空间曲面大跨度钢网架屋盖顶升拼装施工技术

唐春林 王小辉 毛鹏华 刘 洋

中冶（上海）钢结构科技有限公司 上海 200941

对于跨度大、拱度高的空间曲面钢网架结构地面原位拼装施工，采用常规的拼装方法需要设置大量的临时支撑措施，不仅施工措施量大，而且存在大量的高空拼装作业，现场拼装难度、高空作业安全风险、施工成本也随之增加。此类复杂结构形式的钢网架结构地面拼装施工，若结合顶升施工工艺，利用顶升标准节支架作为临时支撑，不仅可以降低现场网架结构拼装高度和施工难度，也节省了大量的拼装措施材料，经济效益和社会效益十分显著。

1 工程概况

宜昌三峡机场改扩建工程T2 航站楼主体结构采用钢筋混凝土框架结构和大跨度钢网架屋盖结构，航站楼屋面全长340m，宽111.5m。钢屋盖为空间曲面造型变化、正交正放的螺栓球和焊接球混合节点钢网架结构，网架结构厚度为2.5m，网格尺寸为3m×3m，屋盖最高点标高约为29.0m，最低点标高约19.8m，航站楼屋盖整体效果图如图1 所示。

图1 宜昌三峡机场效果图

2 工程特点及难点

（1）本工程钢网架屋盖呈中间高、两侧低的空间曲面造型，屋盖最高点和最低点高差约为7.2m，钢网架在地面原位顶升拼装施工难度大。

（2）由于在地面顶升拼装的钢网架为不规则单元模块，且平面面积较大，顶升点位置选择和结构形式设计至关重要。

（3）钢网架拼装单元模块最大顶升高度约6.5m，网架在顶升过程中要保证各台千斤顶处于垂直状态，且同步上升，顶升标准节支架与网架结构需要拉结缆风，确保网架在顶升过程中的整体稳定性。

3 顶升拼装施工技术

3.1 施工思路

本工程钢网架屋盖最高点和最低点高差为7.2m，现场原位拼装时选用顶升扩大拼装单元的施工方法。首先选择网架拼装单元的跨中网格起步开始拼装，然后在起步拼装单元网格上对称设置顶升点，利用液压顶升千斤顶、顶升标准节支架、电脑同步控制系统等顶升设备，将拼装完成的网架单元网格同步向上顶升，达到规定的标高后暂定顶升，依次由中间向两侧扩大拼装单元网格，直到拱形网格拼装最低点和混凝土楼层面的净距离不足以满足网格拼装高度时为止。在两侧新拼装完成的网格上设置新的顶升点，安装顶升设备，将拼装完成的网架单元继续向上顶升，两侧同时进行扩大拼装单元，直到网架顶升到要求标高，网架整体拼装完成。

3.2 顶升拼装工艺流程

钢网架顶升拼装工艺流程如图2 所示。

图2 顶升拼装工艺流程

3.3 起步单元拼装

钢网架顶升拼装时，起步拼装单元应选择中间拱度最高的网格，将网架拼装高度降至地面最低位置。本工程选择跨中8 个网格作为起步拼装单元，依次由中间向两侧拼装起步单元网格。起步拼装单元网格拼装时，在下弦球节点设置临时圆管支撑，保证网格在拼装过程中的稳定性。网架起步拼装单元如图3、图4 所示。

图3 网架起步单元拼装平面图

图4 网架起步单元拼装立面图

3.4 顶升点设计

为了保证网架拼装单元在顶升过程中的稳定性和安全性，顶升点位置和数量应根据网架拼装单元的面积大小对称均布设置。顶升点位置尽可能设置在混凝土梁上，当顶升点设置在楼面板上时，应设置H 型钢转换梁，将顶升反力通过转换梁传到混凝土梁。顶升点布置示意图如图5所示。

图5 顶升点布置示意图

本工程钢网架为正交正放的网格结构形式，顶升点上部结构设置H400×400 型钢横梁，H 型钢横梁通过圆管立柱与上弦球焊接固定，H 型钢横梁跨中位置设置顶升标准节支架。顶升点底部设置底座，用于放置液压顶升千斤顶，底座采用H100×100 型钢制作，截面为1.5m×1.5m。顶升点上部结构示意图如图6 所示，顶升点底部底座如图7 所示。

图6 顶升点上部结构示意图

图7 顶升点底部底座

3.5 顶升设备介绍

顶升设备主要包括液压泵源系统、电脑同步控制及传感检测系统、液压顶升千斤顶及顶升标准节支架等。

（1）液压泵源系统采用超高压63MPa 泵站，一台泵站通过比例同步阀可为10 台100T 自锁式千斤顶提供动力。电脑同步控制及传感检测系统通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压顶升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。顶升控制系统架构及人机页面如图8 所示。

图8 顶升控制系统架构及人机页面

（2）液压千斤顶采用100t 自锁式液压千斤顶，起重能力为100t，高度为1.7m，行程1.2m。千斤顶通过螺栓与下部底座连接固定。液压千斤顶及底部连接示意图如图9 所示。

图9 液压千斤顶及底部连接示意图

（3）顶升支架借鉴了塔吊的设计理念，采用圆管结构，以0.9m 为一个标准节，三个为一组，形成三角形稳定结构体系，标准节与标准节间的连接采用螺栓连接，拆卸十分方便。顶升标准节支架示意图如图10 所示。

图10 顶升标准节支架示意图

3.6 顶升拼装

顶升设备安装完成，经调试无误后，将起步拼装单元网格同步向上顶升1.4m 后暂定，两侧同时向外扩大拼装4 个单元网格。网格拼装完成后，在新的顶升点位置安装横梁、标准节支架、千斤顶、底座等顶升设备。重复上述步骤，将起步拼装单元网格依次累积向上顶升7.25m。钢网架顶升拼装平面示意图如图11 所示，钢网架在顶升过程中依次向两侧扩大拼装单元网格，直到钢网架顶升到要求标高，两侧网格拼装完成，钢网架顶升拼装立面示意图如图12 所示。钢网架在顶升过程中要保证各台千斤顶同步顶升，并做好监测。钢网架顶升同步监测如图13 所示。

图11 钢网架顶升拼装平面示意图

图12 钢网架顶升拼装立面示意图

图13 钢网架顶升同步监测

3.7 安全保障措施

（1）在顶升前组织所有施工人员进行安全技术交底。

（2）在顶升前，网架结构拉设缆风，网架和顶升支架之间拉设倒链，并对机具、钢丝绳、倒链等进行质量隐患排查。

（3）顶升前对钢结构及液压系统进行检查，发现钢结构件有脱焊、裂缝等损伤或液压系统有泄漏，必须停机整修后方可再进行安装。

（4）顶升作业时应划定危险区域，挂设安全标记，加强安全警戒。

（5）参与作业的人员必须持证上岗；进入施工现场必须遵守施工现场各项安全规章制度。

（6）网架和顶升支架在每次顶升结束后，要将网架和塔架都用倒链拉紧，以防网架因风力等外力影响发生晃动。若在顶升期间，有风力大于10.8m/ s 的大风，除上述措施外，四角要另加倒链直接拉紧，电源拉闸。

（7）在顶升过程中，要安排专人进行安全巡视，重点巡视缆风绳的受力有无变化，以及现场有无非正常声音，发现问题，及时报告顶升指挥长。

（8）工人进入现场戴好安全帽，在2m 以上高空必须正确使用经试验合格的安全带。一律穿胶底防滑鞋和工作服上岗。

倒链和缆风拉设示意图如图14 所示。

图14 倒链和缆风拉设示意图

4 结语

空间曲面大跨度钢网架屋盖顶升拼装施工技术成功应用宜昌三峡机场改扩建工程项目钢网架屋盖施工，为工程项目的顺利实施提供了有力的技术支撑，加快了现场施工进度，节省了施工措施材料，降低了施工成本，取得了较好的经济效益。此外，钢网架拼装所用的临时措施材料采用成品标准件，减少了现场切割、焊接工作量，降低了大气污染程度，切实做到了绿色环保施工。