大跨度钢结构网架整体液压提升技术及安全措施.pdf

第 3 3卷第 3期 Vo 1 -3 3 No ． 3 建筑施工 B U I L D I N G C 0 N S T R U C T I O N 大 跨 度 钢 结构 网架 整体 液 压 提 升技 术及 安全 措 施 Te c h no l o g y a nd Te c hni c a l Sa f e t y M e a s ur e s f o r Hy dr a ul i c Li f t i n g o f I nt e g r a l Lo ng -S pa n St e e l Gr i d- Fr a m e 口 陆 宁 上海市第二建 筑有 限公 司 2 o o o 8 o 【 摘 要】 上海市虹桥机场东 航机库工程中， 屋顶网架的整体提升中 提升施工难度大。由此，工程在项 目实施过程中研究和采 取 了网架稳定、液压整体提升等技术措施，并开发了高精度的偏差控制、负载调节、多点同步调整和点动短距提升等控制技 术，从 而顺利地解决 困难，保证 了施 工的 高效性和安全性。 【 关键词】钢结构 大跨度网架 整体液压提升 计算机控制 【 中图分类号 7 5 8 ． I 1 ， 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 0 3 0 1 9 4 - 0 3 1 工程概 况 2 施工难题 上海虹桥机场东航航线机库总建筑面积 2 1 8 3 6 m ， 建 成后可同时维修两架波音 7 4 7 。其中机库大厅屋顶面积为 1 3 5 2 0 m ， 总重量达 1 7 0 0 t ， 跨度 1 4 8 m ， 进深9 O m 。整个 屋顶结构分为两部分 一部 分为大厅屋顶结构 ， 采 用 3 层 斜 放四角锥焊接球钢网架结构， 网架底部支座球节点中心标高 为 2 4 ． 5 0 0 m ； 另一部分为屋顶大门桁架结构， 采用焊接 H型 钢截 面 桁 架 ，底 部 标 高 为 2 2 ． 0 0 0 m ， ’ 顶 部 标 高 为 3 6 ． 0 0 0 m 。此网架为目前国内单跨最大的网架结构之一。 本工程屋盖钢结构网架及钢桁架采用地面拼装， 液压同 步提升， 高空散件补缺。 经过计算优化， 本工程配置 4台液压 泵站来驱动共 1 6台液压提升器， 4台液压泵站为均 T J V 一 3 0 型， 每种型号泵站均设置 2台主泵， 每台液压泵站的两主泵 可分别通过调节压力和流量来控制提升器的提升速度 图 1 。 图 i 钢 网架整体效果 【 作者简介】 陆宁 1 9 7 7 - ， 男， 工程师， 工程部科长。联系地 址 上海市梧 州路 2 8 9号 2 0 0 0 8 0 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 0 2 1 2 1 9 4 1 结构跨度大、 重量重、 安装高度高、 附属结构多 大 门钢桁架跨度为 1 4 8 m ， 钢屋盖总重达 1 7 2 0 t ， 安装 高度范围集中在 2 2 m ～ 3 6 m 。屋面檩条、 设备风管、 大门 挂架、 检修马道、 吊车悬挂设备等附属结构多。 2 支座数量多， 桁架支座处单点反力大 支座共有 3 O 个 ， 结构自重状态下， 三边支撑网架支座反 力最大为 3 1 5 k N J轴 ， 网架中间点支座反力为 2 5 0 6 k N ， 大 门桁架处支座反力最大为 5 5 2 7 k N 。 3 大跨度大门桁架轴线高 ， 构件截面大、 梁内加劲板 多 大门钢桁架轴线高度为 1 4 m ， 最大截面为 B 5 0 0 m m x 8 0 0 m m x 3 5 m m， 大门挂架轴线高 2 ． 5 m 。箱型梁在每个节点 均设置加劲板， 其数量多、 焊接量大。 4 结构刚度不均衡 大门桁架处结构刚度强， 网架部分结构刚度相对较弱。 5 焊接点多， 焊接工作量大 大门钢桁架所有构件均为焊接 H 型截面、焊接箱型梁， 构件分段拼装、 安装对口多， 对口连接为焊接， 焊接量大。 6 质量要求高 设计要求预起拱， 使得每榀桁架分段支撑点的拼装高度 不一样， 拼装难度大。 3 施工技术研究 3 ． 1 工况分析软件及边界条件 陆 宁 大跨度钢结构网架整体液压提升技术及安全措施 第 3期 本工况分析采用 M i d a J g e N V 6 ． 1 ． i J 进行仿真分析。结构 构件单元类型分为两大类 桁架单元， “ 梁” 单元。 对原结构进 行受力分析时， 支座按原图为固定铰接； 对提升方案进行受 力分析时， 为尽可能模拟实际施工情况， 所有提升点均只考 虑在 Z方向上约束，其他方向约束解除， 4个角部 4个提升 点用刚度无穷小的杆件分别约束 X ． Y 向位移， 使计算结果能 收敛。 3 - 2 工况分析荷载及类型 1 荷载条件 ① 钢结构构件的自重，在定义了材料属性和构件截面 属性后 ， 由程序 自动生成。 ② 对原结构进行自重工况下的特性分析，不考虑施工 活载的影响。 ③ 对提升方案进行模拟工况分析时，应考虑 0 ． 1 倍结 构 自重的动力系数； 同时还应考虑结构自重 0 ． 2倍的不平衡 系数， 来作为施工荷载施加于结构上。 2 结构特性分析类型 ① 内力分析 包括钢结构构件的强度、 局部稳定、 整体 稳定性。 ② 变形分析 结构在荷载条件作用下各节点的位移。 3 ． 3原结构 自重状态下工况分析结果 通过计算分析， 原结构在自重工况下的支座反力如图 2 所 示 。 图 2 支座反力分析 由图 3可知， 在这种工况下， 结构本身和最终的设计状 态是相同的， 作用的荷载仅有结构自重， 结构特性各方面力 学指标均能满足要求。图 3提取的该工况下结构支座反力， 有如下特点 1 结构在 自重工况下的总反力为 1 7 2 3 0 k N ， 与深化 设计图中构件总重量 1 7 2 0 t 基本符合； 2 大门桁架 B 轴反力大 ， 分别为 5 5 2 7 k N ； 机库中央 两支座 其次 ， 为 2 5 0 0 k N ； 3 机库角部支座反力出现负值， 其临近支座的反力也 较小 ； 4 J轴其他网架支座普遍较大， 在 5 0 0 k N ～8 0 0 k N之 间， 1 轴和 1 8轴网架支座反力较小，在 1 2 0 k N 一4 7 0 k N之 间。 3 ． 4 提升方案确定 本 工程 方案选取 的提升点及提 升过程 中的反 力如图 3 所示。 图 3提升反力分析 从计算分析结果看出 1 提升过程中结构各方面特性指标完全能够满足要 求。 2 结构在提升工况下的总反力为 1 9 7 5 5 k N ， 为提升 构件总重量 1 6 4 6 t 的 1 ． 2 倍。 3提 升 过 程 中 大 门桁 架 8轴 提 升 点 的 反 力 为 6 6 8 8 k N； 4】 0轴网架支座普遍较大两端提升点反力分别为 4 0 3 k N ， 其他为 5 9 5 k N 、 6 3 6 k N 5轴和 1 8轴网架提升点反力 较小， 呈对称性， 约为 5 9 0 k N 、 6 0 1 k N ， 靠近大门桁架处的提 升点反 力为 3 6 8 k N 。 4 安全技术措施 本工程属于大跨度钢结构整体吊装提升施工， 整个钢屋 盖提升重量约为 l 7 0 0 t ， 整个网架桁架结构跨度大， 提升时 安全技术措施尤为重要。因此， 相应的安全技术防范措施如 下 1 建立安全保证体系， 切实落实安全生产责任制 ， 设 置安全生产领导小组并设专职安全检查员 ，做 到分工 明确 ， 责任到人； 建立完整、 可靠的安全生产信息系统， 以保证及 时、 准确地传递、 处理和反馈各类有关安全生产的信息。 2 对液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监 测和计算机控制， 通过数据反馈和控制指令传递， 可全 自动 实现同步动作、 负载均衡、 姿态矫正、 应力控制、 操作闭锁、 过 程显示和故障报警等多种功能。 操作人员可在中央控制室通 过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及 相关数据的观察和 或 控制指令的发布。 3 提升过程中液压千斤顶有专人检测并通过步话机 及时通报运行情况， 严防千斤顶打滑等时效情况， 同时应监 测油泵工作情况。对出现的过热、 漏油和输出压力不稳定的 情况时，要及时通报并经中央控制室总指挥同意后统～停 车， 严禁单方面独立停车。 4 为确保钢屋盖结构及混凝土立柱提升过程的安全， 根据钢屋盖结构的特性 ， 拟采用“ 吊点油压均衡 ， 结构姿态调 下转 第 2 0 9页 1 9 5 戚万恩 、 姚建平、 孙 吉 3 4 m高立式混凝土筒仓的超高模板排架施工技术 第3期 5 主要施工技术管理要求 1在支撑搭设施工过程中应严格将力矩值控制在 4 5 N m - 6 0 N m ； 要 对顶 部立杆搭接部位及立杆 与最上一步 纵横向水平牵杆的扣件应进行 1 0 0 ％ 全数检查；并对其余部 位 进行抽查 ， 其抽查比例不应小于 3 0 ％ 。 2 埋件的位置必须正确并加强复核 要将误差控制在 允许偏差范围内， 便于钢梁、 钢柱等材料安装 应严格控制预 埋件的焊接连接质量 ， 以确保安全。 3 应严格控 制主、 次 工字型钢 梁的平 整度 ， 以确保 立 杆在同一受力平面上 。 4 应严格按方案设计尺寸进行搭设 ， 立杆 与水平牵杆 接头均应错开 L ≥5 0 0 m m 。 5 排架支撑全部搭设完毕后， 由项目工程师组织有关 专业人员进行支撑系统验收， 合格后方可使用 浇筑混凝土 过程中， 应预先设置两个监测点， 并派专业人员在操作平台 上通过施工洞进行全过程监控， 如发现有变形、 倾斜、 下沉、 松动等异常情况， 应立即暂停施工以便及时处理解决。 6 应严格控制施工荷载超过设计荷载 ； 严禁将钢管、 钢材等材料在支架体系上集中超载堆放。 7 搭设和拆除高大模板架体的作业人员必须经过培 训，取得建筑施工脚手架特种作业操作资格证书后方可上 岗。 6 模板拆除要点 1 拆除准备 ① 在筒仓壁预留洞口处 作传送钢管扣件等材料用 搭 设好 1只操作平台， 将钢管扣件传送到平台后， 用塔 吊垂直 运输到地面 。 ② 在筒仓内加强照明， 布设安全 电压。 ③ 在 1 1 ． 3 ril 处用 5 0 m m厚木板铺设临时堆放平台， 并在拆模区域下设置警戒区。 2 拆模时， 对混凝土强度要求必须达到设计标准值的 1 0 0 ％ 后方可拆除 ； 同时， 在拆除之前必须有拆模申请， 并根 据试块强度测试结果达到规定值， 经技术负责人批准后方可 拆除。 3 模板 拆除的顺序应按 “ 先支的后拆 ， 后支的先拆 ” 的 顺序进行； 拆下的模板、 钢管、 扣件均采用人工传递到临时堆 放平台， 严禁向下丢弃； 堆放平台上材料应分散堆放 ， 并及时 搬运到外侧操作平台清运至地面。 4 拆下的模板、 杆件等搬运至操作平台时严禁超载 ， 并应及时用塔 吊吊运至地面并分类堆放整齐。 5 对 4 2 6 m m9 rn m钢管立柱的拆除施工， 要先在 上部二节拆卸后抬运至临时操作平台， 再用塔吊垂直吊运至 地面。 7 实施效 果 劫辨 本工程高支模体系通过精心的方案设计， 并结合工程施 工现场特点， 采取 了严格的施工组织管理， 克服 了种种不利 因素。在实施过程中未出现异常情况， 模板支撑体系的整体 性、 稳定性、 刚度强度均保持良好， 确保了简体结构施工的质 量和安全。目前本工程已顺利竣工 图 5 ， 已交付建设单位 投入使用， 运行情况良好， 得到了建设单位的好评。 图 5筒仓竣工投入使用 上接 第 1 9 5页 整， 位移同步控制， 分级卸载就位” 的同步提升和卸载落位控 制策略。 其具体步骤如下 ①共设置 3 个同步提升吊点； ②每 个吊点处各设置 1 套位移同步传感器； ③计算机控制系统根 据这 3 套传感器的位移检测信号及其差值 ， 构成“ 传感器 一 计算机 一泵源比例阀一液压提升器- _钢网架结构”闭环系 统， 以控制整个提升过程的同步性 ④每一吊点处的液压提 升器并联 ，对每个提升吊点的各液压提升器施以均恒的油 压 ， 这些吊点以恒定的载荷力向上提升。 5 液压 提升器锚具具有逆 向运 动自锁性 ， 使提升过程 十分安全 ， 并且其在提升过程中构件可 以在任意位置长期可 靠的锁定。 在提升期间，钢网架桁架要在于桁架两端增设 稳 绳， 以防钢桁架晃动 ， 从而保证起升过程 的平稳进行。 6 网架在具备整体液压提升条件之后， 要进行分级加 载预提升。 要通过预提升过程中对钢网架结构、 提升设施、 提 升设备系统的观察和监测， 来确认符合模拟工况计算和设计 条件 ， 以保 证提 升过程 的安全。 5 结 语 本工程采用整体提升技术进行网架安装，由于坚持了 “ 技术领先、 安全第一” 的施工原则 ， 并选择了切实可行的施 工方案， 在设计、 总包、 业主、 监理的密切配合下， 终于安全顺 利地完成了网架安装工作。在提升过程中， 网架各点的高差 始终控制在 l O m m以内，网架到位的安装精度完全符合设 计要求。本工程的顺利完成，减少了高空作业、 降低了劳动 强度、提高了施工安全性 ，并节省项目建设费用 5 0 0多万 兀0