大跨度焊接球網(wǎng)架整體提升施工技術(shù)

上海南匯建工建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 201399

1 工程概況

1.1 建設(shè)概況

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院環(huán)境控制試驗(yàn)室工程，位于浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)南區(qū)中國商飛設(shè)計(jì)研發(fā)中心地塊內(nèi)，為排架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，支撐柱采用鋼筋混凝土排架柱，柱距7.6 m，縱向設(shè)置1 道柱間支撐。試驗(yàn)大廳跨度39 m（南北向），長度76 m（東西向），建筑面積約3 000 m2，屋蓋結(jié)構(gòu)采用正放四角錐鋼網(wǎng)架+焊接球節(jié)點(diǎn)形式，地坪設(shè)計(jì)地耐力為15 t/m2（設(shè)計(jì)已加固）。在試驗(yàn)大廳南北均有1 排附房，北附房寬8.4 m，2 層總高度8.1 m；南附房寬9 m，單層高7.5 m。

1.2 網(wǎng)架概況

網(wǎng)架總質(zhì)量約98 t，焊接球由大小不一的4 種規(guī)格組成，合計(jì)492 只，桿件由7 種規(guī)格組成，共計(jì)1 892 根。桿件采用焊接球節(jié)點(diǎn)形式，網(wǎng)格尺寸為3.9 m×4.5 m，呈常規(guī)屋架形式上弦結(jié)構(gòu)找坡，網(wǎng)架中心矢高最大為3.058 m，網(wǎng)架下弦球中心標(biāo)高為12 m，支撐在周邊柱上，提升高度12 m。

2 方案選擇

通過方案比選，結(jié)合本工種特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，擬采用搭設(shè)格構(gòu)式井字形架體（6 臺(tái)），在地面進(jìn)行焊接拼裝，再安裝電動(dòng)葫蘆進(jìn)行整體提升方案，其優(yōu)點(diǎn)是：具有傳統(tǒng)工法和液壓頂升的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其他方法的大部分不足。缺點(diǎn)是：提升過程中存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)[1-4]。

3 特點(diǎn)難點(diǎn)及采取措施

1）網(wǎng)架跨度較大，質(zhì)量較重，起吊過程中對(duì)受力點(diǎn)要跟蹤檢查。

2）6 臺(tái)井字形架體整體提升過程中保持同步是控制難點(diǎn)。保證同步的具體措施是：

（1）主要手段是采用吊尺法進(jìn)行觀測(cè)，在6 個(gè)吊點(diǎn)位置24 個(gè)吊點(diǎn)球中，每個(gè)吊點(diǎn)位置選擇6 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)位置要對(duì)稱且在同一軸線上。在下弦桿件上焊接一個(gè)掛鉤，懸掛一把20 m鋼卷尺，鋼卷尺一端固定在掛鉤上，一端固定在立于地面的標(biāo)桿上，標(biāo)桿高度1.5 m。在網(wǎng)架提升過程中，安排6 名觀測(cè)人員，每人配備1 臺(tái)對(duì)講機(jī)，對(duì)6 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，通過標(biāo)桿上的鋼卷尺讀數(shù)判斷網(wǎng)架是否同步，隨時(shí)向吊裝總指揮匯報(bào)吊點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高誤差值，以便及時(shí)調(diào)整各井字架提升速度。

（2）輔助手段是在6 臺(tái)井字架位置，每個(gè)位置選擇一個(gè)靠近立柱的焊接球，在立柱上用紅線標(biāo)注刻度，根據(jù)這個(gè)焊接球與立柱位置的對(duì)比，從而判斷6 個(gè)區(qū)域是否同步。

（3）在正式起吊前對(duì)操作工人進(jìn)行同步操作訓(xùn)練，即在集中統(tǒng)一指揮下同步操作。

（4）選用同規(guī)格的電動(dòng)葫蘆，保證參數(shù)一致；選用同規(guī)格起吊鋼絲繩，否則不同規(guī)格直徑的鋼絲繩會(huì)影響鋼絲繩線速度，且起吊前將鋼絲繩松緊度保持一致。

（5）每個(gè)電動(dòng)葫蘆的電源線要同規(guī)格同型號(hào)，盡量要求長度基本一致，減少因線纜長度差異過大，導(dǎo)致電阻、電流有差異所造成的電動(dòng)葫蘆的動(dòng)作遲緩、同步誤差過大等問題。

3）采用牽引倒鏈在提升過程中進(jìn)行水平牽引，準(zhǔn)確無誤的就位有一定難度。

4）格構(gòu)式井字形架體構(gòu)造設(shè)計(jì)、制作、布置和安裝質(zhì)量尤為重要。

4 格構(gòu)式井字形架體安裝構(gòu)造要求

1）架體安裝高度18 m，截面尺寸1.70 m×1.70 m，格構(gòu)式立柱采用4 根φ140 mm×4.5 mm鋼管，每節(jié)長度3 m，綴條采用50 mm×5 mm角鋼，進(jìn)行鉸接連接。

2）架體基礎(chǔ)采用2 根375 mm×200 mm×7 mm×11 mm H型鋼，長4.5 m，增設(shè)加強(qiáng)肋板，加強(qiáng)肋板間距500 mm。H型鋼呈東西向布置，焊接固定于混凝土地坪預(yù)埋鐵板上。

3）架體頂部采用2 根375 mm×200 mm×7 mm×11 mm H型鋼，長4.5 m，增設(shè)加強(qiáng)肋板，加強(qiáng)肋板間距500 mm，H型鋼呈十字對(duì)角布置。

4）纜風(fēng)繩設(shè)置要求：纜風(fēng)繩設(shè)置2 道，第1道設(shè)置在10 m左右高度，第2道設(shè)置在頂部。每道4 根，采用φ25 mm鋼絲繩，與地面夾角不大于60°，下端與地錨連接。

5）每臺(tái)架體設(shè)4 個(gè)吊點(diǎn)，采用φ32 mm鋼絲繩，西側(cè)2 個(gè)吊點(diǎn)鋼絲繩垂直，東側(cè)2 個(gè)吊點(diǎn)鋼絲繩略向東傾斜，傾角在3°～5°（為起到使網(wǎng)架在提升過程中緩慢水平移動(dòng)的作用）。為了防止吊點(diǎn)鋼絲繩滑掉，在吊點(diǎn)焊接球上焊接短鋼筋加以輔助固定。

6）在東側(cè)的D軸和J軸位置設(shè)置2 臺(tái)50 kN水平牽引倒鏈（φ20 mm鋼絲繩），鋼絲繩長度大于24 m，與地面夾角小于30°。

5 整體提升施工技術(shù)

5.1 工藝流程

選擇井字形架體安裝位置→預(yù)選吊點(diǎn)位置→校檢吊點(diǎn)→安裝井字形架體→架體監(jiān)測(cè)驗(yàn)收（合格）→預(yù)提升（吊裝）→檢查各個(gè)吊點(diǎn)及網(wǎng)架變化情況（合格）→正式提升（吊裝）→就位→固定于立柱→釋放井字架應(yīng)力→吊裝結(jié)束

5.2 吊點(diǎn)布置

1）6 臺(tái)井字形架體，每臺(tái)井字架設(shè)4 個(gè)吊點(diǎn)，共計(jì)24 個(gè)吊點(diǎn)。

2）井字架布置位置：6 臺(tái)井字形架體布置原則是要保證各個(gè)吊點(diǎn)受力均勻，提升網(wǎng)架不出現(xiàn)超應(yīng)力桿件。故布置于E軸/2軸、E軸/6軸、E軸/10軸、H軸/2軸、H軸/6軸、H軸/10軸。具體位置如圖1所示。

圖1 井字形架體位置平面布置示意

5.3 校檢吊點(diǎn)位置

對(duì)所選吊點(diǎn)位置進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，保證其受力狀況及結(jié)構(gòu)安全（驗(yàn)算過程從略）。

5.4 預(yù)提升

分2 步進(jìn)行，第1步：各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)行預(yù)提升，將網(wǎng)架吊裝離開地面100～200 mm懸停12 h。懸停時(shí)間內(nèi)派專業(yè)人員對(duì)各個(gè)吊點(diǎn)及架體進(jìn)行檢查，看有無明顯異常。第2步：將網(wǎng)架繼續(xù)提升至2 m左右高度懸停12 h，再次派專業(yè)人員進(jìn)行檢查，確認(rèn)無明顯異常（圖2）。每臺(tái)井字架操作人員必須受統(tǒng)一指揮，確保6 臺(tái)井字形架體同時(shí)啟動(dòng)。

5.5 正式提升

1）提升過程中必須保證6 臺(tái)井字形架體同步提升。

2）提升速度控制在1 mm/s，即60 mm/min，預(yù)計(jì)約3 h從2 m提升至12 m高度。

3）提升過程中觀察各種參數(shù)變化情況，如水平位移、提升標(biāo)高、鋼絲繩松緊度等。當(dāng)提升至10 m左右高度時(shí)，將下面一道纜風(fēng)繩設(shè)置好。同時(shí)派專人用經(jīng)緯儀對(duì)架體的垂直度及有無變形作現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控（圖3）。

4）水平牽引：由于網(wǎng)架吊裝前位置整體向東偏移700 mm，所以為了使吊裝到柱頂（12 m）時(shí)，網(wǎng)架正好就位于柱頂，需要采用2 臺(tái)水平牽引倒鏈來完成，倒鏈松緊度以提升過程中網(wǎng)架與立柱不碰為原則。

圖2 預(yù)提升階段實(shí)景

圖3 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架提升過程實(shí)景

5）就位：提升至12 m高度時(shí)要慢慢釋放牽引倒鏈應(yīng)力，使網(wǎng)架慢慢就位，直至焊接球下支座預(yù)留孔（4 個(gè)）與柱頂預(yù)埋螺栓位置吻合為止（圖4）。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安裝就位實(shí)景

6 結(jié)語

網(wǎng)架安裝方法有很多種，要選擇一種符合工程特點(diǎn)的方法尤為重要，要綜合考慮是否經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠等各種因素[5,6]。本工程采用6 臺(tái)井字形架體作為提升工具，將保持6 臺(tái)井字形架體的同步性作為過程控制關(guān)鍵點(diǎn)，順利地將網(wǎng)架準(zhǔn)確無誤就位于周邊獨(dú)立柱上。該方案的成功實(shí)施，為中國商飛基地內(nèi)其余工程的網(wǎng)架整體提升提供了一個(gè)很好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。