淺析鋼結(jié)構(gòu)屋架整體頂升工程技術(shù)

■顏志強(qiáng) ■福建省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，福建 廈門 361004

1 工程概況

某科學(xué)展示館頂層為進(jìn)一步提升展示效果需將原有頂層鋼結(jié)構(gòu)屋架整體提高1.8 米，且為了盡量減小對下層展示廳的影響及外在形象的破壞，要求在對原有主構(gòu)件不做改動的情況下對鋼結(jié)構(gòu)屋架整體提升。整個(gè)鋼屋架重約100t，由H 型鋼組拼成一穩(wěn)定屋架結(jié)構(gòu)，支撐點(diǎn)為8 根￠800 鋼立柱。本工程擬采用“大型構(gòu)件液壓同步頂升技術(shù)”將其整體頂升到位的安裝方法進(jìn)行施工。

2 整體提升思路

首先將8 根結(jié)構(gòu)鋼柱在靠近屋面梁底部250mm 的位置斷開，同時(shí)，在斷開位置附近設(shè)置頂升牛腿及限位措施，每個(gè)鋼柱頂升牛腿配置1 臺YS-SJ-45 型液壓頂升器，共計(jì)8 臺，利用液壓同步頂升系統(tǒng)將屋面頂升1.8m，再裝入增高鋼柱，使鋼屋架與下部立柱再次形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

3 頂升同步控制策略

控制系統(tǒng)根據(jù)一定的控制策略和算法實(shí)現(xiàn)對屋面鋼結(jié)構(gòu)頂升單元整體頂升(下降)的姿態(tài)控制和荷載控制。在頂升過程中，從保證結(jié)構(gòu)吊裝安全角度來看，應(yīng)滿足以下要求:

(1)應(yīng)盡量保證各個(gè)頂升點(diǎn)的液壓頂升設(shè)備配置系數(shù)基本一致;

(2)應(yīng)保證頂升結(jié)構(gòu)的空中穩(wěn)定，以便頂升單元結(jié)構(gòu)能正確就位，也即要求各個(gè)點(diǎn)在上升過程中能夠保持一定的同步性(±10mm)。

根據(jù)以上要求，制定如下的控制策略:

(1)將集群的液壓頂升器中的任意頂升速度和行程位移值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)值，作為同步控制策略中速度和位移的基準(zhǔn)。

(2)在計(jì)算機(jī)的控制下，其余液壓頂升器分別以各自的位移量來跟蹤對比，根據(jù)兩點(diǎn)間位移量之差進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，保證各點(diǎn)在頂升過程中始終保持同步。

液壓泵源系統(tǒng)為液壓頂升器提供液壓動力，在各種液壓閥的控制下完成相應(yīng)動作。

在不同的工程使用中，為了提高液壓頂升設(shè)備的通用性和可靠性，泵源液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了模塊化結(jié)構(gòu)。根據(jù)頂升重物吊點(diǎn)的布置以及液壓頂升器數(shù)量和液壓泵源流量，可進(jìn)行多個(gè)模塊的組合，每一套模塊以一套液壓泵源系統(tǒng)為核心，可獨(dú)立控制一組液壓頂升器，同時(shí)可用比例閥塊箱進(jìn)行多吊點(diǎn)擴(kuò)展，以滿足各種類型頂升工程的實(shí)際需要。

本工程中依據(jù)頂升點(diǎn)的數(shù)量，配置8 臺YS-SJ-45 型液壓頂升器;2 臺YS-PP-11 型液壓泵源系統(tǒng);1 套YS-CS-01 型計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢測系統(tǒng)。

4 工藝流程

臨時(shí)頂升牛腿及限位桿制作安裝→同步液壓千斤頂安裝→鋼屋架標(biāo)高測量→鋼屋架與立柱切割分離→鋼屋架初步頂升→鋼屋架標(biāo)高復(fù)測并檢查變形情況→鋼屋架分步頂升1.9m 高度→立柱增補(bǔ)段安裝→鋼屋架落梁就位→臨時(shí)頂升牛腿及限位桿拆除→交工。

5 主要施工要點(diǎn)

(1)臨時(shí)頂升牛腿及限位桿安裝方式如圖示，牛腿與屋頂鋼梁間距應(yīng)根據(jù)液壓千斤頂?shù)耐庑纬叽缂白畲笮谐淘O(shè)置。在斷開位置附近設(shè)置頂升牛腿及限位措施，限位桿采用方形套管限制鋼屋架水平位移，并在套管與限位桿上設(shè)置銷孔，通過插銷設(shè)置臨時(shí)支撐機(jī)構(gòu)。

(2)由于千斤頂本體重量較大，且為高空作業(yè)，同步液壓千斤頂采用倒裝法，將千斤頂?shù)鬃聪蚬潭ㄔO(shè)置于鋼梁底部，使之隨屋架同步提升。

(3)采用激光測距儀測量鋼屋架大跨度H 型鋼中間點(diǎn)標(biāo)高并列表記錄，待鋼屋架初步頂升后再復(fù)測一次，每個(gè)測量點(diǎn)兩次測量值的差值若相同則說明鋼屋架頂升同步未發(fā)生變形，反之則有變形，應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整。

(4)鋼屋架與立柱采用氧氣乙炔切割分離，切割分離前應(yīng)確保限位桿安裝到位，切割后鋼屋架應(yīng)受力于各個(gè)千斤頂。

(5)屋架頂升采用液壓同步頂升施工技術(shù)，根據(jù)屋架設(shè)計(jì)頂升高度及千斤頂活塞行程，本次頂升共分為8 個(gè)循環(huán)。每個(gè)循環(huán)第一步為千斤頂頂升至活塞最大行程250mm;第二步為限位桿與套筒插入插銷;第三步為千斤頂活塞縮回屋架受力于插銷，完成受力轉(zhuǎn)換;第四步為千斤頂活塞完全縮回并在活塞下增加臨時(shí)墊塊;第五步為千斤頂活塞頂在臨時(shí)墊塊上將屋架在往上頂升。每完成一次循環(huán)則將屋架頂高250mm。

液壓同步頂升施工技術(shù)采用傳感監(jiān)測和計(jì)算機(jī)集中控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實(shí)現(xiàn)同步動作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報(bào)警等多種功能，通過此技術(shù)可保證在頂升過程中屋架各個(gè)部位整體同步升高，并實(shí)時(shí)監(jiān)控各點(diǎn)的受力情況，防止由于不同頂升點(diǎn)升高速度不同或不均勻受力而產(chǎn)生的變形。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓頂升過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和(或)控制指令的發(fā)布。

(6)鋼屋架計(jì)劃提升1.8 米，為方便立柱增補(bǔ)段的安裝，需將鋼屋架頂升1.9 米。待立柱安裝焊接完成后再將屋架降低回落至新裝的立柱上方，在回落過程應(yīng)監(jiān)控每個(gè)立柱均與屋架鋼梁緊密貼實(shí)，防止局部點(diǎn)出現(xiàn)懸空狀態(tài)。

6 質(zhì)量技術(shù)問題

(1)根據(jù)屋架重量及受力點(diǎn)位置計(jì)算牛腿及限位桿尺寸。

(2)滿足鋼結(jié)構(gòu)單元各點(diǎn)的理論頂升推反力的要求，盡量使每臺液壓設(shè)備受載均勻。

(3)屋架頂升過程，各點(diǎn)同步差值應(yīng)控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

(4)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對承重柱進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，保證屋架頂升后的穩(wěn)定性。

(5)每次頂升均需跟蹤檢查屋架的偏移情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

7 結(jié)束語

液壓整體頂升技術(shù)的主要特點(diǎn)是對原結(jié)構(gòu)破壞很小，且工期短造價(jià)低，效果較為顯著。本次工程的成功實(shí)施，獲得業(yè)主的一致好評，對企業(yè)形象的提升取得很好的效果，并為同類工程的施工起到很好的借鑒作用。

［1］鄭洪濤，孫全勝.橋梁同步頂升技術(shù)的應(yīng)用與分析［J］低溫建筑技術(shù)，2012，(01).

［2］朱國平.淺談網(wǎng)架整體頂升法在工程中的應(yīng)用.山西建筑，2010.10.