大面积、大弧度屋面网架分块累积液压提升施工技术

□文/黎映呈 张志威

大面积、大弧度屋面网架分块累积液压提升施工技术

□文/黎映呈 张志威

天津机场T2航站楼工程屋面为钢柱支撑双层双曲面焊接球钢网架形式，具有造型复杂、面积超大、安装困难、工期紧、体量大等特点。施工中为保证安全、快速、高质的完成，通过对既有的液压提升技术进行改进，对大弧度网架采用分块累积提升合龙施工技术，减小了安全隐患，节约了措施成本，加快了施工进度，解决了大面积复杂造型屋面网架安装难题。

大面积；大弧度；液压提升；分块；累积

1　工程概况

天津滨海国际机场二期扩建工程T2航站楼位于正在运营的天津机场T1航站楼东侧，呈工字型，建筑物南北长约652 m，东西向宽约395 m，建筑面积约24.7万m2，由A区主楼和B、C、D区指廊组成，其中主楼地上2层（局部4层），地下1层，指廊为地上2层结构。工程采用组合结构形式，2层以下为混凝土框架结构，2层以上为钢结构，屋面结构采用钢柱支撑钢网架体系，为双层焊接球钢网架形式，见图1。

图1　天津滨海国际机场T2航站楼屋面网架

整体网架造型复杂，多为大弧度和倾斜的双曲面，平面投影面积102 050 m2，安装高度最高达43.7 m，共设网架焊接球12 413个，直径规格φ220～900 mm不等，整个网架质量超过4 500 t。整体网架安装面积巨大，安装高度高，工期紧张，造型复杂施工安全隐患极大，给施工带来诸多困难。

工程C区指廊屋面网架平面呈“T”型，投影面积约28 533 m2，网格尺寸大部分为3.75 m ×3.75 m，为双向曲面结构，曲面弧度较大，东西向弧长248 m，曲面矢高达到了7.66 m；同时网架为变厚度，中间厚度为3.0 m，空侧悬挑端根部厚度6.0 m，悬挑端厚度减小至1.5 m；安装最高点为33.5 m，属于面积大、弧线长、矢高大的双曲面网架，同时安装高度高、造型非常复杂。

2　思路策划

1）由于整体网架施工面积超大，工期紧张，在短时间内采用高空散拼法完成如此大的工程量不现实，同时存在较多的高空作业安全隐患。

2）因工程绝大部分为双曲面网架造型，有的弧度还非常大，如采用滑移方法施工，无论在那个方向，均很难完成曲型轨道和牵引的设置，所以滑移并不适宜。

3）如采用分块吊装方法，则由于指廊C区中部网架吊距较远，需要超大吨位的机具进行吊装，吊装安全隐患较大，不经济。

4）根据现场已经完成的8.88 m结构平台（2层楼面）和钢柱，可以采用液压提升的施工工艺，但依据网架造型特点，中间搭设胎架较高，安全隐患也较大，须对同步液压提升施工工艺进行改进。

5）改进。C区指廊的屋面网架面积大、弧面长、矢高大、造型复杂，按常规方法需将屋面网架在地面上按照设计造型拼装完成，再液压同步提升到设计位置。为降低网架的拼装高度及拼装难度，施工中首先将C区网架对称分块，每块均按照各自的设计造型拼装完成，采用液压同步提升原理首先对中间段的屋面网架进行同步提升，中间段提升到与两侧段相接位置暂停，中间段与两侧段进行网架合龙，使中间段和两侧段形成整体后，再进行同步提升，经多次提升中间段、与两侧段合龙成一体，直至完全形成整体，再次进行整体提升至设计位置，形成大面积、大弧度屋面网架分块累积液压提升施工技术。

3　大面积、大弧度屋面网架分块累积液压提升施工技术

3.1屋面网架分块设计

根据屋面网架的结构特点及其下部主结构的布置，将C区屋面网架划分为2个提升区即提升Ⅰ区和提升Ⅱ区；同时把每个提升区划分若干提升单元，其中提升Ⅰ区包含1～4提升单元，提升Ⅱ区包含5～6提升单元，见图2。

图2　钢网架提升单元划分

3.2屋面网架提升支点设计和布设方案

根据网架的结构情况和方案要求，C区网架从中心向四周的方向设置提升支架。提升支架设计主要分为两种类型，一种为直接利用屋面网架钢柱作为提升支撑柱，在柱顶设置提升设施承重结构的提升柱顶支架；一种为独立式格构式提升塔架支架。网架提升支架布置及设计见图3。

图3　网架提升支架布置平面布置

3.3屋面网架提升支架及帛点设置

提升点的布置要和结构的刚度分布一致，同时也要保证提升状态的结构受力情况和实际使用状态的结构受力情况基本吻合。经计算，提升吊点具体设置见表1。

表1　提升区帛点设置

提升支点宜使用已经施工完毕的钢柱，也可采用临时立柱支撑。

柱顶提升上吊点采用柱顶支架作为提升平台，作为柱顶提升液压提升器的承重结构，提升平台通过与钢柱顶部进行焊接连接，见图4。

提升下吊点采用焊接球节点，焊接球中部设置钢管，底部设置加劲板及底板，用来与专用底锚连接，见图5。

图4　提升上帛点与钢柱支点

图5　提升下帛点与钢柱支点临时球

3.4液压提升系统配置

C区屋面网架提升选用的液压提升油器型号为YS-SJ-180型，其额定提升质量108 t；在每处提升吊点位置安装一台液压提升器，该型号液压提升器外形尺寸为φ450 mm×2 100 mm，质量1.2 t。

YS-SJ-180型液压提升器标准配备12根钢绞线，额定提升能力为180 t。钢绞线作为柔性承重锁具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为1 860 MPa，单根直径为17.80 mm，破断拉力≮360 kN。钢绞线作为柔性承重锁具，下部与要提升的网架连接，上部穿过油缸进行提升。

网架提升共设置60 kW泵源系统5台，180 t提升器20台，提升设备平面布置见图6。

图6　提升设备平面布置

3.5网架提升条件验收

1）检查提升支架、提升平台、钢绞线疏导架等处于正常状态。

2）检查钢网架拼装的节点中心偏移、焊接球节点与钢管中心的偏移、杆件轴线的弯曲矢高是否符合要求，如若有不满足允许偏差的情况，则对其进行调整、修改。

3）检查主体结构上是否确已去除与提升工程无关的一切荷载；检查提升将要经过的空间是否无任何障碍物、悬挂物；检查主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。

4）检查提升设备的备件等是否到位；检查防雨、防风等应急措施是否到位。

3.6网架同步试提升和静置

1）解除主体结构与支架等结构之间的连接。

2）按比例，进行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载直至结构全部离地；每次加载，须按下列程序进行并做好记录。

3）试提升加载过程中检查结构的焊缝是否正常；检查提升平台和地锚支架等是否正常；检查结构的变形是否在允许的范围内；如有异常，则对其进行调整、修改。

4）试提升加载过程中检查各传感器工作是否正常；检查提升油缸、液压泵站和计算机控制柜工作是否正常；如有异常，则对其进行调整、修改。

5）操作计算机程序，进行钢结构的整体提升，过程中，宜对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况，试提升高度约100 cm。

6）提升离地后，空中停滞一定时间（宜不少于24 h）；静置期间，要定时组织人员对结构进行观察，无异常后进行正式提升。

7）提升时的天气宜在2～3 d内不下雨，风力不大于5级。

3.7屋面网架分块累积液压提升

以提升Ⅰ区为例。

1）根据屋面钢网架弧长和提升点情况将其分为若干段，中间部位的为中间段1，两侧对称分部的为两端段2、两端段3、两端段4；中间段1和两端段2、3、4均在8.88 m标高平台上按设计样式和弧度分段进行球、杆拼装就位。待提升系统安装检查完毕和网架施工质量检查完毕后，进入试提升阶段。

2）利用支架，采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升原理进行分段累计提升，先提升中间段1。首先对中间段1的屋面网架进行同步提升，中间段1提升到两侧与两端段2相接位置暂停，中间段1与两端段2进行网架拼装合龙，使中间段1和两端段2形成一体。

3）中间段与两端段2合成一体（中间段）后，再进行同步提升，提升至两侧与两端段3相接位置再次暂停，进行中间段与两端段进行网架合龙，形成一体。

4）中间段与两端段3合成一体（中间段）后，再进行同步提升，提升至两侧与两端段4相接位置再次暂停，进行中间段与两端段进行网架合龙，形成整体屋面网架的设计造型；Ⅱ区网架提升安装流程同于提升I区。

5）提升I区、Ⅱ区在空中进行合龙，屋面网架整体设计造型完成。

6）整体屋面网架以各提升点相同速度进行同步提升至设计标高就位。

弧型网架分块累积液压提升安装过程见图7。

图7　弧型网架分块累积液压提升安装过程

3.8屋面网架调整、支座固定、卸载完成网架安装

1）网架提升至设计位置后，宜将液压提升系统设备暂停工作，保持网架单元的空中姿态，后装杆件安装，使网架结构形成整体稳定受力体系。

2）根据微调循环、均匀卸载的原则进行卸载，卸载时通过设置在临时支架顶部的螺旋干斤进行卸载，卸载时通过统一指挥进行同步操作，根据同步调节螺旋干斤的丝扣对结构进行逐级卸载，直至结构和干斤全部脱离。

3）去除原支架结构等，完成网架安装。

4　结语

天津滨海国际机场T2航站楼C段屋面网架采用大弧度钢屋面网架分块累积提升技术施工，分块网架液压同步提升到相邻网架安装位置时暂停，嵌补杆件，形成新的整体，新整体继续重复上述过程，直至将所有要组合的分块网架组合成最终整体，最后液压同步提升就位。

C段钢屋面网架采用大弧度钢屋面网架分块累积提升技术，解决了大弧度屋盖网架整体提升安装难题，节约了大量支撑胎架，提高了网架构件定位精度和焊接质量，很好地控制了网架拼装过程中的杆件变形和整体变形，加快了施工进度，节约了施工工期，同时保障了高空作业安全。

□张志威/中国建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU356

1OO8-3197（2O16）O1-O9-O4

2O15-1O-2O

黎映呈/男，中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，从事工程技术营理工作。

□DOI编码：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.OO4