轉換桁架鋼骨液壓同步提升方案研究
——以某大樓為例

張樹鴻

（十一冶建設集團有限責任公司 廣西柳州 545007）

1 工程概況

本工程為一棟辦公樓，地上20層，地下2層，結構形式為框架--核心筒結構（帶轉換桁架層）。其中轉換桁架層位于7～14層（11軸～23軸之間），轉換桁架范圍以下2～6層為架空層。轉換桁架凈跨度50.4m，構件為型鋼混凝土構件，兩端支承柱為巨型型鋼混凝土柱。轉換桁架層以上還有6層普通的鋼筋混凝土結構層。

2 轉換桁架鋼骨液壓同步提升方案的選擇

單榀轉換桁架跨度50.4m，重約460t。綜合考慮質量、工期以及經濟效益等因素，根據以往類似工程的成功經驗，宜采用“超大型液壓同步提升技術”進行安裝。將結構在較低標高處拼裝成整體后，將其同步提升到位，將大大降低安裝施工難度，于質量、安全和工期等均有利。利用15層上部兩側框架結構中的勁性柱設置懸挑支架，其上放置液壓提升器作為提升上吊點；提升部分在就位位置正下方較低標高處拼裝成整體，對應上吊點，在提升部分上弦上局部加固并焊接專用吊具，提升過程中，上下吊點的液壓提升器及提升地錨通過承重鋼絞線連接。利用超大型液壓同步提升技術，將結構一次性同步提升到位。

圖1 桁架提升工作流程圖

3 桁架斷點位置及提升吊點處結構加固

3.1 桁架斷點位置

采用液壓整體提升安裝，須將提升結構在兩端與框架勁性柱連接處斷開，每層弦桿依次錯開，確保提升通道的順暢（斷口距離巨型型鋼混凝土柱隨著樓層高度而增加），具體布置如2～3圖。桁架斷開接口余量為10mm。

3.2 結構加固

平面桁架間與兩端切斷部位加固：由于平面桁架之間沒有任何桿件相連，為了保證拼裝過程和提升過程桁架的穩定，需在兩榀桁架之間和兩端切斷部位附近加臨時支撐桿（φ299×8鋼管）對桁架進行臨時加固，具體做法見4圖。

圖2 K桁架斷點示意圖

圖3 G桁架斷點示意圖

圖4

3.3 荷載計算結果及分析

在荷載與約束條件設置完成后，可通過計算得到桁架在提升過程中的受力及變形情況。B、K軸桁架最大撓度為3.67mm，最大應力為80.7MPa；E、G軸桁架最大撓度為3.01mm，最大應力為95.9MPa。根據桁架在提升過程中的受力情況，計算出各吊點的反力，選其中最不利（反力數值最大的）工況進行計算（重力工況最大節點反力1943.8kN，考慮加速度擴大1.2倍，節點反力2332.56kN）。

4 提升上、下吊點制作

每榀桁架兩個端部各設置一個提升吊點。共計設置八個提升吊點。具體布置如圖5。

圖5

提升吊點平面布置圖（吊點A1-A4，B1-B4，共計8個）。結合結構提升吊點的布置，綜合考慮各種因素，利用15層上部兩側框架結構中的勁性柱設置懸挑支架（見圖6），其上放置液壓提升頂作為提升上吊點；在提升部分上弦上并焊接專用吊具，其內放置提升地錨作為下吊點。

圖6 提升支架立面圖

5 液壓提升系統的安裝

5.1 提升系統設備的介紹

液壓同步提升技術一項集齊計算機控制、機、傳感器、電和液等于一體的現代化施工的技術，具有方便經濟和安全可靠的特點，可以實現大面積、大噸位和大跨度的超高、超大規模構建的同步整體提升，此項技術得到了推廣和普及。該提升系統主要由液壓泵站、千斤頂、鋼絞線、控制系統等構成。

5.2 設備選型

本工程中2榀平面桁架連接為整體后總重約1000t，根據上面的結構受力計算，最大節點反力2415.36kN，所以選用350t以上液壓千斤頂。選用設備：1臺LSDKC-16控制臺、2臺LSDB105液壓泵站、2臺TSF50擴展閥組、8臺LSD3500（或LSD5000-400）提升千斤頂。每臺千斤頂配備30根（左、右旋向各15根）φ30mm鋼絞線。其中，提升千斤頂儲備系數：350t/臺×4 臺÷1000t=1.4；鋼絞線的儲備系數：30 根/臺×40.6t（破斷力）/根×8臺÷2000t=4.872。

根據上述結果，安全儲備完全能滿足施工的要求；鋼絞線的選擇：準備1860MPa級φ30mm鋼絞線，50m/根，左右旋各120根，共240根。鋼絞線約重1350kg。下料場地長70m，寬3m，要求平整干凈，以保持鋼絞線表面清潔。采用砂輪機下料，嚴禁用氧氣及電焊切割。鋼絞線不得有彎曲，散股現象，不得受到機械或過電等損傷。不得使用銹蝕嚴重的鋼絞線。

5.3 提升系統安裝調試

設備系統吊裝就位后，連接油管及控制通訊電纜、接通電源后進行聯機調試，以確保提升系統的安全及正常工作。聯機調試分為電器元件測試、控制系統信號調試、液壓油路系統調試、單頂聯動測試和多頂聯動測試。

6 結構提升

6.1 試提升

提升前要再次對提升裝置的液壓系統、電路系統、錨夾具系統、控制與顯示系統及鋼絞線進行全面細致檢查，并記錄于表。確保結構上的無關荷載已去除、無拖掛、無阻礙。其中：①控制所有千斤頂主頂回到起始位，進入手動提升準備；②手動操作控制系統，適時調整泵站限壓，給千斤頂逐次增加20%、40%、60%、80%載荷；加載時隨時觀測各處情況并作好記錄，必要時召集有關各方分析決策；③手動加載將鋼梁提升離開地面5cm左右后靜置；期間組織監測單位人員對結構關鍵點（提升千斤頂支架、下吊點、下吊點下放相鄰桁架節點等）進行監測，檢查各點應力情況是否超限；④檢查結構焊縫、結構變形是否正常。

檢查所有設備（千斤頂、上下錨、各行程開關、控制開關、壓力表、鋼絞線、編碼儀、激光儀等）是否正常。

需要檢查：①臨時設施：上吊點及下吊點等的安裝、牢固情況；②提升構件加固情況；③結構提升時障礙物的清除情況；④結構提離地面后檢查相關受力點的結構安全；⑤對提升區域內的安全警戒巡檢。

6.2 提升

啟動自動提升，系統自動運行。泵站最大流量為105L/min，每臺泵站通過閥體規控制兩臺LSD3500千斤頂，千斤頂的行程為0.3m，伸缸活塞面積為13.95×10-2m2，回程活塞面積為8.68×10-2m2：則升缸所需時間為：105/2臺/（13.95×10-2×0.3）×1000≈1.3min，回程所需時間為：105/2臺/（10.81×10-2×0.3）×1000≈1.7min：一個循環行程有 4次松緊錨動作，共耗時：8s×4=32s，由此可推算出千斤頂一個行程耗時為：1.3+1.7+0.5=3.53min，則3m提升最快速度約為36min，整體體提升高度約為36.2m，最快時間約為7.2h。在自動提升過程中，如果各頂吊點同步誤差超過控制系統的設定誤差，進行調整；如果吊點同步誤差超過控制系統設定的最大誤差，進入緊急停機，等待調整；調整完畢，進入準提升狀態，再次啟動自動提升。

提升過程中，觀察提升過程中同步控制誤差對構件的影響；注意記錄提升過程中的油壓最大、最小值，并時刻監測鋼梁結構狀態偏移是否在規定范圍內，在誤差出現時應及時進行修正。提升過程應隨時監控負荷、結構狀態、及提升通道是否暢通。當鋼梁結構提升到設計位置后，停機懸置，期間將所有夾持器夾緊以確保懸掛安全可靠。桁架持續提升過程中，監測單位人員需定時對結構關鍵點（提升千斤頂支架、下吊點、下吊點下放相鄰桁架節點等）進行監測，檢查各點應力情況是否超限。吊裝過程通過計算機系統和現場技術操作人員進行提每一步提升的嚴格監控，保證吊裝能夠安全順利的完成。

6.3 提升就位、對口焊接

結構同步提升至設計位置附近后，暫停。我公司操作提升設備按對口指令調整各吊點，微調使結構精確提升到達設計位置，提升設備暫停、鎖定，保持結構的空中姿態穩定不變。精確對口需要指令需要鋼構加工方提供、鋼結構加工制作方最后集中對口焊接與補桿。焊接作業接地必須可靠，防止鋼絞線過電損傷。

7 方案優點

在這項工程項目中，轉換桁架采取液壓同步提升的施工方案進行吊裝，取得了良好的施工效果。總體而言，液壓同步提升具有如下優點：采取液壓提升吊裝的施工措施，可以最大程度減少高空作業量，除此之外，液壓整體提升作業絕對時間非常短，可以有效保證結構的安裝工期；因為鋼桁架在較低標高處拼裝，便于使用機械化焊接作業，從而使焊接質量和裝配精度及檢測精度上更容易得到保證，而分段吊裝由于高空作業，無論構件拼裝精度，還是焊接質量及測控精度上都難以得到有效保障；采用“超大型構件液壓同步提升施工技術”吊裝，技術成熟，吊裝過程的安全性有充分的保障；鋼桁架結構主要的拼裝、焊接及油漆等工作在較低標高處進行，施工效率高，安全防護工作易于組織，施工質量易于保證；液壓同步提升設備設施體積、重量較小，機動能力強，倒運和安裝方便；將大大降低安裝施工難度和大型吊機及配套臨時措施的使用，于質量、安全和工期等均有利。

8結語

綜上所述，在轉換桁架施工中，液壓提升技術具有顯著的優點，簡化了施工作業，提升了施工的進度和效率，保證了施工質量，在今后的施工中，可以進行推廣和普及。

[1]邱劍，廖根，余宏.某50.4m跨門形高層建筑轉換桁架設計與施工[J].建筑結構，2018，48（03）：19～24.

[2]龔青峰.城市高架橋梁預制裝配施工信息化管控技術[J].建筑施工，2017，39（12）：1841～1843.

[3]萬震.大型橋梁施工安全風險管理技術與應用[D].鄭州大學，2017.