超大面积大跨度网架安装整体提升施工技术.pdf

建筑施工第45卷第9期1775超大面积大跨度网架安装整体提升施工技术邱 迪 何 京上海建工五建集团有限公司 上海 200063摘要：通过对某新建项目超大面积大跨度网架整体提升的施工实践，总结大型空间钢结构整体提升技术的施工工艺。同时，运用有限单元分析软件对整体提升过程进行仿真模拟，通过实际工况下的静力分析，把握提升时的危险控制点，为施工方案的完善提供依据，为网架安装作业的高效安全进行提供技术支持。关键词：网架；大跨度；高效安全；整体提升中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)09-1775-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.09.013Integral Lifting Construction Technology for Installation of Large Area and Large Span Grid FrameQIU Di HE JingShanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,ChinaAbstract:Based on the construction practice of integral lifting of large area and large span grid frame in a new project,the construction technology of integral lifting technology of large space steel structure is summarized.At the same time,the finite element analysis software is used to simulate the overall lifting process,through the static analysis under the actual working conditions,to grasp the dangerous control points during lifting,to provide the basis for the improvement of the construction scheme,and to provide technical support for the efficient and safe installation of the grid.Keywords:grid frame;large span;high efficiency and safety;integral lifting停车棚综合库动力中心联合工房生产管理及后勤服务用房香精香料及工业垃圾站图1 项目鸟瞰图本工程联合工房D、E区为双层正放四角锥网架结构。D区网架长度157.5 m，宽度63 m，高度为15.49 m，网架面积约9 923 m2，E区网架长度176.05 m，宽度84 m，高度为16.18 m，面积约14 788 m2（图2）。D区网架E区网架图2 D、E区网架平面2 施工难点分析本工程钢网架采用地面拼装提升架整体提升的安装近年来，空间结构在世界范围内得到广泛应用的同时，其体系越来越新颖、形式越来越复杂、跨度越来越大，因而对设计分析及施工技术也提出了越来越高的 要求1-11。大跨度网架结构一直以来就因建筑造型新颖美观，具有良好的受力性能及方便快捷的施工深受青睐。网架结构的安装有多种施工方案，在选择施工方案的同时，要考虑施工成本、难易程度以及工期等多方面的问题，同时施工过程的安全性是更需要重视的问题。所以施工方法、安装方案的选择是否合理，对网架结构的施工非常重要，需要不断研究、总结、归纳以及积累更多实践经验。1 工程概况本项目建筑面积81 850 m2，主要单体为联合工房（23.5 m）、综合库（24.4 m）、工业垃圾站及污水处理站（5.8 m）、香精香料站（5.6 m）、动力中心（9.9 m）、生产管理及后勤服务用房（23.7 m）、停车棚。配套地下消防水池、地下生活水池、污水池、应急事故水池以及物流连廊、综合管架等（图1）。作者简介：邱 迪（1985），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市普陀区大渡河路858号（200062）。电子邮箱：收稿日期：2023-03-12结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION20239Building Construction1776方法。D区使用24组提升架，E区使用40组提升架，分别提升至设计位置，然后补装中心及四周支座处杆件，补装完成后，焊接支座，拆除提升架，完成安装。1）网架面积大、跨度大。本工程网架跨度大，面积24 711 m2，提升过程时用钢量较大，提升完成后杆件补缺困难。因此面积大、跨度大给安装人员带来了极大的安全隐患。2）地基承载力要求高。D、E区网架采用地面拼装提升架整体提升的方式安装，在整体提升过程中对提升架架体的地基承载力要求较高。3）提升架同步性精度高。在整体提升过程中需同时使用多个提升架进行提升，因此如何保证提升架架体的同步性成为了难题。针对以上难题，项目部从安全管控以及控制关键点着手进行研究，寻找相应对策。3 关键技术及安全管控3.1 网架安装整体提升施工安全管控3.1.1 总体施工流程施工准备场地强夯地基，回填土、级配褥垫层、150 mm厚钢筋混凝土层、钢板、螺栓预埋验收复测支座点埋件标高组装、搭设提升架，每个提升架上方安装4只10 t的电动葫芦，提升架支柱与钢板螺栓验收调整下弦球标高，组装下弦、腹杆测量复核、焊缝检测、防腐涂装提升前验收、试提升300 mm并静置12 h，检查提升架、基础、吊具、索具等提升至设计标高，各支座一一就位网架四周利用吊车、曲臂车进行补杆，局部用脚手架进行补杆依次拆除提升架，补提升架处杆件，安装完成，拆除四周缆风绳测量整体挠度、验收完成3.1.2 安全措施网架结构整体提升的成功需要有一个可靠的施工方案作为支撑。施工前项目部对网架施工全过程进行分析，采用浙江大学空间结构研究中心空间网格结构分析设计软件MSTCAD2020进行施工验算。采用计算机仿真模拟预拼装时，模拟的构件或单元的外形尺寸应与实物几何尺寸 相同。从地面拼装整体提升、中心及四周补杆、拆除提升架、拆除提升架处补杆4个阶段进行分析研究，结果均满足设计要求，网架在施工安装过程中受力在弹性范围内且有较高的安全储备。同时，还进行了提升架的刚度、强度验算，满足要求（图3、图4）。3.2 控制关键点3.2.1 提升架地基承载力首先在保证强夯及强夯置换阶段设计要求的地基承载 图3 提升架位移 图4 提升架应力 力的同时，再在提升架基础下额外加设多道承载力措施，增加多重验收环节，并且有现场监督管理制度。1）材料验收。材料验收包括提升架、十字梁、起吊葫芦、钢丝绳、钢板、卸扣等，按提升区检验批报验及复试，对提升架的尺寸、材料型号、连接情况、外观质量进行验收；对十字梁的尺寸、法兰盘、材料、连接情况、外观质量、吊耳进行验收；对钢丝绳的型号规格、外观质量进行验收；对钢板的尺寸、厚度型、外观质量进行验收；对卸扣产品型号等进行验收。2）地基验收。确保在地基处理阶段强夯、强夯置换以及CFG桩复合地基满足地基承载力240 kPa。复合地基承载力检验采用多桩复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验；用低应变动力试验检测桩身完整性，及时提供检测报告。地基处理阶段结束后回填厚1.2 m、夯实系数0.94的回填土，采用击实试验和环刀试验进行回填土检测工作。回填深度共1.2 m，分区分层进行回填土施工，每层厚度300 mm，共4层。下层环刀试验合格后才能进行上层回填土施工，确保每层回填土夯实系数达到设计要求0.94，及时提供检测报告。回填完成后铺设厚300 mm褥垫层，最大粒径不大于30 mm，采用灌砂法进行检测，压实系数不小于0.94，及时提供检测报告。接着，在提升架底部4 m4 m范围内浇筑150 mm厚C25混凝土，内配双层8 mm200 mm200 mm钢筋，同时在四角预埋与钢板连接的螺栓，混凝土浇筑时需振捣密实，浇筑完毕后立即在表面覆盖塑料薄膜进行保温保湿 养护。邱迪、何京:超大面积大跨度网架安装整体提升施工技术建筑施工第45卷第9期1777最后，用沙子找平后在150 mm厚C25钢筋混凝土上铺设10 mm厚3 m3 m钢板，用M10螺栓固定，同时提升架各立柱与钢板焊接，焊缝表面应平整光滑，无气孔夹渣、焊瘤、未焊透，焊缝宽度不小于10 mm，保证提升架各立柱稳定（图5）。厚150钢筋混凝土层，内配双层A8200 mm200 mm钢筋厚300褥垫层1.2 m夯实系数0.94回填土强夯、强夯置换及CFG桩复合地基42M10螺栓焊接，焊缝不小于10 沙子找平后铺设3 m3 m钢板，厚10图5 地基承载力结构措施3）试提升前验收。为了检查网架变形和应力是否在许可范围之内，预防可能出现的安全隐患，在正式提升之前，先进行试提升。将网架试提升300 mm，并静置12 h，检查提升架、基础、吊具、索具。提升选择在前后3 d均无3级以上风、雨天气下施工，网架四周均匀布置溜绳。将网架上升1 m来检查网架是否同步，准确无误后，可进行网架整体提升。4）网架支座落座后验收。复核落座后支座标高、位置，对相邻支座网架标高进行测量，对整体网架挠度进行复核，确保不超过设计要求。5）整体完成后验收。复核D区总挠度不超过11 mm，复核E区总挠度不超过20 mm。3.2.2 整体提升同步控制系统网架提升采用整体提升同步性控制系统，主要由电动葫芦、集成控制箱与集成显示器组成。电动葫芦直接承受荷载并有自锁装置防止滑链，所有电动葫芦通过集成控制线与控制箱相连，控制箱再与集成显示器相连。集成显示器通过传感器能显示各吊点提升速度与钢丝绳内力数值，同时可以设置控制允许速度与允许内力，若故障或实际受力超过允许值，系统将报警，以保证安全。具体做法：每个提升架设4个双向垂直的电动葫芦（图6），每个电动葫芦的电源设控制开关，各组提升架电源接入各组控制箱（图7），所有电动葫芦通过集成控制线与控制箱相连，控制箱再与集成显示器相连。当某个电动葫芦出现故障时，该电动葫芦相对应的故障灯亮起，电路系统断开，提升架整体停止工作，检查出现故障的电动葫芦，排除故障。网架提升到位后纠偏前，对无误差支座及时就位并临时固定，作为电动葫芦自锁基础上增设的额外临时固定措施。图6 提升架及葫芦 图7 提升架控制箱4 结语本工程采用网架整体提升施工技术，大量工作都可以在地面完成，减少了操作平台的搭设，避免了高空作业，在地面拼装网架，施工人员的安装可以得到很好的保障，同时可以提高施工效率，保障施工工期。网架面积24 711 m2，3个月全部施工完成，施工期间无安全事故。通过一系列的施工控制关键点与安全管理措施，克服了网架工程施工中出现的各种难题，大大降低了施工人员的安全风险，解决了地基承载力、提升架同步性的问题，并针对关键的施工问题进行优化控制，实现了网架工程的顺利施工，达到了预期的质量要求，积累了大量的网架工程施工经验。1 谭燕秋,霍立超,王朋飞.大跨度钢网架结构整体提升施工阶段模拟 分析J.河北工程大学学报(自然科学版),2015,32(1):5-7,26.2 林锋.浅述大型网架整体拼装及整体提升施工J.建材.建筑.装修,2015(3):163.3 李长山,苏林,申爱华,等.超大跨度重型钢网架计算机控制同步整体 提升核心施工技术J.安装,2019(6):27-28.4 史龙飞.大跨度网架整体提升安装关键技术研究J.广东水利电力 职业技术学院学报,2023,21(1):16-20.5 刘法童.大跨度钢网架结构整体提升性能分析与施工监测D.邯 郸:河北工程大学,2022.6 李俊.大跨度空间网架结构分阶段整体提升安装技术研究与应用 D.重庆:重庆大学,2021.7 赵成军.大跨度网架施工安装技术要点及分析J.砖瓦,2021(6):193.8 张明亮,向思宇,谢伟,等.刚性支撑架在大跨度网架安装施工 中的应用J.建筑施工,2018,40(6):884-887.9 李新文,闫亚团,汪艳兵,等.大跨度钢网架累积外扩、整体提升 施工技术J.建筑施工,2017,39(12):1764-1766.10 张丽芹.青岛某项目钢结构钢网架安装技术分析D.青岛:青岛理 工大学,2019.11 李昌鹏.大跨度钢网架结构整体吊升施工技术D.南昌:南昌航空 大学,2019.邱迪、何京:超大面积大跨度网架安装整体提升施工技术