空間曲面大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋頂升拼裝施工技術

唐春林 王小輝 毛鵬華 劉 洋

中冶（上海）鋼結構科技有限公司 上海 200941

對于跨度大、拱度高的空間曲面鋼網(wǎng)架結構地面原位拼裝施工，采用常規(guī)的拼裝方法需要設置大量的臨時支撐措施，不僅施工措施量大，而且存在大量的高空拼裝作業(yè)，現(xiàn)場拼裝難度、高空作業(yè)安全風險、施工成本也隨之增加。此類復雜結構形式的鋼網(wǎng)架結構地面拼裝施工，若結合頂升施工工藝，利用頂升標準節(jié)支架作為臨時支撐，不僅可以降低現(xiàn)場網(wǎng)架結構拼裝高度和施工難度，也節(jié)省了大量的拼裝措施材料，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。

1 工程概況

宜昌三峽機場改擴建工程T2 航站樓主體結構采用鋼筋混凝土框架結構和大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋結構，航站樓屋面全長340m，寬111.5m。鋼屋蓋為空間曲面造型變化、正交正放的螺栓球和焊接球混合節(jié)點鋼網(wǎng)架結構，網(wǎng)架結構厚度為2.5m，網(wǎng)格尺寸為3m×3m，屋蓋最高點標高約為29.0m，最低點標高約19.8m，航站樓屋蓋整體效果圖如圖1 所示。

圖1 宜昌三峽機場效果圖

2 工程特點及難點

（1）本工程鋼網(wǎng)架屋蓋呈中間高、兩側低的空間曲面造型，屋蓋最高點和最低點高差約為7.2m，鋼網(wǎng)架在地面原位頂升拼裝施工難度大。

（2）由于在地面頂升拼裝的鋼網(wǎng)架為不規(guī)則單元模塊，且平面面積較大，頂升點位置選擇和結構形式設計至關重要。

（3）鋼網(wǎng)架拼裝單元模塊最大頂升高度約6.5m，網(wǎng)架在頂升過程中要保證各臺千斤頂處于垂直狀態(tài)，且同步上升，頂升標準節(jié)支架與網(wǎng)架結構需要拉結纜風，確保網(wǎng)架在頂升過程中的整體穩(wěn)定性。

3 頂升拼裝施工技術

3.1 施工思路

本工程鋼網(wǎng)架屋蓋最高點和最低點高差為7.2m，現(xiàn)場原位拼裝時選用頂升擴大拼裝單元的施工方法。首先選擇網(wǎng)架拼裝單元的跨中網(wǎng)格起步開始拼裝，然后在起步拼裝單元網(wǎng)格上對稱設置頂升點，利用液壓頂升千斤頂、頂升標準節(jié)支架、電腦同步控制系統(tǒng)等頂升設備，將拼裝完成的網(wǎng)架單元網(wǎng)格同步向上頂升，達到規(guī)定的標高后暫定頂升，依次由中間向兩側擴大拼裝單元網(wǎng)格，直到拱形網(wǎng)格拼裝最低點和混凝土樓層面的凈距離不足以滿足網(wǎng)格拼裝高度時為止。在兩側新拼裝完成的網(wǎng)格上設置新的頂升點，安裝頂升設備，將拼裝完成的網(wǎng)架單元繼續(xù)向上頂升，兩側同時進行擴大拼裝單元，直到網(wǎng)架頂升到要求標高，網(wǎng)架整體拼裝完成。

3.2 頂升拼裝工藝流程

鋼網(wǎng)架頂升拼裝工藝流程如圖2 所示。

圖2 頂升拼裝工藝流程

3.3 起步單元拼裝

鋼網(wǎng)架頂升拼裝時，起步拼裝單元應選擇中間拱度最高的網(wǎng)格，將網(wǎng)架拼裝高度降至地面最低位置。本工程選擇跨中8 個網(wǎng)格作為起步拼裝單元，依次由中間向兩側拼裝起步單元網(wǎng)格。起步拼裝單元網(wǎng)格拼裝時，在下弦球節(jié)點設置臨時圓管支撐，保證網(wǎng)格在拼裝過程中的穩(wěn)定性。網(wǎng)架起步拼裝單元如圖3、圖4 所示。

圖3 網(wǎng)架起步單元拼裝平面圖

圖4 網(wǎng)架起步單元拼裝立面圖

3.4 頂升點設計

為了保證網(wǎng)架拼裝單元在頂升過程中的穩(wěn)定性和安全性，頂升點位置和數(shù)量應根據(jù)網(wǎng)架拼裝單元的面積大小對稱均布設置。頂升點位置盡可能設置在混凝土梁上，當頂升點設置在樓面板上時，應設置H 型鋼轉換梁，將頂升反力通過轉換梁傳到混凝土梁。頂升點布置示意圖如圖5所示。

圖5 頂升點布置示意圖

本工程鋼網(wǎng)架為正交正放的網(wǎng)格結構形式，頂升點上部結構設置H400×400 型鋼橫梁，H 型鋼橫梁通過圓管立柱與上弦球焊接固定，H 型鋼橫梁跨中位置設置頂升標準節(jié)支架。頂升點底部設置底座，用于放置液壓頂升千斤頂，底座采用H100×100 型鋼制作，截面為1.5m×1.5m。頂升點上部結構示意圖如圖6 所示，頂升點底部底座如圖7 所示。

圖6 頂升點上部結構示意圖

圖7 頂升點底部底座

3.5 頂升設備介紹

頂升設備主要包括液壓泵源系統(tǒng)、電腦同步控制及傳感檢測系統(tǒng)、液壓頂升千斤頂及頂升標準節(jié)支架等。

（1）液壓泵源系統(tǒng)采用超高壓63MPa 泵站，一臺泵站通過比例同步閥可為10 臺100T 自鎖式千斤頂提供動力。電腦同步控制及傳感檢測系統(tǒng)通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓頂升過程及相關數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。頂升控制系統(tǒng)架構及人機頁面如圖8 所示。

圖8 頂升控制系統(tǒng)架構及人機頁面

（2）液壓千斤頂采用100t 自鎖式液壓千斤頂，起重能力為100t，高度為1.7m，行程1.2m。千斤頂通過螺栓與下部底座連接固定。液壓千斤頂及底部連接示意圖如圖9 所示。

圖9 液壓千斤頂及底部連接示意圖

（3）頂升支架借鑒了塔吊的設計理念，采用圓管結構，以0.9m 為一個標準節(jié)，三個為一組，形成三角形穩(wěn)定結構體系，標準節(jié)與標準節(jié)間的連接采用螺栓連接，拆卸十分方便。頂升標準節(jié)支架示意圖如圖10 所示。

圖10 頂升標準節(jié)支架示意圖

3.6 頂升拼裝

頂升設備安裝完成，經(jīng)調試無誤后，將起步拼裝單元網(wǎng)格同步向上頂升1.4m 后暫定，兩側同時向外擴大拼裝4 個單元網(wǎng)格。網(wǎng)格拼裝完成后，在新的頂升點位置安裝橫梁、標準節(jié)支架、千斤頂、底座等頂升設備。重復上述步驟，將起步拼裝單元網(wǎng)格依次累積向上頂升7.25m。鋼網(wǎng)架頂升拼裝平面示意圖如圖11 所示，鋼網(wǎng)架在頂升過程中依次向兩側擴大拼裝單元網(wǎng)格，直到鋼網(wǎng)架頂升到要求標高，兩側網(wǎng)格拼裝完成，鋼網(wǎng)架頂升拼裝立面示意圖如圖12 所示。鋼網(wǎng)架在頂升過程中要保證各臺千斤頂同步頂升，并做好監(jiān)測。鋼網(wǎng)架頂升同步監(jiān)測如圖13 所示。

圖11 鋼網(wǎng)架頂升拼裝平面示意圖

圖12 鋼網(wǎng)架頂升拼裝立面示意圖

圖13 鋼網(wǎng)架頂升同步監(jiān)測

3.7 安全保障措施

（1）在頂升前組織所有施工人員進行安全技術交底。

（2）在頂升前，網(wǎng)架結構拉設纜風，網(wǎng)架和頂升支架之間拉設倒鏈，并對機具、鋼絲繩、倒鏈等進行質量隱患排查。

（3）頂升前對鋼結構及液壓系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)鋼結構件有脫焊、裂縫等損傷或液壓系統(tǒng)有泄漏，必須停機整修后方可再進行安裝。

（4）頂升作業(yè)時應劃定危險區(qū)域，掛設安全標記，加強安全警戒。

（5）參與作業(yè)的人員必須持證上崗；進入施工現(xiàn)場必須遵守施工現(xiàn)場各項安全規(guī)章制度。

（6）網(wǎng)架和頂升支架在每次頂升結束后，要將網(wǎng)架和塔架都用倒鏈拉緊，以防網(wǎng)架因風力等外力影響發(fā)生晃動。若在頂升期間，有風力大于10.8m/ s 的大風，除上述措施外，四角要另加倒鏈直接拉緊，電源拉閘。

（7）在頂升過程中，要安排專人進行安全巡視，重點巡視纜風繩的受力有無變化，以及現(xiàn)場有無非正常聲音，發(fā)現(xiàn)問題，及時報告頂升指揮長。

（8）工人進入現(xiàn)場戴好安全帽，在2m 以上高空必須正確使用經(jīng)試驗合格的安全帶。一律穿膠底防滑鞋和工作服上崗。

倒鏈和纜風拉設示意圖如圖14 所示。

圖14 倒鏈和纜風拉設示意圖

4 結語

空間曲面大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋頂升拼裝施工技術成功應用宜昌三峽機場改擴建工程項目鋼網(wǎng)架屋蓋施工，為工程項目的順利實施提供了有力的技術支撐，加快了現(xiàn)場施工進度，節(jié)省了施工措施材料，降低了施工成本，取得了較好的經(jīng)濟效益。此外，鋼網(wǎng)架拼裝所用的臨時措施材料采用成品標準件，減少了現(xiàn)場切割、焊接工作量，降低了大氣污染程度，切實做到了綠色環(huán)保施工。