制絲車間大跨度網架結構頂升施工技術

劉喬利

摘 要：本文對制絲車間大跨度網架結構頂升施工的原理、工藝、同步控制進行了闡述。根據確定的頂升點位置，采用MIDAS GEN8.36有限元軟件對頂升過程中桿件的應力和變形進行驗算、分析，施工模擬計算表明頂升點位置選擇合理，結構滿足頂升施工要求，從而驗證施工方案的可行性，保證網架安裝過程的安全與質量，促進施工技術的進一步發展和提高。

關鍵詞：大跨度網架結構；有限元分析；施工技術；同步控制

1 工程概況及特點

河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠易地搬遷項目聯合工房，制絲車間屋面承重結構采用正放四角錐雙層平板網架，螺栓球、焊接球混裝；支撐為多點混凝土柱支撐，支座采用橡膠板式支座。

制絲間平面尺寸為208.9×72米，投影面積15040.8m2，基本網格尺寸3×3m，下弦標高12.500m，長度方向設兩道伸縮縫。混凝土支撐柱截面尺寸為900×600，柱距6米。

根據現場情況及特點，通過多方案比較，最終采用整體頂升方法，該方法把大量的拼裝工作放到地面上完成，大大降低了高空作業帶來的安全隱患，地面作業為縮短工期創造了有利條件，同時方便對施工質量的檢查、控制，該方法被越來越多的應用到建筑施工上。

2 施工方案

2.1 頂升區域劃分

制絲車間網架長度208.9m，跨度72m，設有兩道變形縫，按照結構變形縫分為3個頂升區，每個頂升區長度分別為64.775m、69.9m、71.875m。

2.2 總體安裝方案

2.2.1 地面整體拼裝

經檢查合格后的網架零部件，按照圖紙的要求在地面的砌體支墩上進行拼裝，拼裝時留每個頂升塊的最外圈一個角錐暫不拼裝。混凝土中間柱部位的網架拼裝時，暫不拼裝上弦桿和腹桿，使混凝土中間柱位于網架的一個網格中。

2.2.2 整體頂升

網架拼裝完成并檢查合格后頂升，從開始頂升到最后就位，可分為三個過程，即初始頂升、正常頂升和最終就位。其中循環最多的是正常頂升，每完成一個頂升循環，網架就升高一個項升標準節高度。

2.2.3 封邊與就位

網架頂升至高出就位標高0.3m時停止頂升，安裝支座，使網架支座球中心偏差符合規范要求。調整網架的平面位置，滿足要求后安裝邊緣的桿件和螺栓球，進行封邊操作。利用頂升系統使網架下降到支座位置，對支座焊接固定。

2.3 頂升原理

（1）頂升系統把網架向上頂升一個行程，安裝一個標準節頂升架，頂升系統的油缸收縮，網架支承于頂升架上，油缸繼續收縮，使頂升系統的下端向上收縮，在頂升架上插入兩道橫梁，使頂升系統下端支承于橫梁上，頂升系統繼續向上把網架頂升一個行程，如此往復，頂升系統每完成一個頂升作業就安裝一個標準節的頂升架。

頂升施工是由頂升系統和頂升架交替承擔網架的重量，共同實現網架結構的垂直向上移動的過程。

（2）頂升設備。頂升設備主要有液壓油缸、頂升架、同步控制系統和穩定支撐四個部分組成。每個頂升區域采用22個頂升架，頂升架受力驗算采用同濟大學開發的3D3S結構計算軟件，驗算時頂升架高度根據本工程實際情況，按最高20米進行計算。構件材質為Q235。經驗算，項升架強度、整體穩定性均滿足要求。

2.4 頂升工藝流程

頂升方案設計→施工準備（測量、頂升系統檢查、計算校核）→頂升設備安裝→試頂升→網架正式頂升（監測）→網架就位固定→檢查驗收

2.5 同步控制

同步控制是保證頂升施工安全和質量的關鍵。

同步控制措施：22個頂升系統分別安裝有位移傳感器，頂升時傳感器將位移數據實時傳給控制程序，程序根據收到的信息分析比較，然后控制各頂升系統的動作，使22個頂升系統的數值差控制在設定的范圍內。

根據規范要求，各頂升點的允許高差應符合下列規定：“不得大于相鄰兩個頂升支撐結構間距的1/1000，且不得大于15mm。”

結合本工程各頂升點的間距，計算得出本工程各頂升點的允許高差值為8mm。

控制同步的方式是將8mm設定為各頂升點最大高低差值。啟動泵站后，各頂升系統的高度差只要在8mm以內，頂升系統持續工作，一旦誤差值大于8mm，高于8mm的頂升系統停止工作，待誤差值小于8mm時，該頂升系統再次進行工作。

2.6 卸載

封邊及封柱頭工作完成后，將千斤頂在電腦控制下同步下降使網架落至支座上，檢查支座平面位置是否與設計位置一致。確認無誤后，將支座與預埋件焊接固定，然后進行卸載。

本工程采用同步卸載，即22個千斤頂在電腦控制下同步降落，每次降落8mm，第一個8mm降落完成后，觀察網架及頂升設備是否發生異常現象。若有異常現象必須立即停止降落，找出原因及應對措施。直至所有的頂升點的千斤頂與被頂升球脫離，完成卸載工作。

待卸載完成網架達到穩定后，需對安裝完成的網架進行檢查驗收，

3 結構施工過程有限元分析

3.1 頂升點選擇

根據施工經驗初步選擇頂升點，采用MIDAS GEN8.36有限元軟件對初步選取的頂升點進行驗算，以驗算結果為參考調整頂升點的位置，選擇網架應力和變形較小的位置作為最終的頂升位置。

經計算3個網架頂升段分別采用22個頂升點進行頂升，最大頂升點反力為280kN。

3.2 頂升施工計算

根據已確定的頂升點位置，采用MIDAS GEN8.36有限元軟件對頂升施工中桿件的應力和變形進行驗算。恒載僅考慮網架自重和檁條自重，考慮部分風荷載，頂升點按鉸接設置約束，根據《空間網格結構技術規程》，頂升動力系數取1.1。經模擬計算，各頂升段頂升點反力、變形、應力均滿足要求。

4 結束語

制絲車間目前已完成屋面的施工，根據前期對施工過程進行的模擬計算，驗證了施工方案的可行性并保證了結構安裝過程中的安全與質量；同時校驗了臨時支架承載能力，為今后同類工程的施工提供了寶貴的理論依據和實踐經驗。

參考文獻：

[1] GB 50205—2001.鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[2] GB 50661—2011.鋼結構焊接規范[S].

[3] 中國鋼結構協會.建筑鋼結構施工手冊[M].北京：中國計劃出版社，2002.

[4] JGJ 7—2010空間網格結構技術規程[S].