大面積平板網架整體提升的施工技術應用

張 轉 院

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

近年來，隨著經濟的高速發展，我國新建了大批大跨度工業廠房，由于跨度大、質量輕、造價低等優勢，平板網架被大量應用于大跨度車間的屋蓋結構。傳統的整體提升方法由于缺乏空中平移的技術，拼裝多采用正位拼裝，即拼裝位置為就位位置的水平投影。一旦開始提升，網架的水平位置不能再進行調整，同時，正位拼裝受到結構柱的影響，節點附近桿件暫時不能拼裝，原結構體系遭到改變，需采取補強措施，待就位后才能進行高空補拼，對質量、安全和工期都造成了不利影響。

針對該問題，若網架在提升過程中能實現空中的平移，則其地面拼裝位置可以靈活布置，且若產生就位誤差，還可在空中調整網架姿態，所有問題便迎刃而解。本文以某車間為例，闡述拔桿在網架空中平移中的應用。

1 網架吊裝和平移的工藝流程

1.1 總體安裝順序

按照工程的平面布置，將網架分為6個吊裝單元，五單元→四單元→六單元→三單元→一單元→二單元的順序進行施工(見圖1)。

1.2 網架平移流程

本工程每個單元網架吊裝均選用φ478×10鋼管拔桿(見圖2)，拔桿高度為15 m，滑車組采用20 t四門滑車，攬風系統采用6×37絲φ21.5鋼絲繩，跑繩采用6×37絲φ17.5鋼絲繩(空調機房區域部分拔桿采用6×37絲φ21.5鋼絲繩)，提升動力采用5 t電動鉸磨。

網架空中平移時，應將網架吊裝高出設計標高200 mm，然后松網架兩邊的纜風繩，每次100 mm，使桅桿傾斜，同時用就位倒鏈進行牽引，讓網架慢慢的平移到預定位置上，將全部鉸磨鎖死，開始周邊一圈桿件的散裝。

2 平移時拔桿—網架的穩定性分析

在網架平移的過程中，依靠纜風繩的收放，使得拔桿群整體傾斜，繼而達到平移網架的目的。在拔桿傾斜之前，單個拔桿處在軸心受壓的狀態下，只承擔受相應的網架重力；而在傾斜之后，拔桿軸線和豎直方向之間存在一定角度，因而拔桿受到網架重力和纜風繩拉力的影響，軸力顯著增大，且傾斜角度越大，軸力增大越明顯。這對拔桿的穩定性能提出了更高的要求，為了保證網架吊裝的施工安全，有必要對網架空中平移狀態下拔桿群的受力性能及穩定性能進行分析研究。

采用ABAQUS有限元軟件建立結構整體提升仿真有限元模型，主要包括3部分：網架主體結構、拔桿群及拔桿纜風繩。根據各構件的受力特點，網架桿件采用桁架單元T3D2模擬，桿件間鉸接連接，拔桿群采用殼單元S4R模擬，纜風繩采用桁架單元T3D2模擬，均可滿足施工模擬的需要。

為了更好的模擬拔桿群與網架體系的初始缺陷，首先對其進行屈曲模態分析，提取第1階模態(見圖3)。

工程中，初始缺陷主要由安裝誤差導致，根據GB 50205—2001鋼結構工程施工質量驗收規范中的相關規定，鋼構件平面外安裝誤差不應大于0.015 m。因此，將第一階模態中最大位移1指定為0.015 m，其余各點初始缺陷值根據與最大位移的比例系數乘以0.015，作為初始缺陷導入數值模型。分析考慮了材料和幾何雙重非線性，可以得到拔桿雙向平移后的位移狀態(見圖4)。

選擇拔桿群中受力最大的拔桿，其軸力—位移曲線如圖5所示。由圖5可知，拔桿在平移前受力為124 kN，隨著拔桿平移量的增加，軸力呈非線性增大，當平移量為2 m時，拔桿軸力達到213 kN，約為靜力荷載的1.7倍。因此，在方案計算時，若只手算平移前靜力荷載下的拔桿穩定性，是偏危險的，但經驗的取拔桿承載力為5 t也過于保守。根據有限元分析，當拔桿高度小于20 m時，可簡化的提出傾斜后拔桿軸力放大系數k，方便施工人員使用更準確的軸力驗算拔桿穩定性(見表1)。

表1 拔桿軸力放大系數

網架平移量/m123456k1.3361.7042.0812.3042.5622.768

3 結語

采用拔桿整體提升的方法進行焊接球平板網架施工，可以完全實現網架的地面拼裝，有效減少高空作業量，降低安全風險，保證焊接質量。拔桿的成本低，一次性提升面積大，網架安裝質量和精度符合國家規范要求，是一種理想的整體提升方法。經過精細施工設計和驗算，網架在空中平移時，拔桿的受力大大增加，但仍處于安全狀態。為了簡化設計流程，提出拔桿軸力放大系數k，方便施工人員使用更準確的軸力驗算拔桿穩定性。