冷链物流基地钢结构网架施工工艺研究

郑俊波，卢成平，蔡于蔚，王伟，蔡文浪

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100000）

1 工程概况

国发农联冷链物流基地位于海南省澄迈县，与海口综合保税区相距约300 m，项目总规划用地面积66 700 m2，总建筑面积32 092.04 m2，拟建3 栋 单层厂房、1 栋3 层宿舍楼、1 栋3 层服务楼、1 栋单层设备房、1 栋单层工具房及景水池，其中，厂房结构形式为门式钢架结构，宿舍楼、服务楼、工具房、设备房及景观水池为框架结构。本工程钢网壳结构为柱面网壳，共设80 根钢柱支承屋面网壳，网壳跨度85 m，水平投影尺寸172.5 m×85 m，网架投影面积14 662.5 m2，网壳厚约3.071 m，钢网架就位为下弦多点支撑就位，网架结构形式为正放四角锥螺栓球网壳结构，网壳起拱高度5 m，网架材料主要包括下弦杆、腹杆、上弦杆、螺栓球、高强螺栓、套筒等。根据工程特点和施工经验，本项目采用地面拼装后整体顶升的施工工艺，到达顶升位后装钢柱，与支座焊接连接，最后拆除顶升设备。

2 冷链物流基地钢结构网架施工工艺

2.1 工艺流程

根据现场情况设置网架拼装施工区域，在地面进行拼装，利用机械配合拼装网架，这样不但能够保证施工进度，而且可以与主体施工相协调。根据施工图纸，网架拼装由中心向四周扩散拼装，主要施工工艺流程包括施工准备、放线定位、布设临时胎架顶管、搁置下弦球、调整下弦球标高、组装下弦、组装上弦和腹杆、安装檩托及檩条、检查补漆、验收、整体顶升、安装钢柱、就位卸载、焊接支座、补漆、最终验收。严格按照该工艺流程施工，加强各环节的技术管理。

2.2 网架拼装

2.2.1 总体要求

在施工现场进行初步放线，本工程钢网架为拱形，根据施工图纸，钢网架拼装从中心开始拼装，首先确定每个交叉点的地面上的相应垂直投影坐标位置，并布设临时顶管胎架，网架下弦球支撑采用钢管，然后进行精准放线，检查顶管位置，记录相关数据，按照钢球大小要求设置合适的临时支座，保证满足支撑效果。使用经纬仪辅助放线，弹出十字线，保证临时支座平面位置准确。网架下弦组装要从中心开始，扩展组装纵横轴，并随时进行尺寸校正，避免累积误差持续扩大，保证准确无误后，才能向四周拼装，满足精确度要求，一般情况下，下弦节点偏移误差控制在2 mm，对角线偏差控制在3 mm 左右，整体纵横偏差不能超过2 mm。完成下弦组装后，再次检查几何尺寸，使用经纬仪辅助校正，使用水平仪检验各点高低差。为了提高施工质量和效率，在组装下弦前，可以将上弦杆和腹杆一并搬运到位，按照设计图纸对号入座，组装完成全部下弦且测量无超差后，立刻展开腹杆和上弦杆拼装，同样要遵循从中心向四周扩散组装的顺序[1]。

2.2.2 拼装方法

钢结构网架地面拼装首先要进行网架中心定位基准拼装定位。根据设计图纸中球节点定位尺寸，结合网架起拱值，计算各下旋球的z 坐标和高差，然后按照中心区网架球大小，在地面砌砖垛。使用塔尺对砖垛标高进行复核，测定砖垛中心十字线，从而得到球节点位置。拼装连接节间杆件，构建下弦四边形单元网格，使用腹杆定位上弦中心球，地面投影中心位置应该与上弦球中心相重合。将其他腹杆拼装连接起来，这样便组成了一个小单元，以此作为基准控制单元继续拼装施工。在拼装精度控制上，将偏差严格控制在总长度1/2 000 范围内，同时不超过30 mm；中心偏移不能超过跨度的1/3 000，同时不能超过30 mm；椎体、网格轴线的偏差要控制在2 mm 左右。采用先下弦再腹杆和上弦的拼装顺序，符合基本的力学原理，可以有效减少网架就位后的挠度。在拼装过程中，应严格按照相关规范的要求和操作规程执行，同时加强制度管理，建立三级互检体系，如果精度不达标不能进行下一步施工。

2.3 网架顶升

2.3.1 施工工艺

本工程钢结构网架安装施工采用同步顶升技术，有利于各项目标的控制和实现。在地面完成拼装需要的措施工程量减少，有利于控制安装成本，同时也降低作业和管理难度，对于质量保障、安全防护、工期进度等方面也十分有利。而且，超大型构件液压同步顶升施工技术相对成熟，有许多成功经验可以借鉴。在布置顶升点时，要保证顶升点的安全性和稳定性，降低对原结构的影响，方便顶升系统设备安装和工作。采用网架顶升施工工艺，需要在地面位置原位拼装网架，并对千斤顶设计位置地面进行硬化平整，然后在千斤顶位置安装顶升支撑架和顶升千斤顶，做好液压同步顶升系统安装。尤其是要注重调试系统工作，采用分级加载的方式进行预加载，直到网架结构脱离拼装胎架、顶升到一定高度后，在空中停留观测一段时间，大约为12 h，保证网架结构始终处于水平状态。在保证安全措施到位、顶升系统良好的情况下，进行网架整体同步顶升。当网架结构顶升到距离设计标高约5 cm 时停止顶升，对各吊点标高进行调整，使其顶升到设计标高，然后安装周边钢柱，卸载，拆除液压顶升系统以及其他临时措施，完成顶升作业[2]。

2.3.2 顶升流程

在已经安装好的网架球节点下方安放顶升设备，找出顶点中心位置。安装顶升支架支座和液压顶升器，支架座用规格为HM250 mm×250 mm×9 mm×14 mm 的H 钢组合制作的“十”字架与“井”字架，用4 个M20 的螺栓和两块圆弧夹板将顶升器底座固定在顶升支座架上。做好顶点地基处理，基础顶面标高为-0.6 m，共29 个顶升点。将顶升帽放置千斤顶活塞上方球头上，外部套装顶升架，顶升架上部通过顶升球节点支座与网架节点球连接在一起。做好支撑架组装工作，通过钢销将支撑架耳朵和顶升拉杆连接起来，启动总控或每台泵站上的供油按钮，使千斤顶油缸活塞上升，当活塞上升高度稍大于一个标准节高度后停止，即进行下一节支架杆件组装。根据本工程特点，顶升过程中，将上弦球作为顶升点，支架与顶升点球连接后，利用规格为4×φ14 mm 的钢丝绳将网架下弦球与顶升支架进行连接，形成一个稳定的体系。顶升架每6 m 增加设缆风绳4 根/ 层，一端提前连接至网架下弦球上，另一端连接在顶升架上，顶升至6 m 第1 次增加缆风，根据高度依次增加。千斤顶回油卸载，使网架顶升力转移到顶升支架上，取出钢销，收回活塞，再连接下面支架耳朵，再次顶出，循环往复，从而将网架顶升至就位高度。

2.3.3 同步控制

钢结构网架顶升的关键在于同步控制，如果存在倾斜和偏移，不仅会对顶升支架的受力状态产生不同程度的副作用，而且还会影响网架结构自身受力情况。重新分布构件应力，不利于结构自身和顶升施工，所以，需要严格控制相邻点位间高差，一般情况下不能超过15 mm，保证网架顶升的同步性和稳定性。操作人员可以通过液压同步控制系统对网架顶升过程相关数据进行分析，并发布相关控制指令。应使用同一型号的液压千斤顶，并采用一个液压泵站系统统一控制。在正式顶升前，需要对所有千斤顶进行顶紧力检测，保证顶紧力相同，同时，通过安装功率表结合互感器调整千斤顶预紧力，达到相同状态。利用标尺、水准仪、经纬仪等测量工具，开展顶升过程观测。采用多点集成电路控制箱同步控制所有液压千斤顶，也可以单独控制某个千斤顶，实现精准化控制。将顶升支架分别编号，在每组支架旁5 m 范围内设置测量点。在顶升施工时，安排专业监测人员，实时监测千斤顶工况。网架和支架的位置是相对固定的，通过相邻2 个千斤顶活塞顶杆顶出长度监测，以及网架下方计量标尺的实时观测，能够及时发现异常情况，并利用对讲系统沟通协调。

2.3.4 纠偏处理

保持网架顶升过程中的同步性至关重要，如果各支点间出现升差，不但会使柱顶压力和杆件内力发生变化，而且还会让网架出现偏移状况，导致千斤顶和结构杆件受力不均造成严重危害，所以，提升高差控制更重要的是减小网架偏移程度。影响网架偏移的因素除了顶升不同步的原因之外，还与柱子刚度有关，要根据影响因素和实际情况采取有效的预防措施。在施工过程中，可能会出现许多不确定性，导致偏差不可避免，在偏差产生后，要采取行之有效的应对措施。如果偏差不大，可以让千斤顶顶出时稍微倾斜，产生水平作用力，也可以在钢柱肢导向板与十字梁之间塞钢楔，钢楔随着顶升施工而不断上升，在千斤顶回油时，通过锤击钢楔能够达到纠偏的目的。如果偏差已经较大，则需要用倒链固定四点手拉进行纠正。网架顶升施工过程要同步加强校正、纠偏处理，保持网架的水平度和平稳度。安排专人对网架各方面变化进行观测。当某个千斤顶与其他千斤顶不在同一水平面上时，必须立即停止施工，对千斤顶进行水平调试，达到水平要求后才能继续施工。

2.3.5 顶升塔架

顶升塔架必须满足相关技术规范和安全要求。通过精确放线，保证塔架位置对称均匀，满足网架受力需求，同时，保证塔架安装的垂直度要求。地面定位中心点要与塔架中心点垂直投影相吻合，防止在顶升过程中出现受力中心偏移导致安全事故的发生。在顶升塔架组装过程中，应及时将斜撑及螺栓安装好，做到均匀紧固，为了避免顶升塔架称重后出现中心点偏移的情况，需要在拔杆端部使用揽风绳串联紧固，紧固时，要注意揽风绳受力的均匀性，并通过卡扣卡牢固，端部要与建筑物梁柱可靠连接。

3 结语

综上所述，冷链物流基地厂房规模较大，采用钢结构网架设计形式比较常见，能够保证空间结构受力效果，为基地生产、运输提供便利条件。由于钢结构网架体积较大，施工难度较高，运用同步顶升技术有利于减少高空作业、加快施工速度、保证施工质量和安全。为了保证施工效果，必须对顶升、卸载过程中的关键环节加强控制，通过科学组织管理，实现工程建设的综合效益。