驗算和設計

提升作業(yè)中各結(jié)構的穩(wěn)定性、安全性事關網(wǎng)架提升工作的成敗，提升前需要在結(jié)構和設備自重、風荷載和平臺活荷載等組合荷載作用下，對網(wǎng)架和提升支承系統(tǒng)進行結(jié)構驗算和分析。驗算分析內(nèi)容包括作為提升支承系統(tǒng)部分的原有結(jié)構柱、懸挑提升平臺和網(wǎng)架等結(jié)構在提升過程各工況下的承載力、剛度和整體穩(wěn)定性，還應分析網(wǎng)架在各提升點的不同步效應及支承系統(tǒng)分步卸載階段的效應。

4.1 網(wǎng)架提升過程驗算和設計

為了解網(wǎng)架提升過程中的結(jié)構變化，利用Midas Gen軟件對網(wǎng)架從地面組裝到各支座安裝就位的多個施工階段進行計算分析。在標準組合荷載工況下整體鋼網(wǎng)架在提升過程中的位移分布、應力比值分布分別如圖3、圖4所示。

圖3 提升工況位移分布圖（單位：mm）

圖4 提升工況應力比值分布圖

根據(jù)提升工況計算，該工程有桿件需要替換，主要有下吊點臨時管連接的3個節(jié)點球和提升支架對應的下吊點節(jié)點球，其螺栓球全部替換成焊接球。同時，根據(jù)上述的分析結(jié)果可知，結(jié)構在提升施工過程中，最大應力比值為0.78＜1，滿足規(guī)范要求。結(jié)構最大變形為-26mm，其支座間距約為38620mm，變形為跨度的1/1485，滿足規(guī)范1/400的要求。

4.2 懸挑提升平臺設計

結(jié)構柱頂懸挑提升平臺設計參數(shù)：提升梁規(guī)格為B200mm×250mm×12mm，分配梁、牛腿規(guī)格均為B250mm×200mm×12mm，前立柱規(guī)格為P180mm×12mm，后立柱、聯(lián)系桿件規(guī)格均為P140mm×8mm，所有臨時措施材質(zhì)均為Q235B。提升平臺各桿件之間均采用焊接方式連接，焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級為二級，加勁板采用角焊縫連接。懸挑提升平臺設計圖如圖5所示。

圖5 懸挑提升平臺設計圖（單位：mm）

對于提升平臺的提升過程，采用空間有限元軟件Midas Gen仿真分析，應力及剪應力比值圖分別如圖6、圖7所示。

圖6 提升平臺應力比值圖

圖7 提升平臺剪應力比值圖

根據(jù)分析結(jié)果可知，提升平臺結(jié)構最大應力比值為0.76，最大剪應力比值為0.76，桿件應力比值均小于1，滿足要求。

4.3 提升吊點設計

提升下吊點由加固桿和臨時管組成。加固桿一端焊接在網(wǎng)架焊接球上，另一端焊接在臨時管上。下吊點加固桿和臨時管之間均采用焊接方式連接，臨時管由圓管和底板焊接制成，底板中心開孔。臨時管底板到下弦桿的凈距≥300mm。焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級一級，材料材質(zhì)均為Q235B，吊點設計圖如圖8所示。

圖8 吊點設計圖（單位：mm）

4.4 主體框架結(jié)構驗算

網(wǎng)架施工利用主體框架結(jié)構柱，混凝土強度達到設計強度的75%時安裝懸挑提升平臺。網(wǎng)架整體提升時混凝土強度需達到設計值，以確保整體的穩(wěn)定性?；炷两Y(jié)構柱施工圖設計：選用C30混凝土，內(nèi)配主筋為22根HRB400?25mm鋼筋。采用Midas Gen對結(jié)構柱在懸挑提升平臺傳力作用進行仿真計算與分析，提升時支承結(jié)構最大應力比值為0.37，柱頂最大水平變形為15mm，均滿足《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）中的相關要求。

4.5 支座連接設計

懸挑提升平臺采用提升埋板與結(jié)構柱連接，預埋板和原柱端支座埋板通過連接板連接，具體如圖9、圖10所示。連接板厚度為20mm，連接板、原支座埋板、提升埋板均采用單面坡口熔透焊，焊縫等級為一級，鋼板材質(zhì)均為Q235B。經(jīng)核算錨筋抗剪承載力系數(shù)為0.524＜0.7，錨筋總截面積滿足要求。

圖9 預埋件詳圖（單位：mm）

5 結(jié)束語

大跨度鋼結(jié)構網(wǎng)架因連接節(jié)點多、應力和變形較復雜、造型不規(guī)則等原因，對安裝精度要求較高，吊裝施工的難度較大。文章對采用懸挑提升平臺的鋼網(wǎng)架提升施工進行研究，利用Midas Gen有限元軟件進行提升過程中的結(jié)構穩(wěn)定性驗算，并對懸挑提升平臺及吊點進行了設計，有效地保證了施工安全。