浅析钢结构屋架整体顶升工程技术

■颜志强 ■福建省工业设备安装有限公司，福建 厦门 361004

1 工程概况

某科学展示馆顶层为进一步提升展示效果需将原有顶层钢结构屋架整体提高1.8 米，且为了尽量减小对下层展示厅的影响及外在形象的破坏，要求在对原有主构件不做改动的情况下对钢结构屋架整体提升。整个钢屋架重约100t，由H 型钢组拼成一稳定屋架结构，支撑点为8 根￠800 钢立柱。本工程拟采用“大型构件液压同步顶升技术”将其整体顶升到位的安装方法进行施工。

2 整体提升思路

首先将8 根结构钢柱在靠近屋面梁底部250mm 的位置断开，同时，在断开位置附近设置顶升牛腿及限位措施，每个钢柱顶升牛腿配置1 台YS-SJ-45 型液压顶升器，共计8 台，利用液压同步顶升系统将屋面顶升1.8m，再装入增高钢柱，使钢屋架与下部立柱再次形成稳定结构。

3 顶升同步控制策略

控制系统根据一定的控制策略和算法实现对屋面钢结构顶升单元整体顶升(下降)的姿态控制和荷载控制。在顶升过程中，从保证结构吊装安全角度来看，应满足以下要求:

(1)应尽量保证各个顶升点的液压顶升设备配置系数基本一致;

(2)应保证顶升结构的空中稳定，以便顶升单元结构能正确就位，也即要求各个点在上升过程中能够保持一定的同步性(±10mm)。

根据以上要求，制定如下的控制策略:

(1)将集群的液压顶升器中的任意顶升速度和行程位移值设定为标准值，作为同步控制策略中速度和位移的基准。

(2)在计算机的控制下，其余液压顶升器分别以各自的位移量来跟踪对比，根据两点间位移量之差进行动态调整，保证各点在顶升过程中始终保持同步。

液压泵源系统为液压顶升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。

在不同的工程使用中，为了提高液压顶升设备的通用性和可靠性，泵源液压系统的设计采用了模块化结构。根据顶升重物吊点的布置以及液压顶升器数量和液压泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套液压泵源系统为核心，可独立控制一组液压顶升器，同时可用比例阀块箱进行多吊点扩展，以满足各种类型顶升工程的实际需要。

本工程中依据顶升点的数量，配置8 台YS-SJ-45 型液压顶升器;2 台YS-PP-11 型液压泵源系统;1 套YS-CS-01 型计算机同步控制及传感检测系统。

4 工艺流程

临时顶升牛腿及限位杆制作安装→同步液压千斤顶安装→钢屋架标高测量→钢屋架与立柱切割分离→钢屋架初步顶升→钢屋架标高复测并检查变形情况→钢屋架分步顶升1.9m 高度→立柱增补段安装→钢屋架落梁就位→临时顶升牛腿及限位杆拆除→交工。

5 主要施工要点

(1)临时顶升牛腿及限位杆安装方式如图示，牛腿与屋顶钢梁间距应根据液压千斤顶的外形尺寸及最大行程设置。在断开位置附近设置顶升牛腿及限位措施，限位杆采用方形套管限制钢屋架水平位移，并在套管与限位杆上设置销孔，通过插销设置临时支撑机构。

(2)由于千斤顶本体重量较大，且为高空作业，同步液压千斤顶采用倒装法，将千斤顶底座反向固定设置于钢梁底部，使之随屋架同步提升。

(3)采用激光测距仪测量钢屋架大跨度H 型钢中间点标高并列表记录，待钢屋架初步顶升后再复测一次，每个测量点两次测量值的差值若相同则说明钢屋架顶升同步未发生变形，反之则有变形，应做相应的调整。

(4)钢屋架与立柱采用氧气乙炔切割分离，切割分离前应确保限位杆安装到位，切割后钢屋架应受力于各个千斤顶。

(5)屋架顶升采用液压同步顶升施工技术，根据屋架设计顶升高度及千斤顶活塞行程，本次顶升共分为8 个循环。每个循环第一步为千斤顶顶升至活塞最大行程250mm;第二步为限位杆与套筒插入插销;第三步为千斤顶活塞缩回屋架受力于插销，完成受力转换;第四步为千斤顶活塞完全缩回并在活塞下增加临时垫块;第五步为千斤顶活塞顶在临时垫块上将屋架在往上顶升。每完成一次循环则将屋架顶高250mm。

液压同步顶升施工技术采用传感监测和计算机集中控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能，通过此技术可保证在顶升过程中屋架各个部位整体同步升高，并实时监控各点的受力情况，防止由于不同顶升点升高速度不同或不均匀受力而产生的变形。

操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压顶升过程及相关数据的观察和(或)控制指令的发布。

(6)钢屋架计划提升1.8 米，为方便立柱增补段的安装，需将钢屋架顶升1.9 米。待立柱安装焊接完成后再将屋架降低回落至新装的立柱上方，在回落过程应监控每个立柱均与屋架钢梁紧密贴实，防止局部点出现悬空状态。

6 质量技术问题

(1)根据屋架重量及受力点位置计算牛腿及限位杆尺寸。

(2)满足钢结构单元各点的理论顶升推反力的要求，尽量使每台液压设备受载均匀。

(3)屋架顶升过程，各点同步差值应控制在规范要求范围内。

(4)应实现对承重柱进行稳定性计算，保证屋架顶升后的稳定性。

(5)每次顶升均需跟踪检查屋架的偏移情况，发现问题及时解决。

7 结束语

液压整体顶升技术的主要特点是对原结构破坏很小，且工期短造价低，效果较为显著。本次工程的成功实施，获得业主的一致好评，对企业形象的提升取得很好的效果，并为同类工程的施工起到很好的借鉴作用。

［1］郑洪涛，孙全胜.桥梁同步顶升技术的应用与分析［J］低温建筑技术，2012，(01).

［2］朱国平.浅谈网架整体顶升法在工程中的应用.山西建筑，2010.10.