劇場屋蓋桁架液壓提升施工技術(shù)

陳夢然 楊安杰 王浩

一、工程概況

某項(xiàng)目劇場屋蓋由縱向6榀平面桁架以及桁架間若干鋼梁組成，鋼屋蓋平面尺寸64m×37m，桁架兩端通過球鉸支座與混凝土柱頂相連，支座起始標(biāo)高32.9m（GHJ1-1）、36.625m（GHJ1-2）、32.815（GHJ1-3），屋蓋最高點(diǎn)39.270m。桁架跨度36m（GHJ1-1/2）、23.95m（GHJ1-3），凈高6～6.5m，桁架間距6～10m。桁架桿件形式為箱型，尺寸分別為口400×400×30×30～口850×500×40×40不等。

GHJ1-3下部有混凝土梁，不滿足提升條件，所以本提升專項(xiàng)方案，只針對GHJ1-1、GHJ1-2進(jìn)行編制。

GHJ1-1立面圖(重100.5噸)

桁架平面布置圖

GHJ1-2立面圖(重110.2噸)

二、提升技術(shù)方案

提升技術(shù)方案：屋蓋桁架GHJ1-1、GHJ1-2采用塔吊在地面進(jìn)行拼裝，拼裝完成后利用頂部設(shè)置的提升器單榀液壓提升到位，再與支座部分已安裝桿件焊接，同時(shí)補(bǔ)裝支座附近桿件后，再拆除補(bǔ)強(qiáng)桿，再最后拆除支座臨時(shí)固定鋼板及卸載提升器，完成結(jié)構(gòu)施工。

施工機(jī)械：拼裝機(jī)械，塔吊；根據(jù)桁架自重反力，GHJ1-1每個(gè)提升點(diǎn)反力408.4kN,共設(shè)2個(gè)提升點(diǎn)；GHJ1-2每個(gè)提升點(diǎn)反力456.8kN，共設(shè)2個(gè)提升點(diǎn)，共計(jì)4臺(tái)JG100型液壓提升器，倒運(yùn)兩次.

施工時(shí)機(jī)：鋼結(jié)構(gòu)樓座/池座后施工，滿足桁架在地面拼裝的要求。

施工順序：

提升吊點(diǎn)設(shè)置

提升立面圖

以最大提升反力位置的提升鋼絞線為例，簡單說明鋼絞線選用的計(jì)算過程?！吨匦徒Y(jié)構(gòu)和設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范》GB 51162-2016規(guī)定，鋼絞線抗拉強(qiáng)度為1860MPa，直徑15.24mm鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取自《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T5224。安全系數(shù)取2.0?？估瓘?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，提升反力最大標(biāo)準(zhǔn)值為466.1kN。單根鋼絞線的破斷拉力不小于260kN。

安全系數(shù)=260/（反力設(shè)計(jì)值/根數(shù)）=

所以鋼絞線抗拉強(qiáng)度滿足要求。

1.正式提升

通過同步提升及卸載落位控制方法，結(jié)合頂板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用“吊點(diǎn)油壓均衡、結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整、位移同步控制、順序就地卸荷”的方法，避免提升過程不穩(wěn)定，確保安全。

2.同步吊點(diǎn)設(shè)置

每個(gè)液壓升降機(jī)都配備了一個(gè)行程傳感器，實(shí)現(xiàn)提升。通過檢測信號(hào)及其在傳感器中的位移差值，利用計(jì)算機(jī)、泵源控制閥、液壓升降機(jī)、起重單元系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。

3.提升分級(jí)加載

正式吊裝前需進(jìn)行試吊，結(jié)合模擬工況的計(jì)算結(jié)果，觀察和監(jiān)控起重裝置、臨時(shí)起重措施和起重設(shè)備系統(tǒng)是否匹配，實(shí)現(xiàn)起重安全可靠。

根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算出的每個(gè)吊點(diǎn)的反作用力值，逐步加載起重裝置（試吊），逐漸增加每個(gè)吊點(diǎn)處液壓起重系統(tǒng)的油缸壓力，依次為20%、40%、60%、70%和80%；確認(rèn)所有零件正常后，繼續(xù)加載至90%、95%和100%，直到提升裝置與胎架完全分離。

每一級(jí)加載完成后，需要暫停，對上下吊點(diǎn)、液壓起重裝置的變形情況進(jìn)行檢查，同時(shí)復(fù)核主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果處在正常狀態(tài)，則進(jìn)行下一級(jí)加載。

分階段加載過程中，在即將離開胎架時(shí)，每個(gè)點(diǎn)的節(jié)奏可能存在不一致，離開地面的時(shí)間可能出現(xiàn)偏差，此時(shí)需要重點(diǎn)監(jiān)控各吊點(diǎn)的情況，保障平穩(wěn)離地，必要時(shí)進(jìn)行“單點(diǎn)吊”調(diào)整。

4.結(jié)構(gòu)離地檢查

起重裝置進(jìn)行預(yù)提升，離地高度為組裝好的胎架上方約200mm時(shí)，鎖緊固定，停留約12小時(shí)，對吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)、軸承系統(tǒng)和起重設(shè)備進(jìn)行全面檢查，書面形成檢查結(jié)果并反饋。所有的檢查如果都是正常的，就可以進(jìn)行正式提升了。

5.姿態(tài)檢測調(diào)整

各吊點(diǎn)的離地高度要進(jìn)行精準(zhǔn)定位，利用全站儀進(jìn)行測量各吊點(diǎn)相對高差，使其滿足設(shè)計(jì)要求，對于未滿足要求的吊點(diǎn)，利用起重裝置進(jìn)行調(diào)整，使其符合要求。

6.整體同步提升

按照調(diào)整后的各吊點(diǎn)高度作為起點(diǎn)，對位移傳感器進(jìn)行復(fù)位恢復(fù)。確定姿態(tài)在設(shè)計(jì)要求下進(jìn)行整體提升，最終達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高附近位置。

7.提升過程的微調(diào)

在達(dá)到設(shè)計(jì)高度附近后，需要進(jìn)行提升微調(diào)，使其滿足結(jié)構(gòu)安裝精度要求，這時(shí)需要將控制系統(tǒng)從自動(dòng)切換到手動(dòng)，并根據(jù)實(shí)際高度和設(shè)計(jì)高度的差異，利用液壓其提升系統(tǒng)進(jìn)行向上或向下調(diào)整，手動(dòng)調(diào)整的精度可控制在毫米級(jí)別。

8.提升就位

當(dāng)提升距離至設(shè)計(jì)標(biāo)高200mm時(shí)，先暫停提升，然后進(jìn)行微調(diào)，精確到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，此時(shí)需要先將液壓起重系統(tǒng)進(jìn)行懸掛，安裝后裝桿件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定。然后液壓起重系統(tǒng)設(shè)備開始同步降壓，降壓到實(shí)現(xiàn)鋼絞線完全放松；最后開始拆除液壓起重系統(tǒng)設(shè)備及相關(guān)臨時(shí)措施，即完成整體吊裝工作，實(shí)現(xiàn)提升就位。

被提升構(gòu)件到達(dá)指定位置后，豎向位置采用提升器去調(diào)整，水平位置采用千斤頂調(diào)整。將施工誤差在可控制范圍內(nèi)，不發(fā)生無法正常安裝的情況，如果誤差較大，用寬焊縫消納，寬度不超過規(guī)范最大允許值。

9.提升過程中的監(jiān)測

提升過程中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，安裝風(fēng)速儀測量實(shí)時(shí)風(fēng)速，風(fēng)力超過六級(jí)不得進(jìn)行提升作業(yè)。對各吊點(diǎn)的離地距離進(jìn)行檢測，通過全站儀測量出各吊點(diǎn)的相對高差。然后采用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備，調(diào)整提升單元各吊點(diǎn)高度，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

三、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

提升過程模擬采用空間有限元程序MIDAS/Gen仿真分析，臨時(shí)加固桿規(guī)格為口300×12：

1.荷載工況

恒荷載DL：主要為結(jié)構(gòu)自重，自重系數(shù)1.15；

2.荷載組合

標(biāo)準(zhǔn)荷載組合：1.0DL；基本荷載組合：1.2×1.4DL，其中1.2為動(dòng)力系數(shù)。

3.工況1：吊裝1#2#桁架，北部剪力墻外側(cè)鋼結(jié)構(gòu)未施工，荷載按照1.1G+1.4L考慮，活荷載考慮為單片桁架的重力和安裝時(shí)產(chǎn)生的偏心距，邊界條件按照在地下室一層底部處固接。

剪力墻內(nèi)力圖

結(jié)構(gòu)變形圖（mm）

開口剪力墻內(nèi)力最大值出現(xiàn)1號(hào)桁架柱子相連的剪力墻頂部，彎矩為264kN·m，剪力207 kN，最上面一層剪力墻軸力為256kN（從柱頂往下5米處）。結(jié)構(gòu)變形最大出現(xiàn)在1#2#桁架北側(cè)頂部，最大值為31mm，1#2#桁架南側(cè)頂部為14mm。

工況2：吊裝3#4#6#桁架，北部剪力墻外側(cè)鋼結(jié)構(gòu)已施工完畢，荷載按照1.1G+1.4L考慮，活荷載考慮為單片桁架的重力和安裝時(shí)產(chǎn)生的偏心距，邊界條件按照在地下室一層底部處固接。

剪力墻內(nèi)力圖

結(jié)構(gòu)變形圖（mm）

開口剪力墻內(nèi)力最大值出現(xiàn)1號(hào)桁架柱子相連的剪力墻頂部，彎矩為311kN·m，剪力256kN，最上面一層剪力墻軸力為265kN（從柱頂往下5米處）。結(jié)構(gòu)變形最大出現(xiàn)在1#2#桁架頂部，最大值為20mm。

四、結(jié)論

結(jié)合現(xiàn)場具體的實(shí)施，結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形實(shí)測值和理論計(jì)算比較吻合，屋蓋桁架液壓提升方案對于大跨度桁架的穿插施工提效有很好的借鑒意義。