淺析鋼結構屋架整體頂升工程技術

■顏志強 ■福建省工業設備安裝有限公司，福建 廈門 361004

1 工程概況

某科學展示館頂層為進一步提升展示效果需將原有頂層鋼結構屋架整體提高1.8 米，且為了盡量減小對下層展示廳的影響及外在形象的破壞，要求在對原有主構件不做改動的情況下對鋼結構屋架整體提升。整個鋼屋架重約100t，由H 型鋼組拼成一穩定屋架結構，支撐點為8 根￠800 鋼立柱。本工程擬采用“大型構件液壓同步頂升技術”將其整體頂升到位的安裝方法進行施工。

2 整體提升思路

首先將8 根結構鋼柱在靠近屋面梁底部250mm 的位置斷開，同時，在斷開位置附近設置頂升牛腿及限位措施，每個鋼柱頂升牛腿配置1 臺YS-SJ-45 型液壓頂升器，共計8 臺，利用液壓同步頂升系統將屋面頂升1.8m，再裝入增高鋼柱，使鋼屋架與下部立柱再次形成穩定結構。

3 頂升同步控制策略

控制系統根據一定的控制策略和算法實現對屋面鋼結構頂升單元整體頂升(下降)的姿態控制和荷載控制。在頂升過程中，從保證結構吊裝安全角度來看，應滿足以下要求:

(1)應盡量保證各個頂升點的液壓頂升設備配置系數基本一致;

(2)應保證頂升結構的空中穩定，以便頂升單元結構能正確就位，也即要求各個點在上升過程中能夠保持一定的同步性(±10mm)。

根據以上要求，制定如下的控制策略:

(1)將集群的液壓頂升器中的任意頂升速度和行程位移值設定為標準值，作為同步控制策略中速度和位移的基準。

(2)在計算機的控制下，其余液壓頂升器分別以各自的位移量來跟蹤對比，根據兩點間位移量之差進行動態調整，保證各點在頂升過程中始終保持同步。

液壓泵源系統為液壓頂升器提供液壓動力，在各種液壓閥的控制下完成相應動作。

在不同的工程使用中，為了提高液壓頂升設備的通用性和可靠性，泵源液壓系統的設計采用了模塊化結構。根據頂升重物吊點的布置以及液壓頂升器數量和液壓泵源流量，可進行多個模塊的組合，每一套模塊以一套液壓泵源系統為核心，可獨立控制一組液壓頂升器，同時可用比例閥塊箱進行多吊點擴展，以滿足各種類型頂升工程的實際需要。

本工程中依據頂升點的數量，配置8 臺YS-SJ-45 型液壓頂升器;2 臺YS-PP-11 型液壓泵源系統;1 套YS-CS-01 型計算機同步控制及傳感檢測系統。

4 工藝流程

臨時頂升牛腿及限位桿制作安裝→同步液壓千斤頂安裝→鋼屋架標高測量→鋼屋架與立柱切割分離→鋼屋架初步頂升→鋼屋架標高復測并檢查變形情況→鋼屋架分步頂升1.9m 高度→立柱增補段安裝→鋼屋架落梁就位→臨時頂升牛腿及限位桿拆除→交工。

5 主要施工要點

(1)臨時頂升牛腿及限位桿安裝方式如圖示，牛腿與屋頂鋼梁間距應根據液壓千斤頂的外形尺寸及最大行程設置。在斷開位置附近設置頂升牛腿及限位措施，限位桿采用方形套管限制鋼屋架水平位移，并在套管與限位桿上設置銷孔，通過插銷設置臨時支撐機構。

(2)由于千斤頂本體重量較大，且為高空作業，同步液壓千斤頂采用倒裝法，將千斤頂底座反向固定設置于鋼梁底部，使之隨屋架同步提升。

(3)采用激光測距儀測量鋼屋架大跨度H 型鋼中間點標高并列表記錄，待鋼屋架初步頂升后再復測一次，每個測量點兩次測量值的差值若相同則說明鋼屋架頂升同步未發生變形，反之則有變形，應做相應的調整。

(4)鋼屋架與立柱采用氧氣乙炔切割分離，切割分離前應確保限位桿安裝到位，切割后鋼屋架應受力于各個千斤頂。

(5)屋架頂升采用液壓同步頂升施工技術，根據屋架設計頂升高度及千斤頂活塞行程，本次頂升共分為8 個循環。每個循環第一步為千斤頂頂升至活塞最大行程250mm;第二步為限位桿與套筒插入插銷;第三步為千斤頂活塞縮回屋架受力于插銷，完成受力轉換;第四步為千斤頂活塞完全縮回并在活塞下增加臨時墊塊;第五步為千斤頂活塞頂在臨時墊塊上將屋架在往上頂升。每完成一次循環則將屋架頂高250mm。

液壓同步頂升施工技術采用傳感監測和計算機集中控制，通過數據反饋和控制指令傳遞，可全自動實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能，通過此技術可保證在頂升過程中屋架各個部位整體同步升高，并實時監控各點的受力情況，防止由于不同頂升點升高速度不同或不均勻受力而產生的變形。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓頂升過程及相關數據的觀察和(或)控制指令的發布。

(6)鋼屋架計劃提升1.8 米，為方便立柱增補段的安裝，需將鋼屋架頂升1.9 米。待立柱安裝焊接完成后再將屋架降低回落至新裝的立柱上方，在回落過程應監控每個立柱均與屋架鋼梁緊密貼實，防止局部點出現懸空狀態。

6 質量技術問題

(1)根據屋架重量及受力點位置計算牛腿及限位桿尺寸。

(2)滿足鋼結構單元各點的理論頂升推反力的要求，盡量使每臺液壓設備受載均勻。

(3)屋架頂升過程，各點同步差值應控制在規范要求范圍內。

(4)應實現對承重柱進行穩定性計算，保證屋架頂升后的穩定性。

(5)每次頂升均需跟蹤檢查屋架的偏移情況，發現問題及時解決。

7 結束語

液壓整體頂升技術的主要特點是對原結構破壞很小，且工期短造價低，效果較為顯著。本次工程的成功實施，獲得業主的一致好評，對企業形象的提升取得很好的效果，并為同類工程的施工起到很好的借鑒作用。

［1］鄭洪濤，孫全勝.橋梁同步頂升技術的應用與分析［J］低溫建筑技術，2012，(01).

［2］朱國平.淺談網架整體頂升法在工程中的應用.山西建筑，2010.10.