某鋼結構工程大跨度曲線屋面整體液壓抬升倒裝施工技術

1、某鋼結構工程大跨度曲線屋面整體液壓抬升倒裝施工技術1.工程概況柳州市植物園博園1#展廳工程，屋面為鋼桁架橢圓形屋面，頂部最高點約36米，高低極高差約4.8米，展廳中間最大跨度約58m,展廳長度約148m,每兩極桁架之間離約11ml下弦支點不在一個水平面上，為兩個不同斜率的斜面。展廳屋面桁架由28個柱子支撐，總重量約1450噸，其中屋面鋼結構桁架的抬升重量為900噸。圖1：1#展廳鋼結構外觀圖2施工方案選擇本項目鋼結構工程施工工期為90天，鋼柱、鋼梁構件多，體量龐大，工期緊張，如果選用傳統(tǒng)的正裝法施工，需要的作業(yè)人員多，且高空作業(yè)面多，安全防護設施投入量大。為了加快施工進度，確保施工安全，我們從

2、施工方法上進行整合，采用倒裝法工藝進行施工。倒裝法工藝即將屋面鋼結構桁架分片在加工廠制作好，運到現(xiàn)場進行整體組裝，在地面上組裝完畢，利用液壓提升裝置調(diào)整各桁架水平標高，然后整體抬升到設計支承位置，檢查無誤后，再吊裝鋼立柱及其他構件。3. 屋面整體液壓抬升倒裝施工3.1 桁架分片分段制作、拼裝將展廳的鋼結構在制作現(xiàn)場進行分片、分段制作焊接成半成品后倒運至安裝現(xiàn)場進行安裝。以ZH阱亍架為例，ZH阱亍架最長為46692mm高度達到18802mm（桁架見圖2），根據(jù)圖紙及運輸條件需分為8個主要部分進行制作（見圖3）。圖2:ZH6桁架示意圖圖3:ZH6桁架分段示意圖3.2 單根桁架現(xiàn)場總拼裝將制作焊接完

3、成后的桁架半成品運到安裝現(xiàn)場，然后在軸線旁邊按順序進行組裝。ZH6桁架組裝的順序為：根據(jù)圖紙將4與4a和2與2a分別組裝，焊接完后兩者在拼裝起來，最后安裝1、1a及其他零星構件（如圖4所示）；3、3a為鋼立柱需待上部屋面桁架抬升到位才能安裝。組裝每根屋面桁架時，應按桁架所在中心位置將其定位好，調(diào)整高低差和抬升作業(yè)時，每臺液壓提升裝置垂直提升即可。在現(xiàn)場組裝的對接焊縫焊接完還需進行無損檢測。圖4:ZH6桁架上部示意圖3.3 高板桁架連接成整體由于1#展廳上部屋面鋼結構桁架分布為傾斜V型，從側面圖及每根屋面桁架的下橫管管底標高可知，高板桁架（ZH1-ZH6）下弦不在同一個平面上，低根桁架（ZH6-

4、ZH11）下弦也不在同一個平面上，考慮到組對拼裝難度及各方面因素，高根（ZH1-ZH在地面組裝時按下弦在一個水平面上組裝成整體。先用一臺50t汽車吊分另I站位在ZH2ZH3/ZH3ZH4桁架之間把成板的ZH2和ZH3桁架（桁架的編號見圖9）分別立起來并用風繩固定好，再用20t汽車吊分別吊裝相應的框形桁架WH水平桁架W于口箱型橫梁系列等零星構件，使ZH2和ZH3桁架連接成一體；然后根楣同樣的方法依次組裝ZH1、ZH4ZH5ZH6桁架，使高板部分各根桁架連接成一個整體（如圖5所示）。圖5:根桁架管底在同一個水平面上組對拼裝為整體后的高根側視圖3.4 抬升裝置安裝高根桁架連接成整體后，就可以進行抬升

5、裝置的安裝，主要包括抬升管托、提升筋板和提升支架的安裝、油管布置等工作。3.4.1 提升支架的確定及油路分配采用倒裝法進行施工，吊裝機具主要為液壓提升裝置。每套液壓提升裝置由中松卡式千斤頂和液壓控制系統(tǒng)及40個提升架所個成。提升架結構主要由上頂板及槽鋼架、滑動托架（由圓螺母，導向輪，軸座，銷軸，托架上蓋板，限位軸，支撐板，托架下底板，主支撐板等加工件個成）。由于抬升最大總重量為423t，且鋼結構桁架跨距較大，為安全起見，在20個支承點處每個支承點采用2個電動液壓千斤頂對其進行抬升安裝工作，則需要2套液壓提升裝置。其中1#提升設備控制抬升ZH1到ZH6桁架（高根部分）的提升支架，因展廳上部鋼結構

6、重心點在ZH6桁架上需增加4個提升支架；2#提升設備控制抬升ZH7到ZH11桁架（低根部分）的提升支架。（見圖6所示）圖6：提升支架及油路分配示意圖3.4.2 抬升裝置安裝根據(jù)圖6提升支架分配示意圖及圖7抬升點位置圖，在每根桁架下弦的抬升位置安裝2個提升架、抬升管托及其輔助措施等抬升裝置，安裝要求如下：1. 由于提升支架放置位置為泥土面，而需要抬升的上部鋼結構總重量為423t,在每2個提升架下鋪設一塊規(guī)格為2000X3800的鋼板，以提高地面的承壓力，單根桁架重量由中間（ZH6）往兩端逐漸減小，所鋪設的鋼板厚度也由中間（ZH6）往兩端逐漸減小，分另U為5=36、5=30、5=26、5=22、5

7、=18。2. 為保證提升的穩(wěn)定性，每個提升架用10#槽鋼作斜拉撐固定，并在每2個提升支架之間用L=1000mm曹鋼20作為水平支撐（見圖2所示）。3. 為了使臨時支撐柱和提升筋板不直接焊接固定在桁架在下弦，因此在桁架抬升支點處安裝長為1.2m管托（如圖10所示），并在管托兩邊焊上加強筋板（8=16及在中間安裝提升筋板（5=20,材質為Q23J5）o4. 抬升裝置的提升滑塊回落到零位時，提升滑塊離地高度為350mm且地面不平整，為了能夠利用桁架下弦作為抬升點，因此在組對單板桁架時先用H型鋼HN40CX200X8X13（L=500mm作為支座將其墊高約400mm-600mmH型鋼焊接固定在提升架底

8、部所敷設的鋼板上。5. 桁架在抬升高度達到1.5m或桁架上弦碰到提升支架水平支撐槽鋼20時，須將其拆除。為保證抬升時提升支架的穩(wěn)定性，當桁架在抬升高度達到1.5m,須在提升支架1.5m處用槽鋼20安裝一個加固平臺（鋪上跳板可當做臨時組對平臺），焊接完成后再拆除水平支撐；當抬升高度達到4.5m時，同樣先在提升架上用槽鋼20安裝一個加固平臺（可作為臨時維修提升裝置操作平臺），焊接完成后再繼續(xù)抬升（如圖8）。圖7：抬升管托圖8：加固平臺3.4.3 高板桁架整體調(diào)整高低差高根（ZH1-ZH6）組對安裝成整體后，利用焊接在桁架下弦的提升筋板作吊耳進行第一次抬升，即以ZH6為基點調(diào)整高根部分各根桁架的高低

9、差，調(diào)整完后的ZH2抬升高度達到1800mmZH3ZH4ZH5依次遞減。抬升時，ZH2每抬升300mm寸，用水平儀、測距儀等測量工具對其余各根桁架抬升數(shù)值依次進行檢測控制，使其在每一個測量周期均能滿足表1中的對應抬升數(shù)值。當ZH2桁架抬升到數(shù)值表的高度時，關閉該板液壓裝置提升油缸閥門，對其余每根抬升高度進行調(diào)整并確保達到需要的高度（如圖9所示）。由于場地為泥土、抬升負荷對承壓鋼板產(chǎn)生壓力，可能會有下陷現(xiàn)象。為確保測量準確，抬升前對ZH6、ZH5、ZH4、ZH3ZH2做原始測量，當ZH6ZH5ZH4ZH3ZH2提升負載后，再做一次測量，前后兩次數(shù)據(jù)比較，當與原始測量記錄偏差大于5mm寸要進行調(diào)整

10、。高板調(diào)整高低差工作完成后，用鋼管（小426X10）作為臨時支柱焊接固定在每個抬升點的管托下方，以便作垂直抬升時作為提升支柱。表1高板調(diào)整高低差數(shù)值表高根調(diào)整高低差數(shù)值表提升高度注：以ZH6桁架下管為基點調(diào)整高低差.圖9:以ZH6為基點調(diào)整ZH2-ZH5的高低差，調(diào)整完畢后各極抬升的高度3.4.4 高板與低根部分的組對安裝以調(diào)整高低差后的高板部分為基準，并按照高板部分組裝的方法依次安裝低板部分的ZH又ZH8ZH9ZH1QZH11及相應的框形桁架WH水平桁架W于口箱型橫梁系列等零星構件的安裝，組裝完后低板部分每根桁架下弦表面均在同一水平面上（如圖10所示），且與高板部分組對安裝為整體。圖10:高

11、板與低板部分組對安裝完后的示意圖3.4.5 整體桁架調(diào)整高低差此次調(diào)整高低差目的是為了使整體桁架傾斜度與設計傾斜度相同。高根與低根部分的組對安裝完成后，以ZH10桁架下弦為基點調(diào)整整體桁架的高低差，此時ZH2提升需抬升高度達到2673mmZH3ZH4ZH5ZH6、ZH7、ZH&ZH9依次遞減。每抬升300mm乍為一個測量周期，用水平儀、測距儀等測量工具對每根桁架依次進行檢測控制，使每根桁架抬升過程的抬升數(shù)值均能滿足表2中的對應抬升數(shù)值。當ZH2板桁架抬升到數(shù)值表的高度時，關閉該板液壓裝置提升油缸閥門，對其余每根抬升高度進行調(diào)整并確保達到需要的高度（如圖11所示）。由于本次抬升為兩套液壓

12、提升設備同時操作，操作人員必須聽從提升班長指揮，嚴格控制提升油缸上升及回落。表2整體桁架調(diào)整高低差數(shù)值表注：以ZH10桁架下管為基點調(diào)整高低差.圖11:以ZH10為基點調(diào)整ZH2-ZH9的高低差，調(diào)整完畢后各根被抬升的高度3.4.6 整體桁架垂直同步抬升到位整體調(diào)整高低差工作完成后，展廳整體還需抬升高度為10464mm才能達到設計安裝高度。因此此次整體桁架垂直抬升時，每個抬升點的液壓提升設備均同步工作，每次的抬升高度都相同，直到將展廳上部桁架抬升到設計安裝高度。由于單個提升架的行程為3米，當抬升到3米高度后，用鋼管（426X10）焊牢固定在抬升管托下方作為臨時支撐，同時在臨時支撐鋼管下部焊接兩

13、個提升筋板作為第二次抬升用，臨時支撐鋼管固定后，將提升架的頂升桿回到原始位置，然后再利用焊在臨時支撐管的提升筋板繼續(xù)作下一次抬升。再次提高3米時，繼續(xù)用426X10鋼管（L=3米）加長臨時支撐管，支撐鋼管間用四根/100X10L=600mm角鋼加固。利用以上的方法抬升4次，便可將展廳上部桁架抬升安裝到設計標高（如圖12所示）。為了保證安裝精度，展廳整體桁架垂直抬升時，先以每根桁架下弦管底為測量點，當每抬升3米高度后，安裝支撐鋼管的同時在支撐鋼管上寫上已抬升的高度值，并標注下一次測量的基點。整體桁架每抬升500mm?一個測量周期進行測量，當測量的數(shù)值偏差大于20m耐要先進行調(diào)整，然后繼續(xù)抬升直到達到設計的高度。圖12：整體桁架抬升到位3.4.7 安裝鋼立柱及其他展廳上部鋼結構整體抬升到位，檢查各種尺寸及方位無誤后，用20t吊