北京新國展項(xiàng)目大跨度空間桁架整體提升技術(shù)

俞力強(qiáng)，張香蕓，劉 振

（北京市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，北京 102628）

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑的結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，建筑體量越來越大，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)安裝方法（如高空散裝法等）在多數(shù)時(shí)候既無法滿足現(xiàn)場的安裝進(jìn)度要求，又存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過國內(nèi)外建筑領(lǐng)域?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)安裝方法的研究，計(jì)算機(jī)控制液壓整體提升的方法已經(jīng)逐漸成為鋼結(jié)構(gòu)安裝的主流施工方法，計(jì)算機(jī)控制液壓整體提升的方法雖然已較為成熟，但帶鋼筋桁架樓承板的整體提升技術(shù)對整體提升過程中的變形控制和提升的同步性要求更高。

以北京新國展二期項(xiàng)目為例，通過控制鋼結(jié)構(gòu)地面拼裝精度、焊接精度、樓承板鋪設(shè)精度、整體提升前的檢查、整體提升過程中的變形控制和整體提升就位后復(fù)檢等技術(shù)方法和技術(shù)手段，保證整體提升后的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋桁架樓承板安裝精度符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到安全高效的施工效果。

1 工程概況

北京新國展二期項(xiàng)目（展覽中心等4 項(xiàng)）工程地址位于北京市順義新城第23 街區(qū)，工程規(guī)模61.8 萬m2，主要分為展廳、會(huì)議、酒店3 個(gè)建筑功能區(qū)，其中，會(huì)議中心位于工程西北側(cè)，東側(cè)為北登錄廳，南側(cè)為無柱展廳。鋼結(jié)構(gòu)形式主要為型鋼混凝土鋼柱、鋼柱、鋼梁、鋼管支撐、桁架結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工程量約為6 304t（圖1）。鋼結(jié)構(gòu)主要分布在地上二層至屋面層。其中大跨度空間桁架帶樓承板整體提升區(qū)域位于會(huì)議中心二層?xùn)|側(cè)，總提升重量約為1 050t，提升區(qū)域樓承板總面積約4 800m2（圖2）。

圖1 會(huì)議中心整體鋼結(jié)構(gòu)效果圖

圖2 提升區(qū)域軸測圖

2 施工難點(diǎn)

1）鋼結(jié)構(gòu)工程體量大，工期緊，施工時(shí)與土建單位交叉施工，并受其制約。

2）桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，主次桁架交叉，節(jié)點(diǎn)處連接桿件較多，構(gòu)件安裝精度，焊接工藝及焊接順序要求較高，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工是本工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3）帶樓承板的整體提升對提升過程的同步性要求更高。

3 拼裝施工

3.1 拼裝胎架及其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

鋼桁架結(jié)構(gòu)采用H 型鋼作為拼裝胎架，H 型鋼采用HW300×300×10×15mm，長度為800～1 000mm。支撐胎架布置于首層樓板混凝土柱頂或混凝土梁節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置于桁架下弦底部，部分位置桁架調(diào)整標(biāo)高選用在H 型鋼上墊設(shè)4～20mm 鋼板進(jìn)行調(diào)節(jié)。拼裝時(shí)，首層樓板混凝土強(qiáng)度需達(dá)到100%。

本工程桁架跨度54m，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，桁架需進(jìn)行加工起拱，起拱值為30mm、35mm、45mm 3 種。

3.2 用于提升施工的臨時(shí)支承體系和措施

本工程共設(shè)置32 個(gè)提升點(diǎn)，其中單點(diǎn)提升位置桁架兩端選用100t 千斤頂，其余桁架兩端選用40t 千斤頂兩點(diǎn)提升（圖3）。

圖3 提升點(diǎn)布置圖

3.3 上下錨點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.3.1 上錨點(diǎn)設(shè)計(jì)

40t 千斤頂?shù)纳襄^點(diǎn)提升鋼梁選用原結(jié)構(gòu)上弦牛腿，提升上錨點(diǎn)構(gòu)造是通過30mm 厚鋼板與原結(jié)構(gòu)組合而成，在提升牛腿上翼緣兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)液壓千斤頂，提升時(shí)，上錨點(diǎn)的混凝土柱強(qiáng)度需達(dá)到100%（圖4）。

圖4 40t千斤頂提升上錨點(diǎn)示意圖

100t 千斤頂?shù)纳襄^點(diǎn)提升鋼梁選用在原結(jié)構(gòu)上弦牛腿上設(shè)置工裝牛腿，工裝牛腿由口400×400×20×25mm 方管及HW400×400×13×21mm 熱軋H 型鋼組成，方管通過與混凝土中提前預(yù)埋的預(yù)埋件連接（圖5）。

圖5 100t千斤頂提升 上錨點(diǎn)示意圖

3.3.2 下錨點(diǎn)設(shè)計(jì)

40t 千斤頂下錨點(diǎn)提升鋼梁選用原結(jié)構(gòu)下弦桿件，根據(jù)計(jì)算，需在提升下錨點(diǎn)位置設(shè)置工裝斜撐，斜撐選用P168×6 圓管。提升下錨點(diǎn)構(gòu)造是通過30mm 厚鋼板與原結(jié)構(gòu)組合而成，在提升鋼梁下翼緣兩側(cè)各設(shè)置1 個(gè)提升點(diǎn)（圖6）。

圖6 40t千斤頂提升下錨點(diǎn)示意圖

100t 千斤頂下錨點(diǎn)提升鋼梁選用原結(jié)構(gòu)上弦桿件，下錨點(diǎn)工裝均由30mm 和40mm 厚鋼板鋼組拼而成，提升下錨點(diǎn)位置設(shè)置工裝斜撐，斜撐選用HW400×400×13×21mm（圖7）。

圖7 100t千斤頂提升下錨點(diǎn)示意圖

4 施工方案及主要技術(shù)措施

為了降低拼裝高度，減少高空作業(yè)量和拼裝胎架量，對于二層桁架采用在首層樓板上低位組拼，拼裝采用先下后上，先主后次的拼裝順序，在桁架兩端的鋼柱牛腿上設(shè)置液壓千斤頂，桁架在樓板上拼裝完成后，鋪設(shè)鋼筋桁架樓承板，使用液壓千斤頂提升到位并進(jìn)行補(bǔ)桿的施工方法。

本工程會(huì)議中心二層桁架提升高度約13m，總提升重量約為1 050t。

4.1 桁架拼裝

桁架拼裝整體采用從左向右，先下后上的拼裝順序。第一榀胎架安裝完成后開始拼裝下弦桿（圖8），然后拼裝上下弦之間的連接桿，最后安裝上弦桿件，然后按照同樣的順序向右依次進(jìn)行拼裝施工（圖9）。

圖8 鋼桁架拼裝示意圖

圖9 拼裝完成示意圖

4.2 樓承板變形控制

桁架整體拼裝完成并驗(yàn)收合格后后進(jìn)行樓承板的鋪設(shè)工作（圖10）。樓承板的鋪設(shè)同樣采用從左向右的鋪設(shè)順序。由于桁架在提升過程中，會(huì)產(chǎn)生因非同步提升造成的微小變形，而樓承板需形成整個(gè)平面焊接固定在桁架的上表面，為保證樓承板在提升過程中不發(fā)生破壞，鋪設(shè)后的樓承板，每塊板的支座豎筋只點(diǎn)焊一側(cè)，用于臨時(shí)固定，不需要焊接栓釘，使桁架在提升過程中，樓承板可以有一定的變形，而不造成破壞。另一側(cè)樓承板的支座豎筋焊接及栓釘?shù)氖┕ぴ阼旒芗皹浅邪逭w提升到位并校正完成后進(jìn)行。

圖10 鋼筋桁架樓承板鋪設(shè)完成示意圖

4.3 提升監(jiān)測及注意事項(xiàng)

施工過程中應(yīng)綜合考慮提升邊界條件，注意觀測設(shè)備系統(tǒng)的壓力、荷載變化情況、提升的同步、風(fēng)荷載溫度應(yīng)力等情況的影響。應(yīng)密切注意液壓提升器、液壓泵源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)等的工作狀態(tài)。

支承結(jié)構(gòu)不得進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)使用高倍望遠(yuǎn)鏡隨時(shí)觀察鋼筋桁架的樓承板的焊接部位變化。為保證整體提升的順利進(jìn)行，對本項(xiàng)目鋼屋蓋提升過全程進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測，鋼結(jié)構(gòu)在提升過程中相鄰提升點(diǎn)的同步誤差要求小于10mm。

鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要為變形監(jiān)測，在每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置反光貼片，使用全站儀進(jìn)行測量。

整體結(jié)構(gòu)安裝焊接完成后，全站儀測量建筑物整體垂直度和平面變形，形成整體鋼結(jié)構(gòu)初始測量成果表。

桁架提升階段，持續(xù)觀測。每隔2h 測量一次結(jié)構(gòu)表面坐標(biāo)，當(dāng)累計(jì)下?lián)现党^41.56mm 時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)警并停止卸載，及時(shí)上報(bào)監(jiān)理、建設(shè)和設(shè)計(jì)單位有關(guān)人員，查明原因后再繼續(xù)卸載。

5 結(jié)語

北京新國展二期項(xiàng)目鋼桁架整體提升共用時(shí)4h，最終鋼桁架及鋼筋桁架樓承板的安裝精度均在規(guī)范及設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

通過本工程對大跨度空間桁架帶樓承板的整體提升方法的成功應(yīng)用，使得樓承板在低空可以鋪設(shè)，保障了鋪板人員的安全。