劇場屋蓋桁架液壓提升施工技術

陳夢然 楊安杰 王浩

一、工程概況

某項目劇場屋蓋由縱向6榀平面桁架以及桁架間若干鋼梁組成，鋼屋蓋平面尺寸64m×37m，桁架兩端通過球鉸支座與混凝土柱頂相連，支座起始標高32.9m（GHJ1-1）、36.625m（GHJ1-2）、32.815（GHJ1-3），屋蓋最高點39.270m。桁架跨度36m（GHJ1-1/2）、23.95m（GHJ1-3），凈高6～6.5m，桁架間距6～10m。桁架桿件形式為箱型，尺寸分別為口400×400×30×30～口850×500×40×40不等。

GHJ1-3下部有混凝土梁，不滿足提升條件，所以本提升專項方案，只針對GHJ1-1、GHJ1-2進行編制。

GHJ1-1立面圖(重100.5噸)

桁架平面布置圖

GHJ1-2立面圖(重110.2噸)

二、提升技術方案

提升技術方案：屋蓋桁架GHJ1-1、GHJ1-2采用塔吊在地面進行拼裝，拼裝完成后利用頂部設置的提升器單榀液壓提升到位，再與支座部分已安裝桿件焊接，同時補裝支座附近桿件后，再拆除補強桿，再最后拆除支座臨時固定鋼板及卸載提升器，完成結構施工。

施工機械：拼裝機械，塔吊；根據桁架自重反力，GHJ1-1每個提升點反力408.4kN,共設2個提升點；GHJ1-2每個提升點反力456.8kN，共設2個提升點，共計4臺JG100型液壓提升器，倒運兩次.

施工時機：鋼結構樓座/池座后施工，滿足桁架在地面拼裝的要求。

施工順序：

提升吊點設置

提升立面圖

以最大提升反力位置的提升鋼絞線為例，簡單說明鋼絞線選用的計算過程。《重型結構和設備整體提升技術規范》GB 51162-2016規定，鋼絞線抗拉強度為1860MPa，直徑15.24mm鋼絞線抗拉強度標準值取自《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224。安全系數取2.0。抗拉強度標準值，提升反力最大標準值為466.1kN。單根鋼絞線的破斷拉力不小于260kN。

安全系數=260/（反力設計值/根數）=

所以鋼絞線抗拉強度滿足要求。

1.正式提升

通過同步提升及卸載落位控制方法，結合頂板結構特點，采用“吊點油壓均衡、結構姿態調整、位移同步控制、順序就地卸荷”的方法，避免提升過程不穩定，確保安全。

2.同步吊點設置

每個液壓升降機都配備了一個行程傳感器，實現提升。通過檢測信號及其在傳感器中的位移差值，利用計算機、泵源控制閥、液壓升降機、起重單元系統進行監測，實現閉環管理。

3.提升分級加載

正式吊裝前需進行試吊，結合模擬工況的計算結果，觀察和監控起重裝置、臨時起重措施和起重設備系統是否匹配，實現起重安全可靠。

根據計算機模擬計算出的每個吊點的反作用力值，逐步加載起重裝置（試吊），逐漸增加每個吊點處液壓起重系統的油缸壓力，依次為20%、40%、60%、70%和80%；確認所有零件正常后，繼續加載至90%、95%和100%，直到提升裝置與胎架完全分離。

每一級加載完成后，需要暫停，對上下吊點、液壓起重裝置的變形情況進行檢查，同時復核主體結構的穩定性，如果處在正常狀態，則進行下一級加載。

分階段加載過程中，在即將離開胎架時，每個點的節奏可能存在不一致，離開地面的時間可能出現偏差，此時需要重點監控各吊點的情況，保障平穩離地，必要時進行“單點吊”調整。

4.結構離地檢查

起重裝置進行預提升，離地高度為組裝好的胎架上方約200mm時，鎖緊固定，停留約12小時，對吊點結構、軸承系統和起重設備進行全面檢查，書面形成檢查結果并反饋。所有的檢查如果都是正常的，就可以進行正式提升了。

5.姿態檢測調整

各吊點的離地高度要進行精準定位，利用全站儀進行測量各吊點相對高差，使其滿足設計要求，對于未滿足要求的吊點，利用起重裝置進行調整，使其符合要求。

6.整體同步提升

按照調整后的各吊點高度作為起點，對位移傳感器進行復位恢復。確定姿態在設計要求下進行整體提升，最終達到設計標高附近位置。

7.提升過程的微調

在達到設計高度附近后，需要進行提升微調，使其滿足結構安裝精度要求，這時需要將控制系統從自動切換到手動，并根據實際高度和設計高度的差異，利用液壓其提升系統進行向上或向下調整，手動調整的精度可控制在毫米級別。

8.提升就位

當提升距離至設計標高200mm時，先暫停提升，然后進行微調，精確到達設計標高位置，此時需要先將液壓起重系統進行懸掛，安裝后裝桿件，實現系統穩定。然后液壓起重系統設備開始同步降壓，降壓到實現鋼絞線完全放松；最后開始拆除液壓起重系統設備及相關臨時措施，即完成整體吊裝工作，實現提升就位。

被提升構件到達指定位置后，豎向位置采用提升器去調整，水平位置采用千斤頂調整。將施工誤差在可控制范圍內，不發生無法正常安裝的情況，如果誤差較大，用寬焊縫消納，寬度不超過規范最大允許值。

9.提升過程中的監測

提升過程中，應加強監測，安裝風速儀測量實時風速，風力超過六級不得進行提升作業。對各吊點的離地距離進行檢測，通過全站儀測量出各吊點的相對高差。然后采用液壓提升系統設備，調整提升單元各吊點高度，以達到設計要求。

三、結構驗算

提升過程模擬采用空間有限元程序MIDAS/Gen仿真分析，臨時加固桿規格為口300×12：

1.荷載工況

恒荷載DL：主要為結構自重，自重系數1.15；

2.荷載組合

標準荷載組合：1.0DL；基本荷載組合：1.2×1.4DL，其中1.2為動力系數。

3.工況1：吊裝1#2#桁架，北部剪力墻外側鋼結構未施工，荷載按照1.1G+1.4L考慮，活荷載考慮為單片桁架的重力和安裝時產生的偏心距，邊界條件按照在地下室一層底部處固接。

剪力墻內力圖

結構變形圖（mm）

開口剪力墻內力最大值出現1號桁架柱子相連的剪力墻頂部，彎矩為264kN·m，剪力207 kN，最上面一層剪力墻軸力為256kN（從柱頂往下5米處）。結構變形最大出現在1#2#桁架北側頂部，最大值為31mm，1#2#桁架南側頂部為14mm。

工況2：吊裝3#4#6#桁架，北部剪力墻外側鋼結構已施工完畢，荷載按照1.1G+1.4L考慮，活荷載考慮為單片桁架的重力和安裝時產生的偏心距，邊界條件按照在地下室一層底部處固接。

剪力墻內力圖

結構變形圖（mm）

開口剪力墻內力最大值出現1號桁架柱子相連的剪力墻頂部，彎矩為311kN·m，剪力256kN，最上面一層剪力墻軸力為265kN（從柱頂往下5米處）。結構變形最大出現在1#2#桁架頂部，最大值為20mm。

四、結論

結合現場具體的實施，結構內力和變形實測值和理論計算比較吻合，屋蓋桁架液壓提升方案對于大跨度桁架的穿插施工提效有很好的借鑒意義。