大跨度網架整體頂升技術的研究及應用

劉昌國 周圣中

（騰達建設集團股份有限公司，浙江杭州 311107）

0.引言

隨著中國經濟的騰飛，建筑行業取得了較大發展，大跨度的鋼網架的應用頻率越來越高，其具有自重輕，強度大的優勢，同時其容易安裝，能夠被重復使用，具有良好的抗震性，在跨度較大的建筑建設中受到青睞。為了更好地應用鋼網架，需要對其運用的頂升技術進行深入研究。

1.工程概況

1.1 設計概況

本工程為杭州地鐵10號線一期工程仁和路車輛段施工SG10-5-2標段，其位于杭州市余杭區。網架長62m、寬34m、東西向高1.8m、南北向高1.998m，為螺栓球節點正放四角錐網架。網架連接球直徑從BS120～BS260、WS400～WS750，網架采用在地面整體組裝完成，然后整體進行頂升至設計標高。

1.2 材料

鋼管選用的是GB/T1591中的Q345B鋼（高頻焊管）。螺栓球選用的材料是GB/T699中的45號鋼。焊接球選用的材料則是Q345B鋼。高強度螺栓選用的是GB/T3077中的40Cr或20MnTiB，其等級為10.9級。封板錐頭使用的材料是Q345B鋼，其鋼管直徑超過或等于75時必須采用錐頭，同時連接焊縫與錐頭的任何截面都需要與連接鋼管的強度相同，其厚度需要滿足強度和變形方面的要求，并附有效的試驗報告。工程中的套筒選用的鋼材為GB/T699規定的45號鋼，其焊條選用的是E43XX和E50XX系列，工程中所有未注明的鋼板都采用Q235B鋼，組合板按圖集《05SG522》附錄4-2，每個鋼球上都需要打上工號，并且全部焊件都應當編焊工工號。角焊縫除了另有說明外，都采用連續焊縫的方式，焊腳的高度同最薄構件厚度，一律實施滿焊，要求其焊縫質量達到2級。全部型材的工廠在拼接時都使用對接焊縫的方式，同樣要求焊縫質量達到2級。

2.大跨度網架整體頂升流程

2.1 工藝流程

對大跨度的網架整體進行頂升的流程為：做好施工準備工作后進行拼裝胎架的搭設，規范地安裝頂升架后進行網架的拼裝，拼裝完成后落實自檢，確認無誤后將網架頂升直至其達到設計標高[1]。

2.2 準備工作

仔細清點已經進場的材料，將球類和桿類材料進行分類堆放，嚴格檢查球類、桿類材料，對其尺寸和規格進行校對和核驗，確保其安裝的精度符合施工要求。將施工場地清理干凈，避免施工現場出現雜物。

2.3 搭設拼裝胎架

拼裝胎架中需要使用的材料有兩種，其一為砌塊，其二為鋼管。具體的搭設步驟為：在地面上依據圖紙設計的軸線完成下弦球平面的控制網測設，球心投影點即為其交點；把投影點當作中心，進一步搭設500mm高的砌塊，并且使用砂漿將砌塊的頂部找平；使用經緯儀于砌塊的頂部將球心投影點再次測放，完成砌塊頂部實際標高的測量工作；將鋼管放置于砌塊頂部，使鋼管中心重合投影點；把球放置于鋼管的頂部，同時為了確保下弦球的球心具有一致的標高，需要仔細計算鋼管使用的長度。

2.4 網架拼裝

拼裝網架的地方應當是現場中部位置的地平面上，網架延伸的順序為從中間到兩側，且延伸的過程依照網格逐步延伸，先下后上。其中下弦球的位置必須要位于投影線。拼裝焊接球網架的方法為：在地平面上以田字格式擺放下弦球與桿；拼裝完成后的下弦球和下弦桿上應當安裝腹桿以及上弦球，使其形成牢固的四角錐型；將連接上弦球的水平桿件安裝完成；重復拼裝網架直至拼裝完畢。

2.5 支撐胎架仿真分析

對支撐胎架進行仿真分析是頂升的重要環節，將其以250kN的集中荷載考慮，對其進行模擬后，應力云圖中顯示支撐胎架在加載完成后擁有的最大應力是185MPa，其強度比Q345B的鋼材小；能夠位移的最大量為14mm[2]。

2.6 地基承載力計算

通常工程中采用2m×2m×0.3m規格的C30混凝土，需要在其內部進行單層鋼筋網片的鋪設，上鋪鋼板的規格為20mm×1500mm×1500mm，上部進行頂升架的支撐，在實際頂升時其擁有的反力最大數值為308kN，為方便計算，本文設定為310kN。現場澆筑之前需要進行鑿毛處理，夯實被破壞的原混凝土面，確保其擁有大于170kPa的承載力。承臺普遍面積為2m×2m=4m2，其能夠承受310kN荷載。其基礎底面承受的平均壓力Pk計算公式為：

Pk=（310+25×4×0.3）/4=85kPafa=170kPa

其中，fa為修正后地基正常承載力的特征值。

2.7 網架頂升

網架頂升具體的施工步驟為：將頂升架安裝完畢，同時進行千斤頂的安裝，構成頂升前最開始的狀態。在正式進行頂升起重之前，需要試提網架，一般試提的高度為500mm，首先啟動頂升起重機，確保頂升過程中各個起重點都調整完畢后再逐步地離開地面，最后確認試提檢查沒有問題后再進行連續起重。起重的過程中啟動泵站能夠幫助千斤頂活塞完成一個行程的上升，之后泵站回油將千斤頂的頂針逐步下降，直至連接第一節標準節。連接完畢后重復以上步驟，重復過程中不斷上升網架，進行頂升工作，上弦的頂升高度通常被控制在8m，當頂升的高度達到此高度時，需要立刻在上弦球周圍進行纜風繩的反拉操作，反拉結束后將其連接頂升架，連接的目的是盡量避免網架發生晃動，將頂升架的穩定性大大提高。頂升過程較為復雜，如圖1所示，當頂升高度達到設計標高時即可停止頂升。頂升完成需要進行支座及桿件的安裝如圖2所示。桿件安裝時需要使用卷揚機把其運輸至設計位置，方便施工人員在高空操作的平臺上實施安裝和焊接。把支座連接上網架時需要確保網架實際的受力結構和設計一致[3]。連接網架與支座時除了需要注意安裝結構之外，還需要確保焊接的質量，此類支座節點與網架的連接對焊縫的要求應當滿足一級焊縫等級，并且必須要保證探傷合格，才能將其卸載。

圖1 鋼網架頂升過程

圖2 頂升支架及頂升設備圖

2.8 頂升測量與監控

精準安裝網架應當確保構件的精度。在構件順利進場后，需要測量其加工精度。當完成磚跺的砌筑工作后，應當利用水準儀對磚跺頂的標高進行測量，當其標高不符合規范時應當使用砂漿將其調整至規范。砂漿徹底凝固之后，需要對每個球放置的位置進行測設，測設的主要工具為全站儀。拼裝完成網架之后，應當測量網架實際長度以及其標高，判斷其數值是否處于正常誤差范圍之內。

3.結語

大跨度的網架結構在社會發展中的出現頻率越來越高，為了滿足建筑工程的需要，很有必要對此類網架結構的頂升技術進行探討和研究，頂升的流程較為復雜，在整個頂升流程中，需要嚴格遵循每一處施工規范才能夠確保頂升技術得到有效利用。