某總裝車間網(wǎng)架整體提升技術(shù)探析

盤洪玉 （長江精工鋼結(jié)構(gòu)（集團）股份有限公司，安徽 六安 237161）

0 前言

某總裝車間南北總長432.48m，東西向總寬144.48m，建筑面積58777.19㎡。主要負(fù)責(zé)汽車的內(nèi)飾、部件裝配、底盤裝配、總裝配、整車性能檢測、調(diào)試及返修等工作。

總裝車間屋蓋為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，平面軸網(wǎng)為1～19軸交A～G軸，平面尺寸為432.48m×144.48m，在 7軸和 13軸出設(shè)置伸縮縫。主體屋蓋方案設(shè)計采用正放四角錐雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，節(jié)點采用螺栓球（局部焊接球）形式。其中焊接空心球最大截面為WSR6022；螺栓球最大截面為BS300。支承形式為下弦層多點支承，支承點最大跨度為32m，支座形式選用平板壓力支撐，支座底標(biāo)高為9.600m。

1 鋼結(jié)構(gòu)安裝的重難點

①總裝車間網(wǎng)架平面尺寸144m×128m、144m×128m、144m×128m，跨度24m×24m、24m×28m，網(wǎng)格4m×4m。網(wǎng)架總重量約2300t。工期相較短，在較短的工期里需要完成的工程量相對較多。因此鋼屋蓋安裝方案的選擇是工期目標(biāo)能否按時完成的重要影響因素。

②每片網(wǎng)架分為兩個區(qū)片進行提升，每個區(qū)片配置24組提升架。每組提升架頂端配4只電動葫蘆，如何使每個提升點提升速度協(xié)調(diào)同步是鋼屋蓋整體提升的重難點。

③單個區(qū)片網(wǎng)架的提升面積約為9216m2，提升高度超過 9.6m，提升點距離最大為20m。在網(wǎng)架提升的全過程中，如何對桿件應(yīng)力及結(jié)構(gòu)變形的實時監(jiān)控是本工程的重難點之一。

④網(wǎng)架卸載過程是使屋蓋網(wǎng)架緩慢協(xié)同空間受力的過程，此間，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的內(nèi)力重分布，并逐漸過渡到設(shè)計狀態(tài)，因此，網(wǎng)架卸載工作至關(guān)重要。確定合理的卸載順序和正確的卸載措施以確保網(wǎng)架安全落位是本工程的重難點。

2 總裝車間網(wǎng)架提升施工技術(shù)

2.1 總裝車間網(wǎng)架施工方案的選擇

本工程網(wǎng)架面積較大，項目場地較為平整。結(jié)合本工程的特點。綜合分析各種施工方案對工程的工期、質(zhì)量、安全和造價的影響。最終選定采用網(wǎng)架地面拼裝整體提升的施工技術(shù)。本施工技術(shù)的主要優(yōu)點有：與采用高空散拼的施工方案對比，避免搭建滿堂腳手架和高空操作平臺，且高空散拼大大增加的工人的施工安全的隱患；與采用機械分片吊裝的施工方案對比，整體提升方案受力狀態(tài)較為合理，且最大限度的較少了在空中操作的部分。

2.2 網(wǎng)架提升方案施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→放線定位→擱置下弦球→調(diào)整下弦球標(biāo)高→組裝下弦→組裝上弦、腹桿→檢查→校正→焊接→無損檢測→補漆→驗收→提升→補桿→焊接→無損檢測→補漆→最終驗收

①在施工現(xiàn)場進行初步放線，確定每個交叉點的地面上的相應(yīng)位置，用磚找平。

②拼裝順序：依據(jù)施工圖紙，每個區(qū)從邊軸線起步，起步完成后向三個方向擴展拼裝，拼裝完成后進行提升。

③校核：拼裝結(jié)束后復(fù)核尺寸，縱橫向長度不得超過L/2000且不大于±30mm。

④終焊：焊接順序與拼裝順序相同。

⑤驗收：檢查軸線尺寸，誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)即可準(zhǔn)備整體提升網(wǎng)架。

2.3 網(wǎng)架的拼裝過程

2.3.1 網(wǎng)架構(gòu)件的分類及吊裝

針對網(wǎng)架安裝進度計劃，將安裝時所需的焊接球及螺栓球，構(gòu)件分批劃分出來，在地面拼裝成小的椎體單元，安裝時利用汽車吊吊至網(wǎng)架安裝面施工。

2.3.2 拼裝順序及方法

為確保拼裝精度，網(wǎng)架拼裝應(yīng)按照由中間向四周擴散方案進行拼裝，拼裝過程應(yīng)嚴(yán)格遵循“小拼→中拼→大拼”的原則進行。拼裝應(yīng)從中間開始，向兩邊對稱進行。先組裝成小立體單元。組裝順序：下弦鋼球→下弦桿→上弦鋼球→斜腹桿→上弦桿，然后依上述順序向兩邊對稱安裝。

安裝順序表如表1。

2.4 網(wǎng)架整體提升

圖1 地面拼裝完成后

表1

表2

總裝車間按照7軸和13軸伸縮縫位置將屋面分成三個區(qū)，1-7軸為W J-1，7-13軸為 W J-2，13-19軸為W J-3，每個區(qū)又均分成兩片網(wǎng)架進行提升。以1-7軸屋面網(wǎng)架W J-1為例進行說明，W J-1分為1-4軸和4-7軸兩片進行吊裝，每片網(wǎng)架設(shè)置24組提升架。首先在拼裝區(qū)域內(nèi)將網(wǎng)架拼裝焊接成整體，網(wǎng)架拼裝完成后，開始整體提升網(wǎng)架，提升50～100㎝后靜置12小時，觀察各部位受力狀況，特別是提升架底部、捆綁繩索位置網(wǎng)架是否有變形等，確認(rèn)后繼續(xù)提升至預(yù)定標(biāo)高(比預(yù)埋件支座位置高50～100mm)，在提升時及時檢查各點的提升速度，確保網(wǎng)架提升的同步性，為保證網(wǎng)架提升的同步性，本工程采用電動葫蘆集成系統(tǒng)進行控制，該系統(tǒng)可將所有電動倒鏈集成到一個控制箱控制，從而保證提升時受力的安全性及同步性；水平移動網(wǎng)架至柱頂上方，然后將網(wǎng)架輕輕落在柱頂上，焊接支座，至此網(wǎng)架安裝完成。

網(wǎng)架提升施工的流程如表2所示。

2.5 網(wǎng)架整體提升仿真模擬

本工程采用電動葫蘆集成系統(tǒng)進行控制。但是由于網(wǎng)架提升面積比較大，提升點較多，如何保證提升時受力的安全性及同步性是本工程重點。

由于在各個提升點位置處的桿件不盡相同，且在提升過程中的各個桿件的受力情況亦未可知。故有必要進行仿真模擬分析。本工程擬采用m idas Gen程序進行施工階段有限元分析。網(wǎng)架桿件采用梁單元進行建模。網(wǎng)架提升計算模型如圖2。

2.5.1 網(wǎng)架仿真分析

①sLCB1荷載組合下，各提升點的反力：圖 3（單位：kN）,其中提升點最大的反力為187kN。

圖2 WJ-1仿真計算模型

圖3 提升點反力圖

圖4 提升過程的變形

②提升過程中網(wǎng)架的變形：圖四（單位：mm），其中最大變形為 6.4mm。

③網(wǎng)架綜合應(yīng)力比：表3（網(wǎng)架主要桿件的最大應(yīng)力比）。

由表3可知各桿件替換以后綜合應(yīng)力比均小于1，最大應(yīng)力均小于設(shè)計強度，故滿足提升要求。

2.6 網(wǎng)架提升過程中的技術(shù)要求

網(wǎng)架提升分為試提升和正式提升兩個階段，必須先對吊具進行仔細(xì)的檢查確定無誤后方可進行提升。在提升時，網(wǎng)架離開組裝平臺50～100cm為第一階段，現(xiàn)場兩名副指揮應(yīng)認(rèn)真檢查提升架的受力狀況，檢查提升架地基是否有下沉現(xiàn)象，提升用的倒鏈?zhǔn)芰κ欠窬鶆?，纜風(fēng)繩與提升架的連接卡扣是否有松動現(xiàn)象等。同時，應(yīng)檢查網(wǎng)架邊緣與混凝土結(jié)構(gòu)是否有相碰的地方，若存在相碰的地方應(yīng)及時采用水平向倒鏈進行調(diào)整，調(diào)整完成后才能繼續(xù)向上提升。

表3

在第一步試提升成功后，應(yīng)觀察12小時，對吊具及網(wǎng)架的受力情況進行詳細(xì)的檢查，確定沒有問題后方可進行正式提升。

第二步的正式提升以50cm為一階段，檢查員要隨時檢查網(wǎng)架以及提升架的受力狀況，并隨時進行調(diào)整。

網(wǎng)架提升時要保證做到同步，通過觀察控制箱集成系統(tǒng)電子顯示屏查看各吊點的提升速度，嚴(yán)格控制各吊點之間的高差不能過大。

為保證網(wǎng)架提升的平衡，所有電動葫蘆集成到一個控制器，保證所有吊點同步提升。同時，應(yīng)在每一組提升架上設(shè)置刻度，并在網(wǎng)架上懸掛線錘，觀察網(wǎng)架提升的速度，以控制網(wǎng)架提升的統(tǒng)一。

網(wǎng)架在提升到設(shè)計的標(biāo)高后，必須將所有吊點組銷死，防止在高空對接中吊點松動。

網(wǎng)架吊裝就位后，進行網(wǎng)架初調(diào)，初調(diào)后方能進行下道工序的安裝及焊接。

網(wǎng)架分片位置高空補裝，利用25t汽車吊進行高空散裝，由中心向兩邊同時進行。

網(wǎng)架整體焊接結(jié)束后，對網(wǎng)架進行調(diào)整就位，將網(wǎng)架落實并固定在支座上。

提升控制測量：由于鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架分片提升，此部分的測量要與提升密切配合，在提升過程中，由于提升架位置固定，以提升架的位置作為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架水平位置控制的參照點，時刻監(jiān)測網(wǎng)架桿件與提升架的水平距離，防止網(wǎng)架的水平位置產(chǎn)生過大偏差。同時，在提升架上固定標(biāo)尺作為網(wǎng)架提升高程控制的依據(jù)，如提升過程中某一提升架處提升速度產(chǎn)生了較大偏差，必須及時予以糾正。

提升過程的監(jiān)測：作用是驗證設(shè)計的合理性及結(jié)構(gòu)和安裝過程的安全性，其特點監(jiān)測精度高，需進行精密變形監(jiān)測。采用全站儀對鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架進行三維變形觀測。變形監(jiān)測的目的是為了及時反映出被監(jiān)測物體的實時狀態(tài)，預(yù)測其發(fā)展趨勢，為相關(guān)操作人員提拱信息反饋，確保鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架在施工過程的安全性。

3 結(jié)論

本工程總裝車間網(wǎng)架的提升方案大大縮短了施工工期，保證工程能在合同期限內(nèi)完成施工。同時也最大限度的減少了網(wǎng)架在高空拼裝的部分，降低了工人在高空作業(yè)時的安全隱患。本文結(jié)合工程場地條件、施工措施，并從施工工期和施工安全等對維度進行比較分析，最后對網(wǎng)架拼裝和網(wǎng)架提升過程的技術(shù)措施進行了闡述，可為類似工程提供。