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    大跨度球形网架整体提升控制要点
    更新时间:2016-01-04 09:08:26    录入:GLZX    点击:3461次

                                                      中国飞机强度研究所 吴学敏   西安普迈项目管理有限公司  王永军 

                                                                     (本文发表在《建设监理》杂志2015.11期上)
        摘要大跨度屋面钢网架地面拼装整体提升技术具有诸多优点,工艺日臻成熟。但对现场管理要求较高,必须全面考虑,综合控制,才能够确保提升过程的万无一失。 
      关键词大跨度网架;整体提升;管理措施


        大跨度钢网架整体提升工艺是近年来逐步发展完善起来的一种新型起重提升技术,具有速度快、节约周转材料、安全可靠等诸多优点。虽然,提升用的各种设备及操作工艺已经非常成熟,但因各个工程千差万别,仍然存在较多可变因素。做为施工现场的重大危险源之一,做为影响工期、质量等至关重要的因素,如何确保提升过程的万无一失,是检验围绕提升所做的各项工作、各种设备、各项方案的唯一标准,也是参建各方孜孜追求的目标。  
         本文作者分别为某大型钢结构厂房的建设单位、监理单位项目负责人,参与了该工程建设的全过程。在此,从管理角度,结合该厂房大跨度球形网架整体提升情况,总结提升前、提升中、提升后的控制要点。
        1 网架设计概况 
      本工程为钢结构厂房,网架跨度122m×90m,采用双层正放四角锥钢网架,基本网格尺寸6.0m×6.0m。支撑网架的钢柱共31根,西、南、北三边支撑,东侧开敞。屋架下弦标高28m,东侧开敞边设大门反梁,此处下弦标高21.0 m。屋盖网架最大安装高度34.2m。网架节点为焊接空心球节点,全部支座采用球绞支座。钢管、空心球、肋板、节点板等材料材质均为Q345B。网架、置换杆件、檩条、安装管线等共计930吨。
        2 方案选择与论证 
      由于网架东侧大门处柱顶标高为+20.3m,其余柱顶标高为+27.3m,高差达7.0 m。若采用一次提升,网架部分的拼装胎架高度将超过7.0 m,这无疑大大增加了拼装难度及拼装安全风险,所使用周转材料也将增加不少。经综合分析对比,本工程网架整体提升采用两次累积提升的方法。首先,将网架部分和大门网架的上半部分在地面拼装为整体,利用“超大型构件液压同步提升系统”,将已拼装完成的单元整体提升8m,暂停提升,再安装大门网架下半部结构。待所有结构全部完成后,进行大门网架处吊点的置换,置换完成后再将整个屋盖网架结构整体提升至设计标高。 
        网架提升时利用原结构组合钢柱柱顶设置提升平台,即上吊点,其中,第一次提升时东大门中间位置设置一组临时提升吊点,提升平台使用格构式临时支架设置,第一次提升结束后拆除。在网架下弦标高位置设置临时球节点,即下吊点,用于安装专用底锚及其它临时加固杆件,上下吊点之间通过专用钢绞线连接。
       网架提升到位后,首先将未设置提升吊点的支座处的后装杆件及东大门桁架处的支座以及与之相连的杆件全部安装到位后,液压同步提升系统各提升吊点按照反力从大到小依次卸载。每卸压一个点后立即安装该吊点处支座以及与之相连的杆件等。安装完成后再进行下一组吊点的卸压工作,直至全部吊点拆除,完成整个网架的安装工作。
    根据本工程网架支座布置情况,经建立模型计算,网架第一次提升时共设置14组提升平台。其中,大门桁架处设置3组提升平台,其它处共设置11组提升平台。
         网架第二次提升时,因第一次提升时设置在东大门桁架中部的提升吊点取消,共留下13组提升平台。
    按照国家现行规定,本工程网架整体提升工程属于超过一定规模的危险性较大分部工程,其施工单位方案必须经过专家论证。为此,甲方、监理、施工等单位在仔细研究审核提升方案的基础上,特别邀请了陕西省比较著名的五位钢结构专家,对方案进行了系统、全面、深入的研究与论证,结合现场实际情况,提出了十分中肯的意见和建议。之后,施工单位严格按照专家意见修改完善,监理、甲方按照程序进行了审批。  
       网架整体提升前,相关单位共四次召开专题会议,研究确定了必须在提升前的完成的8大项32小项工作,包括组织机构建立健全、专项试验与检测、沉降及位移观测、综合验收、辅助措施、提升演练等。
        3 专项检测
        3.1  原材料试验与检测 
         无缝钢管、制作节点球的钢板以及组成网架的其它钢材、焊条等必须有出厂合格证并经复试合格。
        3.2  焊缝无损检测
        本工程网架所用焊缝,施工单位全部进行无损探伤,对不合格之处做返工处理。在此基础上,甲方另行委托了专业检测单位对所有吊点球焊缝进行全检,对其它焊缝抽查30%,但每个球至少检测一条焊缝,检测结果,所有焊缝均满足规范要求。
        3.3  钢绞线的复试 
        目前,国家尚无网架整体提升专业规范,我们依据上海建工集团、同济大学合编的《重型结构整体提升技术规程》,责成施工单位对钢绞线取样送检,复试结果抗拉强度与出厂证明文件基本一致。按照钢绞线复试结果核算的各吊点安全系数均在3.1之上。
        3.4  柱脚混凝土强度试验 
        钢柱底部杯口内灌注的是C40细石混凝土,提升前必须经复试,确保柱脚混凝土强度达到设计强度的100%。故留置混凝土试块时,应多留几组,以备检测之用。
        3.5  安全网试验 
        第一次提升至8 m后,在架体下部满布的安全兜网必须经冲击试验合格。本工程实测结果,安全兜网可以承受100kg以上的冲击力。
        4  提升前的联合验收
        4.1  质量验收 
    网架在地面拼装完成,施工单位自检合格后,监理组织各参建单位现场各专业负责人。对现场的钢柱、柱间支撑、柱间拉梁、网架球、网架杆件、屋面檩条、焊缝外观、油漆漆膜厚度及观感、安装管线等项目进行一次综合验收。钢柱垂直度、轴线偏移等要有实测数据。
        4.2  安全措施验收  钢绞线外观不得有硬弯、散股、肉眼可见的麻点锈蚀和电弧灼伤等缺陷;上下爬梯要轻便,易于固定;柱顶跑道脚手板要满铺且固定牢靠;接火斗要方便移动;加上作业人员要配备双安全绳;柱顶生命线要牢固且贯通;影响提升的内置杆件要提前拆除。
        4.3  辅助措施验收
          抵消柱顶反力位移的反向揽风地锚要牢靠,柱顶绑扎点及方式要合理;防水平位移的倒链要安装到位。
        5  提升演练 
         网架整体提升指挥及操作人员组织机构应在提升前建立健全,各方应模拟提升过程,集中组织一次提升演练,对讲通讯顺畅,各吊点专人值守,架下及四周无关人员全部撤离。 
       模拟提升时,要对可能出现的问题研究确定应对措施。例如:柱网内侧杆件是否与网架体系距离过近;千斤顶上部钢绞线疏导是否顺畅;网架体系脱离胎架后因应力变形是否会造成上部临时点焊杆件脱焊、掉落;柱顶位移超出预警值等。 
        6 预提升 
        人员全部撤离,检查屋盖网架提升单元及提升临时措施是否与设计及方案相符,确认无其它问题后,液压同步提升系统采取分级加载的方法进行预加载,以设计升力的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的顺序依次加载,直至网架提升单元脱离拼装胎架并提升至最低点腾空20cm处。其作用是调试液压同步提升系统,并对钢绞线进行张拉,使得钢绞线均匀受力。预提升后,应随即观测提升吊点柱顶位移情况,超出设计值的要报原方案编制人确定纠偏措施。本工程预提后,对14个吊点柱顶或支撑架顶部位移情况观测结果,6号吊点柱顶内移2cm,临时吊点支撑架顶部偏侧向位移2.5cm,均在设计位移值之内。其它基本无位移。
        7 第一次提升 
         预提升静止12小时后,再次检查网架提升单元自身结构及提升临时措施是否有异常情况,一切正常的情况下继续提升。提升速率不得大于0.5m/6分钟。同时要确保:架下及四周无闲杂人员,各提升点值守人员到位。  
         网架整体提升至约8m后,停止提升。拆除东大门桁架处中间部位临时提升吊点及支座,安装此处大门桁架下半部分,同时将东大门桁架处南北两侧的吊点,即1号与13号吊点由网架整体下弦平面,也即大门桁架的中部置换至大门桁架的下部。为临时支撑置换过程中的网架荷载,应在实际计算的基础上在大门桁架下弦设置临时支撑点。本工程共设置了13个临时支撑点,在置换前、置换中、置换后,经全程沉降及位移观测,均无明显变化。 
      对于其它同类型网架整体提升,凡是设计有下翻构件的,这种二次提升技术均是十分必要的。这种方法不仅可以将大量拼装工作安排在地面进行,一次提升后快速补充下翻杆件,降低安全风险,而且缩短了网架空中停留时间,最大限度地满足方案及规范要求。
        8 第二次提升 

      上述工作完成后,一次提升后加装的杆件焊缝必须进行无损探伤检测,全部合格后按照设计要求涂刷防锈漆、面漆,并再次申报监理检查。此时,尚应对吊点钢柱垂直度及柱顶位移进行观测,无超规定变化后,按照第一次提升流程继续提升至设计标高300mm左右时,停止提升。同时,利用液压同步提升计算机控制系统的“微调、点动”功能,使各提升吊点均达到设计位置,满足安装要求。
           此时所指的设计位置,应综合考虑网架挠度变形,确保支座节点球无明显缝隙地坐落在柱顶绞支座上。
        9  就位与固定
        9.1  补杆、卸载与就位 
        按照上述要求提升至设计标高后,首先将未设置提升吊点的支座处的后装杆件以及大门桁架处的支座及与之相连的杆件全部安装到位后,液压同步提升系统各提升吊点按照反力从大到小依次卸载,每卸压一个点后立即安装该吊点处支座及与之相连的杆件等,安装完成后再进行下一组吊点的卸压工作,直至全部吊点拆除,完成屋面网架的安装工作。 
        需要注意的是,这些后装杆件也必须进行全部焊缝探伤检测,只有检测全部合格,才允许转入下一组吊点工作。根据现场实际情况,若提升支架与后装杆件之间无位置冲突,有条件提前安装后补节点球及杆件时,应先安装这些节点球及杆件,以提高保险系数。 
        在卸载过程中,尚应注意观测揽风绳的变化,确保钢柱不产生反向变形。在吊点卸载完成后,及时解除揽风绳。
        9.2  校正与固定 
        网架就位后,必须逐个观测钢柱双向垂直度,利用千斤顶精细调整,待双向垂直度偏差归零后,随即将绞支座围焊在柱顶钢板上。
        10  结束语 
        随着网架整体提升技术的普遍使用,各项工艺正逐步趋于完善。但在现场组织方面必须一丝不苟、环环相扣、有机衔接。做到方案合理、执行全面、控制有效。也只要这样,才能够确保网架提升的顺利实施,确保建设目标的最终实现。本工程正是严格遵循了这样的原则,使整个提升过程非常顺利,最主要的控制指标柱顶90度轴向偏移,计算最大值7.3cm,实测最大值2.5cm,效果较好。 

        作者简介吴学敏,生于1971年,毕业于西安建筑科技大学,高级工程师;王永军,生于1968年,高级工程师,国家注册监理工程师。
        通讯地址:陕西省西安市红缨路1号天金大厦10楼

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