趙建華，李 東，何 旭，孔 輝

（中建科工集團有限公司 深圳 518054）

1 工程概況

大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體提升技術(shù)是指將構(gòu)件和節(jié)點在地面或適當(dāng)?shù)奈恢媒M裝成整體，然后采用多臺提升機械將結(jié)構(gòu)整體提升至設(shè)計位置的安裝工藝。目前，整體提升機械多采用由計算機控制的液壓提升器［1］。液壓同步提升技術(shù)廣泛應(yīng)用于大跨度網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、大跨度橋式連廊鋼結(jié)構(gòu)的安裝，已成功應(yīng)用于廣州新機場飛機維修庫［2］、武漢保利文化廣場空中連廊等工程施工中［3］。

深圳機場衛(wèi)星廳項目為一個機場衛(wèi)星廳公共交通建筑，項目工程總建筑面積23.5萬m2，建筑高度27.65 m，衛(wèi)星廳南北長516.5 m，東西長561.5 m，主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土鋼框結(jié)構(gòu)，主樓、指廊屋頂為大跨度鋼桁架+鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，主樓最大跨度為105.0 m，指廊跨度為35.0 m。

深圳機場衛(wèi)星廳中央指廊左段及右段的鋼屋蓋內(nèi)部為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，主要由三角錐雙層網(wǎng)架和天窗單層網(wǎng)架組成。網(wǎng)架跨度約80.0 m，網(wǎng)架截面高度為3.0～5.5 m，網(wǎng)架節(jié)點采用熱壓成型焊接空心球。此部分采用提升方式進行安裝施工，屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升區(qū)分成A2-1區(qū)和A3-1區(qū)，兩區(qū)結(jié)構(gòu)呈左右對稱分布。

以A2-1區(qū)為例，架屋蓋結(jié)構(gòu)投影面積6 413 m2，中心最大安裝高度為+27.5 m，橫向跨度約104.5 m，縱向跨度約193.6 m，網(wǎng)架中心上下弦最大高差約5 242 mm。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為三角錐焊接球網(wǎng)架單元，上設(shè)置檁托檁條，下弦上部設(shè)置馬道結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架桿件均為圓管，材質(zhì)均為Q345B，最大截面為φ400 mm×20 mm，共16種規(guī)格，合計3 990根；焊接球為加肋焊接球，材質(zhì)均為Q345B，最大直徑為700 mm，壁厚為25 mm，共6種規(guī)格，合計1 359個。

單區(qū)網(wǎng)架提升總重約593 t，網(wǎng)架弦桿、腹桿重量約401 t，下部馬道重量約40 t，焊接球約重116 t。焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Welded Spherical Grid Structural

2 安裝概述

整體提升法在大跨度鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用比較廣泛，其施工技術(shù)已經(jīng)很成熟，有利于控制施工過程中的安全；整體提升法能夠大幅度減少施工過程中的臨時措施用量，在控制施工成本方面具有很大的優(yōu)勢；液壓提升設(shè)備自重和體積都比較小，承載能力比較強，在狹小的空間特別適用［4］。

本工程中央指廊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在其投影面正下方的3層樓板面上先拼裝形成整體，同時根據(jù)計算要求合理布設(shè)提升胎架，利用提升胎架設(shè)置提升平臺（上吊點），在上吊點對應(yīng)位置的屋蓋網(wǎng)架焊接球上安裝提升臨時吊具（下吊點），上下吊點間通過專用底錨和專用鋼絞線連接。利用液壓同步提升系統(tǒng)將鋼結(jié)構(gòu)提升單元整體提升至設(shè)計安裝位置，然后安裝網(wǎng)架與周邊桁架之間的嵌補桿件，形成整體，完成屋蓋網(wǎng)架提升，最后拆除臨時提升措施。

因A2-1區(qū)與A3-1區(qū)的結(jié)構(gòu)相同，以A2-1區(qū)為例闡述提升的思路，如圖2所示，A2-1區(qū)將屋蓋根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及樓板輪廓分為5個拼裝單元，其中區(qū)域A2-1a在3層樓板（+8.650 m）拼裝，區(qū)域A2-1b、區(qū)域A2-1c、區(qū)域A2-1d、區(qū)域A2-1e在5層樓板（+17.750 m）支設(shè)胎架，進行原位拼裝。

圖2 提升分區(qū)示意Fig.2 Lifting Zone Diagram

A2-1a拼裝區(qū)通過“累積提升”的方法實現(xiàn)整體提升就位；A2-1a區(qū)在3層樓板（+8.650 m）提升至設(shè)計標高后，嵌補提升區(qū)與四周倒三角桁架間的桿件，使A2-1區(qū)形成整體，完成提升施工。最后先進行提升區(qū)卸載，再進行吊裝區(qū)卸載。提升分區(qū)示意如圖2所示，A2-1區(qū)提升工況示意如圖3所示。

圖3 提升工況示意Fig.3 Lifting Condition Schematic（mm）

3 網(wǎng)架提升施工流程

屋蓋鋼結(jié)構(gòu)提升具體提升工藝流程如圖4所示。

圖4 提升流程Fig.4 Lifting Process

4 網(wǎng)架深化與桿件置換

網(wǎng)架整體提升過程中，同步控制要求高，如果各個提升點不同步，網(wǎng)架易發(fā)生變形，還會由于變形的差異引起水平力偏移，甚至導(dǎo)致失穩(wěn)，因此在提升過程中對各提升點的動作同步、高度偏差等控制要求均較高。所以，本工程需先通過施工模擬計算分析，獲得網(wǎng)架提升過程中各工況下各提升點提升反力，再計算出安全范圍內(nèi)的不同步工況下提升反力［5］。

被提升結(jié)構(gòu)在施工過程中的正式提升階段其力學(xué)性能和設(shè)計階段的受力狀態(tài)不完全相同，結(jié)構(gòu)的一部分桿件在此階段中可能會發(fā)生內(nèi)力增幅很大甚至變號、應(yīng)力比超限等對結(jié)構(gòu)安全不利的狀況，為了防止被提升結(jié)構(gòu)在整體提升施工過程中發(fā)生桿件撓度過大、桿件應(yīng)力過大甚至結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、桿件破壞等危險情況，進而影響結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用要求，因此需要對結(jié)構(gòu)的提升過程進行驗算，以確保結(jié)構(gòu)各桿件在提升施工過程中不會發(fā)生破壞，對于那些超出了強度與剛度設(shè)計值的桿件，必須對這部分桿件進行替換，再重新開始驗算［6］。

通過BIM技術(shù)對網(wǎng)架整體建模以后［7］，依據(jù)施工過程模擬計算網(wǎng)架提升流程，采用有限元軟件MIDAS對網(wǎng)架整體穩(wěn)定等受力性能進行校核，如圖5～圖7所示［8］。

圖5 提升點反應(yīng)表Fig.5 Reaction Table of Lifting Point（k N）

圖6 提升工況變形Fig.6 Lifting Condition Deformation

圖7 施工全過程應(yīng)力比（存在89根桿件需置換）Fig.7 Stress Ratio of the Whole Construction Process

提升工況分析中，網(wǎng)架的桿件應(yīng)力比控制在0.85以內(nèi)。根據(jù)《空間網(wǎng)格計結(jié)構(gòu)計算規(guī)程：JGJ 7—2010》［9］，受拉桿件長細比小于300（支座附近小于250），受壓桿件長細比小于180。不滿足上述條件的桿件需要進行置換。根據(jù)計算結(jié)果可知，位于網(wǎng)架提升點附近共有89根桿件需進行置換加強。

5 網(wǎng)架拼裝

5.1 網(wǎng)架拼裝措施

網(wǎng)架設(shè)計標高27.500 m，網(wǎng)架在拼裝過程中考慮到焊接操作，拼裝最低點高度取離樓板面600 mm，8.650 m樓板拼裝最高點8.146 m，累計提升10.557 m，達到設(shè)計標高。

屋蓋網(wǎng)架拼裝施工時，采用圓管用于支撐網(wǎng)架焊接球下部。每個拼裝區(qū)域內(nèi)，最短支撐措施高度定為0.6 m，其余焊接球根據(jù)該焊接球相對坐標進行計算其絕對坐標，并布置措施。焊接球就位復(fù)測后，吊裝各連接桿件。圓管支撐示意如圖8、圖9所示。

圖8 圓管支撐示意圖Fig.8 Schematic Diagram of Tube Support（mm）

圖9 現(xiàn)場拼裝Fig.9 Assemble on Site

5.2 網(wǎng)架拼裝順序

施工順序主要分3步：①安裝下弦球，連接下弦桿；②按照1個上弦球連接2根腹桿的方法先進行拼裝；③吊裝拼裝完成的上弦球，與放線的點初步就位對中，臨時固定第三根腹桿校正，校正完成后進行焊接，如圖10所示。

圖10 安裝順序Fig.10 Installation Sequence

然后按此方法依次安裝，待多個網(wǎng)架單元拼接完成后，重復(fù)上述流程將網(wǎng)架單元拼接為整體。在網(wǎng)架拼接時，為確保下弦桿不發(fā)生位移，應(yīng)遵循下弦桿、上線球、腹桿、上弦桿的焊接順序，降低焊接應(yīng)力對下弦桿的影響［10］。

6 屋蓋網(wǎng)架提升設(shè)備及措施

6.1 關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

⑴超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)；

⑵TLJ-2000型液壓提升器5組，額定提升能力為200 t，如圖11所示；

圖11 TLJ-2000型液壓同步提升器Fig.11 TLJ-2000 Type Hydraulic Synchronous Hoist

⑶TL-HPS-60型液壓泵源系統(tǒng)，額定功率為60kW（見圖12）；

圖12 TL-HPS-60型液壓泵源系統(tǒng)Fig.12 TL-HPS-60 Hydraulic Pump Source System

⑷TLC-1.3型計算機同步控制及傳感檢測系統(tǒng)。

6.2 提升器選型

A2-1區(qū)一共布置5個門式提升點。提升點平面布置如圖13所示。

圖13 門式提升點平面布置Fig.13 Gate Lifting Point Layout

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況配置提升設(shè)備，主要配置TLJ-2000型液壓提升器，TLJ-2000型液壓提升器額定提升能力為200 t，最多可配置12根鋼絞線，鋼絞線規(guī)格為1×7-17.8 mm，根據(jù)《重型結(jié)構(gòu)和設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范：GB 51162—2016》規(guī)定，提升器安全系數(shù)為1.25，鋼絞線安全系數(shù)為2.0。設(shè)備配置需滿足上述要求。

6.3 提升技術(shù)措施設(shè)計

A2-1區(qū)5個提升點采用門式提升架如圖14所示，門式提升架頂部設(shè)置頂部提升梁如圖15以及頂部提升吊具如圖16所示。整體安裝后如圖17所示。

圖14 門式提升胎架詳圖Fig.14 Detail View of Door Lift Tire Frame（mm）

圖15 門式提升架頂部提升梁Fig.15 Top Lifting Beam of Gantry Hoist Frame（mm）

圖16 提升吊具Fig.16 Ascension Sling（mm）

圖17 整體實物Fig.17 The Whole Object

7 結(jié)語

該機場項目焊接球網(wǎng)架已經(jīng)全部提升到位，工期和質(zhì)量均很好的滿足了工程要求，為后續(xù)屋面、機電等單位施工順利開展提供了強有力的保障。

本施工方法廣泛適用于空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，尤其適用于大跨度結(jié)構(gòu)且現(xiàn)場場地復(fù)雜條件下的網(wǎng)架安裝。針對復(fù)雜曲面網(wǎng)架造型，結(jié)構(gòu)跨度大，現(xiàn)場場地狹?。ǖ鯔C行走困難）等條件，此方法采用樓面拼裝，避免了對施工場地的占用同時極大的減少了高空作業(yè)量，保證了施工質(zhì)量和工期要求，同時整體提升技術(shù)，避免了大量臨時措施和大型吊機的使用，降低工程成本。

本工程的成功實踐，可為其他類似結(jié)構(gòu)的施工提供借鑒。