整体提升技术在大跨度钢桁架施工中的应用

唐福生

（福建省二建建设集团有限公司， 福建 福州 350000）

0 引言

改革开放以来，为了满足人们居住、娱乐的需求，我国的高层建筑越来越多，对施工技术的要求也越来越高，高层建筑的钢结构体积大、质量重，施工需要的高空作业多、精度要求高，在这样的背景条件下，集群千斤顶液压整体提升技术应运而生，简称整体提升技术。采用整体提升技术施工时，先在地面上拼装好结构，然后把液压千斤顶固定在两端结构上，用钢绞线穿入千斤顶，最后使用计算机控制液压千斤顶整体同步提升安装钢结构。相比传统的卷扬机钢丝绳滑轮组起重技术，整体提升技术在各方面的性能都更加优越，例如在地面拼装大型构建，不仅大大减少了高空作业量，降低施工人员的作业风险，同时不需要支撑架和大型设备，降低工程成本又提高了作业效率等等。本文将结合实际施工案例来介绍整体提升技术在大跨度钢桁架施工中的应用。

1 工程概况

某市的综合展览中心共五层，建筑高度总高23米，整体结构包含了外框钢框架和屋面大跨度巨型钢桁架。屋面大跨度巨型钢桁架桁架跨度 59m，间距 17m，高度10m，包括南北方向3榀，上弦杆标高为23m，总重量达1750t。屋面大跨度巨型钢桁架使用抗震球形钢支座支承在周边钢框架柱上。

2 施工要点

该工程采用整体提升进行施工，施工要点主要包含以下几个方面：

1.屋面的巨型钢桁架高度高，跨度大，在地面拼装时要采取合理的拼装顺序及方法，并且考虑预起拱。

2.拼装时采用全焊接连接，焊接操作应遵照操作规范，避免出现焊接变形的情况；进行厚板焊接时应做好焊前预热的准备工作；焊接后注意保温；准备好防风防雨措施。

3.在进行结构提升之前，应先进行验算，根据验算结果对超应力杆件进行临时加固，并且做好提升结构及支架的检查工作。

4.在结构提升过程中，要确保提升路径上没有障碍物，并且组织工作人员做好观测工作，及时汇报提升情况，确保结构提升的同步性。

5.提升作业结束后应保持设备处于待机状态，直至结构焊接并通过检验后，再进行设备的拆除。

6.本次工程工期紧任务重，需要在保证施工质量的同时提高施工效率。

3 整体提升技术的优势

相比传统的卷扬机钢丝绳滑轮组起重技术，本次施工中采用的整体提升技术具有以下优势：

1.不需要使用大型机械设备，使用的液压提升设备重量轻体积小，运输和使用都十分方便。

2.主要的拼装、焊接及油漆等工作在拼装胎架上进行，施工效率高，施工质量易于保证。

3.一部分的拼装工作可以在地面上完成，大幅减少了高空作业量，降低作业风险，同时提高了作业效率，保障了操作人员的安全。

4.整体提升技术体系已经发展成熟，施工风险较小，可以保证施工质量。

5.对辅助设施、设备需求小，施工成本低。

4 关键技术点

4.1 设置提升吊点

本次工程中的屋面大跨度巨型钢桁架桁架由 3榀巨型桁架及连梁组成，提升吊点设置在框架柱顶部的上弦杆（如图1），因为框架柱顶端支撑着两端的桁架，连同周围钢框架一起组成了一个稳定的受力体系。为了平衡提升附加弯矩，还需要在提升吊点设置位置的后方使用临时斜向拉杆连接下一层框架立柱，让整个外围钢框架共同承担提升附加弯矩，保证提升过程的平衡性。

图1 提升吊点设置

4.2 设计提升平台

本次施工的提升平台是先组装巨型桁架上弦杆，加宽上弦杆两侧的部分上翼缘，放置竖向加劲板后就构成了两个提升临时牛腿。然后使用钢板加固上弦杆内部对应位置，在临时牛腿上安装好液压提升器，并且在牛腿翼缘开孔穿过提升专用钢绞线。

4.3 设置提升下吊点

下吊点设置在下弦杆上，临时牛腿的位置上对应上吊点中心线，设置方法与上吊点相同，临时牛腿结构下表面还需要安装专用地锚结构。为了便于传递垂直提升反力，液压提升器和地锚之间用钢绞线连接并且锚固两端。

4.4 施工流程

本次屋面施工需要将钢结构提升19m的高度，预计在提升过程中需要在空中停留3次，具体施工步骤如下：

1.在设计安装位置正下方的地面上布置拼装胎架，在胎架上将要提升的结构拼装成整体；并且安装好液压同步提升系统设备和提升专用平台；

2.在上弦杆和下弦杆上分别设置好上、下吊点及相应的提升平台，做好局部加固处理；

3.进行试提升并观测12小时，预加载液压提升系统，然后将屋面钢结构单元的整体提升200mm，进行第一次的空中停留；

4.试提升测试中没有出现问题的情况下，将屋面钢结构单元的整体提升1.5m，进行第二次的空中停留，安装辅助设备；

5.将屋面钢结构单元提升至设计标高附近，调整好结构姿态，进行第三次空中停留，开始进行各层弦杆的对接口调整，调整好后进行焊接；

6.将两端的斜腹杆后装段安装好；

7.做好补缺检查，卸载提升系统，拆除临时加固杆件；

4.5 分级加载

在进行第一次试提升时，为了进行系统设备的准确观测，保证提升过程的安全，各吊点提升器伸缸压力应缓慢分级增加，最初加压为所需压力的40%， 60%，80%，90%，每一步分级加载时都要暂停并仔细检查上下吊点及提升平台，以及整体结构的稳定性，确认没有问题才可加到100%。[1]

当提升单元试提升时出现各点不同时离地的情况，应反复试验找出原因，确保各点同步。

4.6 液压提升系统配置

液压同步提升承重系统主要由液压提升器、提升地锚和专用钢绞线组成。[2]本工程中，钢桁架模拟提升工况计算得出各吊点提升反力最大约为 380吨，最小约 310吨。根据以往提升经验及桁架受力特性计算，本次施工需要在每榀桁架每端均配置2台YS-SJ-400规格的液压提升器，共12台；以及南北两面各配置2台YS-PP-60型液压泵源系统，共4台。

4.7 计算机同步控制

为了使用计算机系统控制提升过程的同步性，需要将位移同步传感器设置在每个提升吊点处，计算机系统通过传感器发出的信号来识别各点位置，并计算位移差值。在提升过程中，要将各个吊点处的液压提升器并联，确保提升时同压同速，提供提升过程的同步性。

5 结语

液压整体提升技术有效的解决了大跨度钢桁架施工中钢桁架高度高、跨度大、质量重等问题，不仅控制了施工成本，还比预定工期提前20天完成施工，为此类大跨度桁架屋盖结构的施工提供了一定的参考。