基于多點液壓同步提升安裝大型桁架鋼骨的新型技術

摘 要：本文介紹利用同步液壓控制系統技術實現大型轉換桁架鋼骨液壓同步提升安裝工藝，并重點闡述了該工藝的關鍵設計方法、施工要點，為同類大噸位整體安裝工程提供了可參鑒的實例，截至目前為止，同類型大型轉換桁架鋼骨同步提升工程屬廣西境內首次。

關鍵詞：轉換桁架鋼骨；液壓同步提升

中圖分類號：TU398.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0351-03

前 言

針對國內外大型懸挑桁架安裝時沒有采用整體液壓提升方法進行分析，在排除因場地客觀因素等原因后，需要重點解決桁架周邊提升支架設置、提升支點的加固設計以及桁架整體提升的控制措施等問題，本文采用計算機建模模擬對桁架整體提升工況及結構受力進行分析，并以此作為依據指導現場施工。

1 工程概況

某企業總部大樓辦公樓結構形式為框架——核心筒結構（帶轉換桁架層）。其中轉換桁架層位于7～14層（11～23軸之間），轉換桁架范圍以下2～6層為架空層。轉換桁架凈跨度50.4m，構件為型鋼混凝土構件，兩端支承柱為巨型型鋼混凝土柱。轉換桁架層以上還有6層普通的鋼筋混凝土結構層。

巨型型鋼混凝土柱的型鋼均為鋼板組焊的十字型鋼。轉換桁架由4榀平面桁架組成。桁架均為H型鋼結構，高33.6t，凈跨度50.4t。單榀桁架鋼骨重量約460t。針對此類大型鋼骨桁架結構，其安裝關鍵點是控制整體桁架變形及最大應力值。

2 安裝方案概述

根據以往類似工程的成功經驗，擬采用“超大型液壓同步提升技術”安裝轉換桁架。在較低標高處拼裝轉換桁架結構成整體后，將其同步提升就位。

4榀平面桁架兩側相鄰的桁架通過橫向連接為整體（分成兩組）。2榀平面桁架為一組，連接成整體后總重約1000t（包含各榀間的加強連接桿件重量）。采用同步液壓提升安裝。提升約36m就位后，將轉換桁架與土建塔樓進行連接安裝，并進行吊點卸載。

整體提升中利用15層上部兩側框架結構中的勁性柱設置懸挑反力支架，其上放置液壓提升千斤頂作為提升上吊點；在提升部分轉換桁架上弦桿處局部加強并焊接專用吊具作為下吊點。

提升過程中，上吊點的液壓提升頂與下吊點提升吊具通過承重鋼絞線連接。利用超大型液壓同步提升技術，將結構一次性同步提升到位。

3 關鍵設計技術

3.1 轉換桁架斷點位置確定

采用液壓整體提升安裝，需將提升結構在兩端與框架勁性柱連接處斷開，每層弦桿斷口位置依次錯開，確保提升通道的順暢，具體布置如圖1所示。

3.2 轉換桁架下吊點位置局部加強

吊點離桁架端部最近節點距離為3600mm，為保證懸臂段弦桿的強度并且減小其變形，需對吊點處的懸臂桿件進行臨時局部加強，如圖2所示。

3.3 轉換桁架橫向聯系加強

由于平面桁架之間未設桿件相連，為了保證拼裝過程和提升過程桁架的穩定，需在兩榀桁架之間設置臨時支撐桿（？準219×6鋼管），對桁架之間進行橫向聯系加強，如圖3所示。

3.4 提升上吊點反力支架、下吊點吊具設計

每榀桁架兩個端部各設置1個提升吊點，共計設置8個提升吊點。

利用15層上部兩側框架結構中的勁性柱設置懸挑三角形反力支架，其上放置液壓提升頂作為提升上吊點。

在提升轉換桁架部分下吊點的上弦桿部位設置加勁板局部加強，并焊接專用吊具，其內放置提升專用錨具作為下吊點。

3.5 液壓提升系統的設計

3.5.1 液壓提升系統簡介

該項目采用的計算機控制液壓同步提升系統由控制系統（計算機和傳感器）、承重系統（鋼絞線和千斤頂）、動力系統（液壓泵站）等組成。

每臺提升千斤頂上安裝有一套傳感裝置，這些傳感器將主油缸的位移情況、上下錨具的松緊情況傳送到主控計算機，根據一定的控制邏輯順序控制電磁換向閥，從而控制主油缸和上下夾持器動作。另外，對錨具狀態檢測設置傳感器，在每臺提升頂的上下錨具油缸上各安裝接近開關，進行緊錨狀態、松錨狀態位置檢測。

3.5.2 提升設備選型、提升鋼絞線數量確定

根據提升工況的結構受力計算，最大提升反力2415.4kN，故選用350t液壓千斤頂。

提升設備配置如下：1臺LSDKC-16控制臺、2臺LSDB105液壓泵站、2臺TSF50擴展閥組、8臺LSD3500提升千斤頂，每臺千斤頂配備30根公稱直徑？準15.24mm鋼絞線，其抗拉強度1860MPa。

提升千斤頂安全儲備系數：

350t/臺×4臺÷1000t=1.4

鋼絞線的安全儲備系數：

30根/臺×26t（破斷力）/根×4臺÷1000t=3.12

3.6 提升工況驗算

B軸、E軸轉換桁架通過橫向聯系桿？準299×8聯系成整體提升，G軸、K軸轉換桁架同B軸、E軸，如下僅對B軸、E軸轉換桁架的各工況進行驗算。

利用有限元軟件對B軸、E軸轉換桁架整體建模，由于篇幅有限，如下僅列出提升工況、體系轉換工況組合應力計算結果[1]，如圖4～5所示。

3.7 提升上吊點反力支架驗算

提升反力支架由兩榀三角桁架組成，每榀三角桁架間通過橫向、縱向聯系連接，各桿件截面均由型鋼H890×299×15/23組焊而成，分配梁由4個型鋼H890×299×15/23組焊而成，材質均為Q345。

通過有限元軟件對提升架整體建模，荷載組合考慮包括自重工況、提升荷載工況、風荷載工況。如下僅列出提升工況組合應力計算結果，如圖6所示。

3.8 提升下吊點吊具驗算

下吊點吊具按300t驗算，材質為Q345。

通過有限元軟件Ansys進行實體建模型，如下僅列出等效應力計算結果，如圖7所示。

4 關鍵施工技術

4.1 施工步驟

（1）轉換桁架現場拼裝，局部加強及橫向聯系加強，并安裝提升反力支架、鋼絞線、下吊點吊具、液壓提升設備調試。

（2）對轉換桁架布置觀測點，并測量記錄。待轉換桁架正式提升。

（3）轉換桁架試提空并靜置24h，各構件關鍵部位檢查[2]。

（4）繼續提升，待轉換桁架提升到位，依次補桿與原桁架斷口位置連接，并最后完成提升系統與轉換勁性柱的力系轉換。

（5）拆除液壓提升設備及上、下吊點臨時結構，完成轉換桁架提升安裝。

4.2 提升施工要點

（1）密切收集未來7天氣象預報，選擇氣象條件相對較好，無風或風力等級在1～2級時段，并作好相關關鍵位置的測量記錄工作。

（2）提升前準備工作檢查

①提升前要再次對提升裝置的液壓系統、電路系統、錨固系統、控制與顯示系統及鋼絞線進行全面細致檢查，并記錄登記。

②重點檢查提升區域邊緣與組塊結構間的安全距離，確保提升過程無障礙實施。

③在正式提升前，需進行試提升，逐級加載試提空0.05m，并用倒鏈收緊固定轉換桁架，靜置24h。再次檢查所有設備、吊索具及錨具等，待正式提升施工。

④正式提升施工

a.啟動同步液壓控制提升系統。主控臺進入主菜單啟動“自動提升”功能模塊，系統啟動。

b.整體平衡自動提升。操作主控臺的自動按鈕進行自動連續提升。在所有的自動提升中，如果各頂吊點同步誤差超過控制系統的設定誤差，系統將自動調整；如果同步誤差超過控制系統設定的最大誤差，系統將自動進入緊急停機，等待調整；調整完畢，進入準提升狀態，再次啟動自動提升。

c.提升過程中，觀察提升過程中同步控制誤差對構件的影響；注意記錄提升過程中的油壓最大、最小值，并時刻監測托梁狀態偏移是否在規定范圍內，在誤差出現時應及時進行修正。

d.提升過程應隨時監控負荷、結構狀態、及提升通道是否暢通。

⑤提升就位

a.通過提升千斤頂微調提升位置，保證提升轉換桁架連接位置各一側中心對中。

b.依次補桿與原桁架斷口位置連接，當最后提升系統與轉換勁性柱的力系轉換時，逐級將提升頂的荷載卸載至轉換勁性柱，完成力系轉換。

c.拆除提升鋼絞線及提升頂。

5 結 語

本工程通過同步液壓控制系統技術將兩組大型轉換桁架鋼骨（每組凈長52.6m×凈寬12.6m×凈高34.3m，每組總重約1000t）整體提升約36m就位，正式提升每組10h內提升就位。提升就位后24h對提升前設置的各節點應力及位移變化進行了4次監測，其各項控制指標均符合規范及設計要求。該工程設計、施工技術較復雜，值得同類工程參鑒，截至目前為止，同類型大型轉換桁架鋼骨同步提升工程屬廣西境內首次。

參考文獻

[1]《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）[S].

[2]《吊裝作業安全規范》（AQ3021-2008）[S].

收稿日期：2018-6-3

作者簡介：黃文濤（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事橋梁特種施工技術工作。