簡(jiǎn)析屋蓋網(wǎng)架工程施工方案
——整體頂升技術(shù)

江慶濱

0 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是以多根桿件按照一定規(guī)律組合而成的網(wǎng)格狀高次超靜定結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在第二次世界大戰(zhàn)之前就在歐洲出現(xiàn)，而真正大規(guī)模應(yīng)用則是在戰(zhàn)后。當(dāng)時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以其工廠(chǎng)制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝、施工方便、節(jié)約勞力等優(yōu)點(diǎn)在不少場(chǎng)合取代了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。首先網(wǎng)架能起空間作用，其剛度和整體性?xún)?yōu)于一般平面結(jié)構(gòu)，且具有優(yōu)異的抗震特性；其次，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)制作安裝比較方便，可進(jìn)行定型化工業(yè)化的施工。

在我國(guó)，第一個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是1964 年用于上海師范學(xué)院球類(lèi)館的屋蓋上，這個(gè)以角鋼焊成31.5m×40.5m 大小的網(wǎng)架，掀起了中國(guó)空間結(jié)構(gòu)發(fā)展史上新的一頁(yè)。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已遍布全國(guó)各地，成為屋蓋結(jié)構(gòu)的一種主要形式。

由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工比一般平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此它在拼裝成整體之前還不能起空間作用，所以網(wǎng)架在大跨度體育館逐漸推廣之后，在施工中曾采用了多樣的安裝技術(shù)方法，并創(chuàng)造了一系列具有中國(guó)特色的安裝技術(shù)。如上海體育館就地拼裝、整體起吊、高空移位安裝方法，20 世紀(jì)70 年代出現(xiàn)了分條制作，高空滑移拼裝，就地拼裝、整體提升等安裝方法。這些方法的改進(jìn)與創(chuàng)新，對(duì)進(jìn)一步在大、中跨度屋蓋上推廣應(yīng)用網(wǎng)架起到了有力的推動(dòng)作用。20 世紀(jì)80 年代，唐山經(jīng)受地震災(zāi)害重建時(shí)，考慮到網(wǎng)架有優(yōu)于一般平面結(jié)構(gòu)的抗震性能。在唐山齒輪廠(chǎng)聯(lián)合廠(chǎng)房、唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛廠(chǎng)、客車(chē)總裝車(chē)間等工程中都采用了上萬(wàn)平方米的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代，工業(yè)廠(chǎng)房中大面積的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更是屢見(jiàn)不鮮，其規(guī)模也迅速增大。

隨著我國(guó)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)在大跨度網(wǎng)架安裝施工中采用了多種安裝方法，并創(chuàng)造了一些具有世界先進(jìn)水平的安裝技術(shù)，網(wǎng)架安裝技術(shù)大致可分為整體吊裝法、整體提升法、整體頂升法、高空滑移法、高空散裝法，分塊安裝法等幾種。在當(dāng)代網(wǎng)架安裝工程中，整體頂升法較其他技術(shù)方法就綜合性能方面而言，是最具創(chuàng)新性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全快捷的方法之一，并得到了廣泛應(yīng)用和推廣，且取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)以新疆準(zhǔn)東五彩灣北二電廠(chǎng)1 號(hào)2 號(hào)機(jī)組主廠(chǎng)房配套工程-汽車(chē)卸煤溝屋蓋網(wǎng)架安裝工程為案例，簡(jiǎn)析網(wǎng)架整體頂升技術(shù)在實(shí)際工程中的成功應(yīng)用，為以后類(lèi)似相關(guān)工程施工及安裝方法創(chuàng)新提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒意義。

1 工程概況

圖1 汽車(chē)卸煤溝平面布置示意圖

2 方案概述

本屋蓋平板網(wǎng)架工程跨度大且場(chǎng)地平整、寬闊，采用整體頂升方法較其他施工方法更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，網(wǎng)架、檁托安裝等絕大部分工作都可以在地面完成，可以更好地保證工程安全和質(zhì)量。

總體安裝思路：該工程結(jié)構(gòu)形式為螺栓球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，結(jié)構(gòu)變厚度找坡，安裝采用地面拼裝整體頂升施工方案。網(wǎng)架地面拼裝時(shí)，與柱相碰位置桿件暫不拼裝，然后將頂升設(shè)備按照方案指定位置安裝到位，頂升點(diǎn)設(shè)置在網(wǎng)架上弦節(jié)點(diǎn)。先試頂升，經(jīng)對(duì)地基變形及網(wǎng)架變形情況檢測(cè)無(wú)誤后，再整體頂升，直至頂升至設(shè)計(jì)高度。然后將未拼裝桿件進(jìn)行安裝（稱(chēng)之為封邊、封柱頭），安裝緊固后卸載。

3 施工技術(shù)參數(shù)及工況分析

3.1 技術(shù)參數(shù)

頂升架為格構(gòu)式支撐架，截面立柱軸線(xiàn)尺寸1m×1m，設(shè)計(jì)承重量72t/組；頂升液壓油缸頂升速度0.77m/15min，行程770mm/次，承載能力50t，自鎖壓力80t，工作時(shí)配位移傳感器；采用電腦控制（設(shè)定一個(gè)最大高低差值）確保頂升同步；采用25t 汽車(chē)吊，即可滿(mǎn)足施工要求。

3.2 工況分析

（1）反力驗(yàn)算：本工程共設(shè)置28 個(gè)頂升點(diǎn)，利用MST 進(jìn)行分析驗(yàn)算，反力圖如圖2 所示。

圖2 頂升點(diǎn)反力圖（單位kN）

（2）頂升點(diǎn)對(duì)應(yīng)千斤頂型號(hào)（50t）及負(fù)載率，滿(mǎn)足頂升要求。

4 頂升前準(zhǔn)備工作

（1）頂升設(shè)備基礎(chǔ)：600mm 厚級(jí)配碎石夯實(shí)平整，地基承載力應(yīng)≥120kPa，上面鋪設(shè)2000mm×2000mm×20mm 厚鋼板，將頂升架放置在鋼板上，并與鋼板連接，可用頂升架底部的調(diào)節(jié)螺栓微調(diào)，使頂升架保持垂直。

（2）地錨制備：地錨為在一個(gè)寬0.8m、深1.5m 的坑內(nèi)埋置并纏繞纜風(fēng)繩（其兩端露出地面采用花籃螺絲連接）的φ114×6mm 的鋼管，并用素土填埋夯實(shí)整平。

（3）關(guān)鍵設(shè)備：主控電腦、液壓站、電箱、液壓油缸（千斤頂）、頂升架。

“ 哪兒有什么綁架?！苯淌诘椭^說(shuō)道，“那個(gè)叫杰克的男孩兒現(xiàn)在很好，就住在我后來(lái)租的公寓里，和我們的學(xué)校只有一街之隔。”

5 整體頂升施工方法

5.1 工藝流程

網(wǎng)架拼裝支撐點(diǎn)安裝→網(wǎng)架地面拼裝→頂升架安裝→試頂升→正式頂升→補(bǔ)裝桿件→卸載。

首先試頂升（宜早晨進(jìn)行），啟動(dòng)泵站使千斤頂同步上升100mm，停止頂升放置12h，根據(jù)各點(diǎn)沉降情況，及時(shí)調(diào)整支撐點(diǎn)標(biāo)高，使頂升點(diǎn)處在設(shè)計(jì)的高差上，保證頂升架安全，檢查網(wǎng)架無(wú)彎曲。然后同步頂升100mm，測(cè)量各頂升點(diǎn)是否同步上升。再次檢查高壓油管、數(shù)據(jù)線(xiàn)是否正常，確認(rèn)一切正常后方可進(jìn)入正式頂升。

5.2 具體施工步驟

（1）根據(jù)頂升點(diǎn)距地基高度，安裝頂升架及頂升油缸，頂點(diǎn)調(diào)整到適宜高度，啟動(dòng)泵站使千斤頂活塞同步上升100mm，檢查網(wǎng)架和頂升架的變形情況。

（2）靜置一定時(shí)間，檢查無(wú)異常后，將網(wǎng)架頂升至一定高度，先安裝方鋼斜撐，然后再頂升至設(shè)計(jì)高度，頂升過(guò)程中隨高度的增加，在頂升架四個(gè)邊角上設(shè)置纜風(fēng)繩（共8 道），每道纜風(fēng)繩上設(shè)置一個(gè)5t 倒鏈，以防止大風(fēng)及頂升基礎(chǔ)沉降造成網(wǎng)架水平位移，與地面的地錨可靠連接。

（3）將未裝桿件補(bǔ)齊，網(wǎng)架安裝完成。

（4）同步卸載千斤頂，每10mm 為一行程，每卸載一行程，檢查網(wǎng)架的變形情況，無(wú)異常方可將千斤頂按照行程脫離支撐球體，然后利用吊車(chē)將頂升架拆除。

5.3 頂升卸載程序

軸線(xiàn)調(diào)整到位，卸載過(guò)程需觀(guān)察主構(gòu)件的位置及其它狀況，確保安全的前提下，同步卸載。

針對(duì)不同結(jié)構(gòu)和支承情況，確定合理的卸載順序和正確的卸載措施，確保網(wǎng)架安全落位至關(guān)重要。網(wǎng)架卸載過(guò)程在卸載過(guò)程中，逐漸過(guò)渡到設(shè)計(jì)狀態(tài)，其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生較大的內(nèi)力重分布。因此，網(wǎng)架卸載工作必須是網(wǎng)架緩慢協(xié)同空間受力的過(guò)程。本工程頂升點(diǎn)的設(shè)計(jì)撓度基本一致，采用同步卸載方法。即28 個(gè)千斤頂同步降落，每次同步降落10mm，觀(guān)察網(wǎng)架及頂升設(shè)備是否有異?，F(xiàn)象。如一切正常再進(jìn)行第二個(gè)10mm 的降落。直至千斤頂與被頂升球節(jié)點(diǎn)脫離。在卸載過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制循環(huán)卸載時(shí)的每一級(jí)高程控制精度，設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)，監(jiān)測(cè)卸載全過(guò)程，并與計(jì)算結(jié)果對(duì)照，實(shí)行信息化施工管理。為此，要遵循以下原則：變形協(xié)調(diào)、卸載均衡；由中間向兩端，中心對(duì)稱(chēng)分級(jí)卸載；分區(qū)分階段按比例下降。

6 頂升檢測(cè)與控制措施

6.1 檢測(cè)內(nèi)容及要求

（1）重點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容：頂升架連接；地基、架體的沉降、垂直度情況；施工過(guò)程有無(wú)超載；頂升架、網(wǎng)架桿件變形情況。

（2）過(guò)程檢查內(nèi)容要求：①檢查網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)是否在其投影線(xiàn)上，如偏差大于20mm，需調(diào)整后再頂升；②檢查油缸底部的高度，保證其基本在同一水平位置，正負(fù)偏差不得超過(guò)20mm；③檢查液壓頂升是否有超載情況，如有超載必須停止頂升，查明原因并解決問(wèn)題后方可頂升；④檢查地基變形情況，如果變形過(guò)大需停止頂升，查明原因并解決問(wèn)題后方可頂升；⑤檢查網(wǎng)架桿件變形情況，如出現(xiàn)桿件彎曲，必須采取加固或更換措施后，方能繼續(xù)頂升。

6.2 主要控制措施

頂升架纜風(fēng)繩固定：設(shè)置纜風(fēng)繩Φ24 鋼絲繩，纜風(fēng)繩最終水平角度約為30°～60°，在網(wǎng)架頂升過(guò)程中纜風(fēng)繩始終處于張緊狀態(tài)，同時(shí)還要保持頂升支撐架四個(gè)方向與地錨纜風(fēng)繩的平衡。

網(wǎng)架纜風(fēng)繩設(shè)置：為防止網(wǎng)架在頂升過(guò)程中受風(fēng)力影響，確保網(wǎng)架在頂升過(guò)程中的穩(wěn)定性，應(yīng)在網(wǎng)架長(zhǎng)、短向各設(shè)置3道纜風(fēng)繩。纜風(fēng)繩一端固定在網(wǎng)架下弦球節(jié)點(diǎn)上，另一端通過(guò)倒鏈固定在砼柱腳位置。纜風(fēng)繩始終處于繃緊狀態(tài)，并在網(wǎng)架頂升過(guò)程中緩慢釋放。為防止網(wǎng)架在頂升過(guò)程中擺動(dòng)過(guò)大，頂升前應(yīng)在網(wǎng)架四周設(shè)置四個(gè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，并將四個(gè)控制點(diǎn)投影到地面上，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布置一臺(tái)經(jīng)緯儀，在經(jīng)緯儀視線(xiàn)范圍內(nèi)的網(wǎng)架相應(yīng)位置設(shè)置標(biāo)尺（線(xiàn)錘或鉛垂儀），頂升過(guò)程通過(guò)經(jīng)緯儀（鉛垂儀）觀(guān)測(cè)標(biāo)尺（線(xiàn)錘）的水平移動(dòng)距離，發(fā)現(xiàn)水平位移，即刻通知指揮人員停止頂升，通過(guò)鋼絲繩與手拉葫蘆將網(wǎng)架調(diào)整至原投影位置，使網(wǎng)架恢復(fù)垂直狀態(tài)后，方可繼續(xù)頂升。水平移動(dòng)距離的最大限值為頂升高度的0.4%。

7 計(jì)算書(shū)及驗(yàn)算

7.1 頂升架基礎(chǔ)地基承載力驗(yàn)算

已知條件：內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值：Fk=273kN；頂升架重量60kN，地基承載力特征值fak=120kp（碎石墊層地基承載力以第三方檢測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，為了計(jì)算方便此處以120KP 進(jìn)行計(jì)算）；頂升架底部墊2000mm×2000mm 鋼板；

驗(yàn)算持力層基底承載力為：

滿(mǎn)足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》公式要求。其公式為：

7.2 網(wǎng)架頂升架計(jì)算

頂升架經(jīng)MST 仿真驗(yàn)算分析，頂升點(diǎn)最大反力Rz=273KN，頂升架設(shè)計(jì)承載能力720KN。本工程頂升架承載能力滿(mǎn)足要求。

7.3 網(wǎng)架頂升點(diǎn)驗(yàn)算

網(wǎng)架頂升前應(yīng)對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算盡可能采用原始設(shè)計(jì)程序，計(jì)算時(shí)僅考慮網(wǎng)架自重和風(fēng)荷載。檢驗(yàn)是否出現(xiàn)超應(yīng)力桿件及頂升過(guò)程中的撓度是否在規(guī)范允許范圍內(nèi)。否則，應(yīng)調(diào)整頂升位置、超應(yīng)力桿件截面或增加頂升點(diǎn)，直至滿(mǎn)足要求為止。本工程共用28 組頂升支架進(jìn)行頂升，采用MST 軟件進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算無(wú)超應(yīng)力桿件，滿(mǎn)足要求。

7.4 網(wǎng)架纜風(fēng)繩計(jì)算

按照9 級(jí)風(fēng)計(jì)算纜風(fēng)繩的反力，反力的合力為519.2kN，纜風(fēng)繩共設(shè)置24 根，網(wǎng)架的每個(gè)邊各設(shè)置6 根，按照6 根纜風(fēng)繩同時(shí)受力來(lái)抵抗風(fēng)荷載，纜風(fēng)繩的安全系數(shù)選用3.5 倍，選擇6×37 系列鋼絲繩，鋼絲繩的換算系數(shù)為0.82，則所需鋼絲繩的破斷拉力為

根據(jù)鋼絲繩的力學(xué)性能表，選擇公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1 700MPa，直徑為26mm 的鋼絲繩，實(shí)際破斷拉力為426.5kN＞369.4kN，滿(mǎn)足要求。

8 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)架整體頂升技術(shù)在本工程施工中得到了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了零安全事故、提質(zhì)保量、降低施工成本、文明施工的預(yù)期目標(biāo)，并得到了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評(píng)，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。整體頂升技術(shù)屬于新興的施工技術(shù)，與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，安裝更精確，工程質(zhì)量更好，安全更有保證，施工效率更高，具有很高的推廣價(jià)值。