V80 大跨度钢结构安装工艺（三）整体提升

对跨度较大的大型钢结构进行整体提升，无论是位移控制，还是荷载控制均存在较高的难度，需要在提升过程中做到精准控制。 在当前科技与工艺日新月异的今天，数值模拟与计算机控制已经更多的运用于工程实践。 液压同步提升技术为确保屋面钢结构的安全施工提供了保障。  

《重型结构和设备整体提升技术规范》

计算复核

重型结构和设备整体提升 必须进行提升过程各控制工况的承载力、刚度验算，并应保证整体稳固性 。当被提升结构、设备和支承结构在安装过程中会发生结构体系转换时，应建立整体计算模型对被提升结构、设备和支承结构进行施工工况验算。

变形限值

 

风荷载取值

提升能力设计

1. 应根据被提升结构及附属设施的重量、提升吊点布置的数量和方位及结构分析计算的结果，确定各吊点荷载。
2. 应根据各吊点的荷载确定液压提升系统的总体提升能力和各吊点提升能力。
3. 各吊点提升能力(指定吊点液压提升油缸额定荷载)不应小于对应吊点荷载标准值的1.25倍。
4. 总体提升能力(所有液压提升油缸总额定荷载)不应小于总提升荷载标准值的1.25倍,且不大于2.5倍。

提升结构转换要求

1. 被提升结构到达设计高度后，应进行平面位置的核对和校正;
2. 被提升结构就位后,应进行固定。当有多个部位需进行转换时,可按顺序对关键部位先行转换;
3. 对结构转换涉及支承结构改动的，应按方案实施;
4. 结构转换过程中,应对液压提升系统和钢绞线作相应防护。

钢结构整体提升技术

施工控制

1. 屋盖/连廊大面积拼装技术控制：拼装结构一般有主结构、次结构、支撑系统、檩条结构、检修走道等部分，为保证整体提升质量与顺利，必须在方案阶段考虑好提升的子结构。
2. 钢屋盖整体提升技术设计与计算控制：对于如此大的屋盖系统进行整体提升，必须通过合理的设计及验算来保证工程的安全。
3. 计算机控制液压同步提升技术控制：依据液压同步提升原理，采用提升设备，结合现代化施工工艺，将成千上万吨的构件在地面拼装后，整体提升到预定位置安装就位。

提升设计与计算控制

对于大跨钢结构进行整体提升，必须通过合理的设计及验算来保证工程的安全，从而为整体提升提供理论依据。计算内容主要为提升支架/平台设计、提升锚具设计、提升/安装阶段主体结构验算等关键部分。

1. 提升力计算：对整个结构建立有限元计算模型，并把提升状态需要考虑的荷载施加于其上，计算出设立提升点处的支座反力，这个结果是设置千斤顶数量和规格的依据。
2. 提升支架及平台梁设计：本工程中应用的柱为钢和混凝土组合柱，下部为混凝土柱，上部为钢构柱。针对这种结构，为了提升需要，在原有的柱子高度基础上，增加了3.5m，作为提升支架。根据提升工艺要求，在支架顶端布设提升平台梁。平台梁设计为箱梁形式。
3. 提升锚具设计：提升固定锚支架需要牢固地与被提升的屋盖连接，作为安放提升系统固定锚的支座。提升固定锚支架用钢板焊接而成，支架与吊耳通过高强度螺栓相连接。分析利用大型有限元程序ANSYS完成。
4. 提升过程工况验算：整体提升过程中各提升点之间存在位移差，各提升点的位移差的出现会使结构的受力状态发生改变，计算在可能出现的位移差的情况下结构的受力情况，提升点有数十个之多，有许多种荷载组合，需要从中选出比较危险的情况，进行提升位移差组合工况，验算在提升过程中屋盖系统的内力变化，确保提升过程的安全可靠。

整体提升技术主要控制

1. 整体提升流程式
2. 系统组成：计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群、液压泵站和传感检测及计算机控制(控制部件)等几个部分组成。
3. 提升油缸及其它提升设备的布置：在提升吊点确定后，确定各提升吊点的提升力，并以此为确定提升油缸型号和数量的依据。同时根据提升方案，布置其它提升设备。
4. 提升吊点位置同步控制：随升吊点与主令吊点的提升高差，通过控制系统随时测定信息，并将信息及时反馈给随升吊点的控制系统，通过调节提升系统，达到缩小主从吊点的高差，实现整体提升同步。
5. 整体提升安全控制：整体提升施工中，安全措施尤其重要，应着重控制四大安全措施：提升结构体系安全措施；提升油缸机械安全；液压系统的安全；计算机控制系统的安全。

整体提升案例

某连体钢桁架提升

某门头钢结构提升

某体育场馆网架提升

某机场航站楼屋盖钢结构体系为平面钢桁架＋正交放钢网架结构，屋盖钢网架投影面积共约13.1万平方米，相当于18个国际标准足球场大小，其最大跨度522米。屋盖钢结构桁架三层檐叠落造型复杂，弯曲造型位置结构高差大、杆件数量多、施工难度大。分区提升单位中体量最大的一个S1区网架结构，其覆盖面积29000平方米，重达2550吨，整体提升高度达14m，共设置43个提升吊点。采用“楼面原位拼装、分区分块提升、全程健康监测”的安装方法。

为确保钢桁架提升施工方案的安全可靠，参建单位还采用3D3S和SAP2000有限元等软件对施工期间提升结构受力情况进行数值模拟分析，为施工的准确性和安全性提供有力的理论支撑。运用BIM技术，对屋盖钢结构施工整体流程进行模拟预演和施工交底，确保施工过程各环节无缝衔接。组织钢结构专家对施工方案进行多轮论证和经验把关，确保施工方案及措施万无一失。

某项目提升介绍

项目概况

门头钢结构分别位于主体建筑东段、西段两侧，整个结构造型呈”门“式造型，钢结构类型为圆管与方管构成的管架，材质均为Q345B。竖向结构为钢筋混凝土核心筒剪力墙，屋面水平结构为钢管桁架结构平面跨度达90 米，宽度达46 米，顶面标高为39米，结构总重量约为400 吨。

整体提升过程

门头钢构的施工重难点为屋架跨度大、安装高度高，现有施工场地空间比较受限，且为了保证钢构施工质量，安装思路采用“屋面结构原位拼装整体液压提升 单元吊装”的方式进行安装。

吊点设置

吊点设置原则，总体以不改变或是改善桁架整体的受力模式布置。根据桁架起吊及安装次构件的过程中，对吊点的吊力进行试算，提供反力给提升设备。

             

液压同步提升技术特点

1. 钢结构主要的拼装、焊接及油漆等工作在地面进行，可用汽车吊进行散件吊装，施工效率高，施工质量易于保证；
2. 钢结构的施工作业集中在地面，对其它专业的施工影响较小，且能够多作业面平行施工，有利于项目总工期控制；
3. 钢结构的附属次结构件等可在地面安装或带上，可最大限度地减少高空吊装工作量，缩短安装施工周期；
4. 采用“超大型构件液压同步提升施工技术”吊装空中钢结构，技术成熟，有大量类似工程成功经验可供借鉴，吊装过程的安全性有保证；
5. 通过钢结构单元的整体提升，将高空作业量降至最少，加之液压提升作业绝对时间较短，能够有效保证空中钢结构安装的总体工期；
6. 液压提升设备设施体积、重量较小，机动能力强，倒运和安装方便，适合本工程的使用；
7. 提升上下吊点等主要临时结构利用自身结构设置，加之液压同步提升动荷载极小的优点，可以使提升临时设施用量降至最小，有利于施工成本控制；
8. 通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；
9. 采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度与提升幅度不受限制；
10. 液压提升器锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；
11. 液压提升系统具有毫米级的微调功能，能实现空中垂直精确定位；
12. 设备体积小，自重轻，承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升。

安装阶段计算分析

   

现场施工照片

           

设计复核意见

1. 门头钢构件安装时，应有水平位置微调措施，构件的拼接位处应设置钢衬管；
2. 补充钢结构吊点处节点分析；
3. 应补充起拱施工方案；
4. 多管相贯焊处，应有明确的焊接顺序，保证隐蔽焊缝的焊接质量；
5. 东侧门头应补充施工模拟计算，并保证结果满足设计要求，施工完成后的杆件应力比不超过一次成型，在自重工况下的应力比；
6. 矩形钢管梁连接节点与深化图不一致；
7. 东侧门头加工分段示意图，对称部分的重量不对称，请复核；
8. 东西侧门头支撑胎架，应验算稳定、变形和构件强度满足要求，支撑胎架卸载时，利用主体结构作为支座吊装，主体结构不能采用焊接，并须复核主体结构杆件强度满足安全要求。