悬挑整体提升平台在网架施工中的应用

周一波，梁红波，肖 洲

岳阳建设工程集团有限公司，湖南 岳阳 414000

随着现代施工工艺的发展及建筑结构形式的不断变化，钢结构体系朝着越来越新颖、复杂、多样的方向发展。大跨空间结构的出现使传统的施工方法已无法满足施工要求，于是各种类型的机械化施工新工艺开始出现，这些新工艺的出现必然会影响建筑结构的受力的情况。文章以大型屋面网架为例，研究了使用悬挑式升降平台对大跨度网架进行整体提升的施工方法，并进行了各构件的设计和控制，探索了大型网架结构施工的新工艺。

1 工程概况

该工程为框架结构，屋面采用螺栓球节点钢网架结构，网格采用正放四角锥形式，网格尺寸为2.7m×2.7m，面积约为2200m2，周边下弦支承，周边支座采用板式橡胶支座，中柱支座采用成品盆式橡胶支座，钢结构最大安装标高为+23.33m。

因现场东南角有夹层结构，提升范围如图1所示，其他网架杆件采用高空散拼后补杆件。网架提升范围结构最大跨度为56m，组合网架自身高度为2.7～3.71m，网架提升高度约为9.67m，提升重量为231t。

图1 提升范围（单位：mm）

2 网架提升施工难点

（1）确保大跨网架的吊装安全是施工重点，而常规的满堂脚手架难以保障安全，因此采用安全、经济、合理的技术措施至关重要。

（2）该工程节点采用高强螺栓连接，在施工期间必须注意协调同步施工，以避免钢结构杆件应力集中和应力不对称的不良情况。

（3）该项目中钢结构网架采用起步跨整体吊装，控制起步跨网架吊装提升的定位精度是结构方面的主要困难，其跨度、长度和质量的选择同样重要，在选择吊装方法时要确保切实可行。

3 提升技术方案

根据工期要求，结合网架特点和现场实际情况，该工程利用混凝土结构柱设置悬挑提升平台安装液压提升系统，在提升单元与上吊点对应的位置安装提升下吊点临时管和下吊具。提升作业共设置9组吊点，每组吊点配置1台液压提升器和4根直径为17.80mm的高强度低松弛预应力钢绞线。提升设置简图如图2所示。

图2 提升设置简图（单位：mm）

网架地面组装、调试液压提升系统确认无异常情况后，进行试提，试提正常后，开始正式提升，将网架整体提升至设计安装位置，补装后补杆件，后补杆件采用TC5610塔吊进行补杆。

4 提升施工验算和设计

提升作业中各结构的稳定性、安全性事关网架提升工作的成败，提升前需要在结构和设备自重、风荷载和平台活荷载等组合荷载作用下，对网架和提升支承系统进行结构验算和分析。验算分析内容包括作为提升支承系统部分的原有结构柱、悬挑提升平台和网架等结构在提升过程各工况下的承载力、刚度和整体稳定性，还应分析网架在各提升点的不同步效应及支承系统分步卸载阶段的效应。

4.1 网架提升过程验算和设计

为了解网架提升过程中的结构变化，利用Midas Gen软件对网架从地面组装到各支座安装就位的多个施工阶段进行计算分析。在标准组合荷载工况下整体钢网架在提升过程中的位移分布、应力比值分布分别如图3、图4所示。

图3 提升工况位移分布图（单位：mm）

图4 提升工况应力比值分布图

根据提升工况计算，该工程有杆件需要替换，主要有下吊点临时管连接的3个节点球和提升支架对应的下吊点节点球，其螺栓球全部替换成焊接球。同时，根据上述的分析结果可知，结构在提升施工过程中，最大应力比值为0.78＜1，满足规范要求。结构最大变形为-26mm，其支座间距约为38620mm，变形为跨度的1/1485，满足规范1/400的要求。

4.2 悬挑提升平台设计

结构柱顶悬挑提升平台设计参数：提升梁规格为B200mm×250mm×12mm，分配梁、牛腿规格均为B250mm×200mm×12mm，前立柱规格为P180mm×12mm，后立柱、联系杆件规格均为P140mm×8mm，所有临时措施材质均为Q235B。提升平台各杆件之间均采用焊接方式连接，焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级为二级，加劲板采用角焊缝连接。悬挑提升平台设计图如图5所示。

图5 悬挑提升平台设计图（单位：mm）

对于提升平台的提升过程，采用空间有限元软件Midas Gen仿真分析，应力及剪应力比值图分别如图6、图7所示。

图6 提升平台应力比值图

图7 提升平台剪应力比值图

根据分析结果可知，提升平台结构最大应力比值为0.76，最大剪应力比值为0.76，杆件应力比值均小于1，满足要求。

4.3 提升吊点设计

提升下吊点由加固杆和临时管组成。加固杆一端焊接在网架焊接球上，另一端焊接在临时管上。下吊点加固杆和临时管之间均采用焊接方式连接，临时管由圆管和底板焊接制成，底板中心开孔。临时管底板到下弦杆的净距≥300mm。焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级一级，材料材质均为Q235B，吊点设计图如图8所示。

图8 吊点设计图（单位：mm）

4.4 主体框架结构验算

网架施工利用主体框架结构柱，混凝土强度达到设计强度的75%时安装悬挑提升平台。网架整体提升时混凝土强度需达到设计值，以确保整体的稳定性。混凝土结构柱施工图设计：选用C30混凝土，内配主筋为22根HRB400Ø25mm钢筋。采用Midas Gen对结构柱在悬挑提升平台传力作用进行仿真计算与分析，提升时支承结构最大应力比值为0.37，柱顶最大水平变形为15mm，均满足《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）中的相关要求。

4.5 支座连接设计

悬挑提升平台采用提升埋板与结构柱连接，预埋板和原柱端支座埋板通过连接板连接，具体如图9、图10所示。连接板厚度为20mm，连接板、原支座埋板、提升埋板均采用单面坡口熔透焊，焊缝等级为一级，钢板材质均为Q235B。经核算锚筋抗剪承载力系数为0.524＜0.7，锚筋总截面积满足要求。

图9 预埋件详图（单位：mm）

5 结束语

大跨度钢结构网架因连接节点多、应力和变形较复杂、造型不规则等原因，对安装精度要求较高，吊装施工的难度较大。文章对采用悬挑提升平台的钢网架提升施工进行研究，利用Midas Gen有限元软件进行提升过程中的结构稳定性验算，并对悬挑提升平台及吊点进行了设计，有效地保证了施工安全。