跨度近100 米網(wǎng)架與桁架組合屋蓋分兩次提升的施工技術(shù)分析

鐘逸晨 于康 史磊 鄭曉烽 張報成 孫波

1.工程概況

某機(jī)庫項(xiàng)目屋蓋結(jié)構(gòu)形式為三邊支承一邊開口（機(jī)庫大門），開口邊設(shè)置大門桁架。機(jī)庫跨度97m，進(jìn)深80m，屋蓋采用兩層斜放四角錐網(wǎng)架，此部分鋼結(jié)構(gòu)最大安裝標(biāo)高為+30.00m。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、現(xiàn)場安裝條件以及提升工藝的要求，鋼結(jié)構(gòu)提升范圍為結(jié)構(gòu)的1～13 軸線×E～P 軸線之間，大門桁架自身高度為7.53m～9.00m，提升高度約為24m，屋蓋和附屬結(jié)構(gòu)（檁條、馬道、大門墻架、吊車軌道等）提升總重量為701t。

2.關(guān)鍵施工技術(shù)

本工程網(wǎng)架部分與桁架部分屋蓋高度不一，采用傳統(tǒng)一次性整體提升技術(shù)需要先將網(wǎng)架與桁架組合屋蓋在地面上拼裝成整體，難度較大。綜合考慮后，決定采用分兩次提升的施工方案。先將網(wǎng)架部分屋蓋在地面上拼裝成整體，然后進(jìn)行第一次提升，提升至3.0m高度后，暫停提升，將網(wǎng)架部分屋蓋與桁架部分屋蓋進(jìn)行對接，形成整體后進(jìn)行第二次整體提升。

2.1 提升吊點(diǎn)布置

圖1 屋蓋平面布置圖

圖2 屋蓋正立面圖

圖3 屋蓋側(cè)立面圖

根據(jù)屋蓋平面布置圖（圖1），同時綜合考慮組合屋蓋支座位置、第一次提升所覆蓋范圍（圖4）、第二次提升所覆蓋范圍、常用液壓提升器型號及功率，預(yù)估提升吊點(diǎn)所需數(shù)量。布置提升吊點(diǎn)時盡可能地利用組合屋蓋支座，并使每臺液壓提升器受載均勻。綜合考慮后，共設(shè)置12 組吊點(diǎn)，其中，10 組吊點(diǎn)設(shè)置在屋蓋支座上（如圖5 中吊點(diǎn)D01～D10 所示），另2 組吊點(diǎn)第一次提升時設(shè)置在臨時吊點(diǎn)支撐架上（如圖5 中吊點(diǎn)D11、D12 所示），第二次提升前移至桁架所在的屋蓋支座上（如圖6 中吊點(diǎn)D13、D14所示）。

圖4 屋蓋提升區(qū)域示意圖

圖5 屋蓋第一次提升吊點(diǎn)平面布置圖

圖6 屋蓋第二次提升吊點(diǎn)平面布置圖

圖7 第一提升平臺1 模型

圖8 第二提升平臺2 模型

圖9 臨時吊點(diǎn)支撐架模型

2.2 提升平臺設(shè)置

根據(jù)提升吊點(diǎn)及屋蓋支座設(shè)計提升平臺。提升平臺將液壓提升器與屋蓋支座固定在一起，根據(jù)液壓提升器與屋蓋支座的相對位置不同，分為網(wǎng)架區(qū)域吊點(diǎn)使用的第一提升平臺1 與桁架區(qū)域吊點(diǎn)使用的第二提升平臺2。第一提升平臺～D10，第二提升平臺2 適用吊點(diǎn)D13、D14。

2.3 臨時吊點(diǎn)支撐架設(shè)置

臨時吊點(diǎn)支撐架作為第一次提升過程中的提升支座，需給液壓提升器足夠的反力。臨時吊點(diǎn)支撐架適用吊點(diǎn)D11、D12。

2.4 有限元分析

采用有限元計算軟件對被提升屋蓋及第一提升平臺1、第二提升平臺2、臨時吊點(diǎn)支撐架進(jìn)行有限元分析[1]。被提升屋蓋及第一提升平臺1、第二提升平臺2、臨時吊點(diǎn)支撐架采用通用有限元分析軟件MIDAS/Gen 進(jìn)行仿真計算與分析[2]，節(jié)點(diǎn)采用ANSYS 進(jìn)行仿真計算與分析，確保分析結(jié)果，包括按上述提升吊點(diǎn)布置時被提升屋蓋提升時的最大應(yīng)力比、最大變形，第一提升平臺1、第二提升平臺2、臨時吊點(diǎn)支撐架的最大應(yīng)力比、最大剪應(yīng)力比、最大變形等數(shù)據(jù)等能滿足提升要求和規(guī)范要求[3]。

2.5 分兩次提升屋蓋

網(wǎng)架部分屋蓋在地面上拼裝成整體提升單元，利用屋蓋支座（混凝土柱）和臨時吊點(diǎn)支撐架設(shè)置提升吊點(diǎn)，在提升單元與提升吊點(diǎn)對應(yīng)的位置安裝輔助吊具[4]，安裝液壓提升器。

圖10 屋蓋第一次提升前立面圖

圖11 屋蓋第一次提升后立面圖

圖12 屋蓋第二次提升后立面圖

圖13 組合屋蓋整體提升完成

調(diào)試液壓提升系統(tǒng)，進(jìn)行試提升，試提升無問題后，開始第一次提升，將網(wǎng)架部分屋蓋整體提升3.0m 高度，暫停提升，網(wǎng)架部分屋蓋與大門桁架對接[5]。網(wǎng)架部分屋蓋與大門桁架部分屋蓋形成整體后，兩個臨時吊點(diǎn)支撐架上的液壓提升器卸載，將兩臺液壓提升器轉(zhuǎn)移到大門桁架兩端第二提升平臺2 上，大門桁架兩端液壓提升器加載，完成組合屋蓋受力體系轉(zhuǎn)換。

拆除2 個臨時吊點(diǎn)支撐架。開始第二次提升，將組合屋蓋整體提升至設(shè)計安裝位置，補(bǔ)裝剩余后補(bǔ)桿件。結(jié)構(gòu)形成整體受力后，液壓提升器卸載，拆除提升設(shè)備及臨時措施，完成組合屋蓋結(jié)構(gòu)安裝[6]。

3.結(jié)論

綜上所述，網(wǎng)架與桁架組合屋蓋采用兩次提升施工技術(shù)應(yīng)用效果較好，提升過程順利。由于提前采用了有限元分析軟件對組合屋蓋分兩次提升的施工過程進(jìn)行仿真計算與分析，提升過程中提升平臺、臨時吊點(diǎn)支撐架、輔助吊具、屋蓋提升單元等變形均滿足規(guī)范要求，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本文通過介紹提升過程中的關(guān)鍵難點(diǎn)，為今后類似的組合屋蓋提升提供幫助。