基于多点液压同步提升安装大型桁架钢骨的新型技术

摘 要：本文介绍利用同步液压控制系统技术实现大型转换桁架钢骨液压同步提升安装工艺，并重点阐述了该工艺的关键设计方法、施工要点，为同类大吨位整体安装工程提供了可参鉴的实例，截至目前为止，同类型大型转换桁架钢骨同步提升工程属广西境内首次。

关键词：转换桁架钢骨；液压同步提升

中图分类号：TU398.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0351-03

前 言

针对国内外大型悬挑桁架安装时没有采用整体液压提升方法进行分析，在排除因场地客观因素等原因后，需要重点解决桁架周边提升支架设置、提升支点的加固设计以及桁架整体提升的控制措施等问题，本文采用计算机建模模拟对桁架整体提升工况及结构受力进行分析，并以此作为依据指导现场施工。

1 工程概况

某企业总部大楼办公楼结构形式为框架——核心筒结构（带转换桁架层）。其中转换桁架层位于7～14层（11～23轴之间），转换桁架范围以下2～6层为架空层。转换桁架净跨度50.4m，构件为型钢混凝土构件，两端支承柱为巨型型钢混凝土柱。转换桁架层以上还有6层普通的钢筋混凝土结构层。

巨型型钢混凝土柱的型钢均为钢板组焊的十字型钢。转换桁架由4榀平面桁架组成。桁架均为H型钢结构，高33.6t，净跨度50.4t。单榀桁架钢骨重量约460t。针对此类大型钢骨桁架结构，其安装关键点是控制整体桁架变形及最大应力值。

2 安装方案概述

根据以往类似工程的成功经验，拟采用“超大型液压同步提升技术”安装转换桁架。在较低标高处拼装转换桁架结构成整体后，将其同步提升就位。

4榀平面桁架两侧相邻的桁架通过横向连接为整体（分成两组）。2榀平面桁架为一组，连接成整体后总重约1000t（包含各榀间的加强连接杆件重量）。采用同步液压提升安装。提升约36m就位后，将转换桁架与土建塔楼进行连接安装，并进行吊点卸载。

整体提升中利用15层上部两侧框架结构中的劲性柱设置悬挑反力支架，其上放置液压提升千斤顶作为提升上吊点；在提升部分转换桁架上弦杆处局部加强并焊接专用吊具作为下吊点。

提升过程中，上吊点的液压提升顶与下吊点提升吊具通过承重钢绞线连接。利用超大型液压同步提升技术，将结构一次性同步提升到位。

3 关键设计技术

3.1 转换桁架断点位置确定

采用液压整体提升安装，需将提升结构在两端与框架劲性柱连接处断开，每层弦杆断口位置依次错开，确保提升通道的顺畅，具体布置如图1所示。

3.2 转换桁架下吊点位置局部加强

吊点离桁架端部最近节点距离为3600mm，为保证悬臂段弦杆的强度并且减小其变形，需对吊点处的悬臂杆件进行临时局部加强，如图2所示。

3.3 转换桁架横向联系加强

由于平面桁架之间未设杆件相连，为了保证拼装过程和提升过程桁架的稳定，需在两榀桁架之间设置临时支撑杆（？准219×6钢管），对桁架之间进行横向联系加强，如图3所示。

3.4 提升上吊点反力支架、下吊点吊具设计

每榀桁架两个端部各设置1个提升吊点，共计设置8个提升吊点。

利用15层上部两侧框架结构中的劲性柱设置悬挑三角形反力支架，其上放置液压提升顶作为提升上吊点。

在提升转换桁架部分下吊点的上弦杆部位设置加劲板局部加强，并焊接专用吊具，其内放置提升专用锚具作为下吊点。

3.5 液压提升系统的设计

3.5.1 液压提升系统简介

该项目采用的计算机控制液压同步提升系统由控制系统（计算机和传感器）、承重系统（钢绞线和千斤顶）、动力系统（液压泵站）等组成。

每台提升千斤顶上安装有一套传感装置，这些传感器将主油缸的位移情况、上下锚具的松紧情况传送到主控计算机，根据一定的控制逻辑顺序控制电磁换向阀，从而控制主油缸和上下夹持器动作。另外，对锚具状态检测设置传感器，在每台提升顶的上下锚具油缸上各安装接近开关，进行紧锚状态、松锚状态位置检测。

3.5.2 提升设备选型、提升钢绞线数量确定

根据提升工况的结构受力计算，最大提升反力2415.4kN，故选用350t液压千斤顶。

提升设备配置如下：1台LSDKC-16控制台、2台LSDB105液压泵站、2台TSF50扩展阀组、8台LSD3500提升千斤顶，每台千斤顶配备30根公称直径？准15.24mm钢绞线，其抗拉强度1860MPa。

提升千斤顶安全储备系数：

350t/台×4台÷1000t=1.4

钢绞线的安全储备系数：

30根/台×26t（破断力）/根×4台÷1000t=3.12

3.6 提升工况验算

B軸、E轴转换桁架通过横向联系杆？准299×8联系成整体提升，G轴、K轴转换桁架同B轴、E轴，如下仅对B轴、E轴转换桁架的各工况进行验算。

利用有限元软件对B轴、E轴转换桁架整体建模，由于篇幅有限，如下仅列出提升工况、体系转换工况组合应力计算结果[1]，如图4～5所示。

3.7 提升上吊点反力支架验算

提升反力支架由两榀三角桁架组成，每榀三角桁架间通过横向、纵向联系连接，各杆件截面均由型钢H890×299×15/23组焊而成，分配梁由4个型钢H890×299×15/23组焊而成，材质均为Q345。

通过有限元软件对提升架整体建模，荷载组合考虑包括自重工况、提升荷载工况、风荷载工况。如下仅列出提升工况组合应力计算结果，如图6所示。

3.8 提升下吊点吊具验算

下吊点吊具按300t验算，材质为Q345。

通过有限元软件Ansys进行实体建模型，如下仅列出等效应力计算结果，如图7所示。

4 关键施工技术

4.1 施工步骤

（1）转换桁架现场拼装，局部加强及横向联系加强，并安装提升反力支架、钢绞线、下吊点吊具、液压提升设备调试。

（2）对转换桁架布置观测点，并测量记录。待转换桁架正式提升。

（3）转换桁架试提空并静置24h，各构件关键部位检查[2]。

（4）继续提升，待转换桁架提升到位，依次补杆与原桁架断口位置连接，并最后完成提升系统与转换劲性柱的力系转换。

（5）拆除液壓提升设备及上、下吊点临时结构，完成转换桁架提升安装。

4.2 提升施工要点

（1）密切收集未来7天气象预报，选择气象条件相对较好，无风或风力等级在1～2级时段，并作好相关关键位置的测量记录工作。

（2）提升前准备工作检查

①提升前要再次对提升装置的液压系统、电路系统、锚固系统、控制与显示系统及钢绞线进行全面细致检查，并记录登记。

②重点检查提升区域边缘与组块结构间的安全距离，确保提升过程无障碍实施。

③在正式提升前，需进行试提升，逐级加载试提空0.05m，并用倒链收紧固定转换桁架，静置24h。再次检查所有设备、吊索具及锚具等，待正式提升施工。

④正式提升施工

a.启动同步液压控制提升系统。主控台进入主菜单启动“自动提升”功能模块，系统启动。

b.整体平衡自动提升。操作主控台的自动按钮进行自动连续提升。在所有的自动提升中，如果各顶吊点同步误差超过控制系统的设定误差，系统将自动调整；如果同步误差超过控制系统设定的最大误差，系统将自动进入紧急停机，等待调整；调整完毕，进入准提升状态，再次启动自动提升。

c.提升过程中，观察提升过程中同步控制误差对构件的影响；注意记录提升过程中的油压最大、最小值，并时刻监测托梁状态偏移是否在规定范围内，在误差出现时应及时进行修正。

d.提升过程应随时监控负荷、结构状态、及提升通道是否畅通。

⑤提升就位

a.通过提升千斤顶微调提升位置，保证提升转换桁架连接位置各一侧中心对中。

b.依次补杆与原桁架断口位置连接，当最后提升系统与转换劲性柱的力系转换时，逐级将提升顶的荷载卸载至转换劲性柱，完成力系转换。

c.拆除提升钢绞线及提升顶。

5 结 语

本工程通过同步液压控制系统技术将两组大型转换桁架钢骨（每组净长52.6m×净宽12.6m×净高34.3m，每组总重约1000t）整体提升约36m就位，正式提升每组10h内提升就位。提升就位后24h对提升前设置的各节点应力及位移变化进行了4次监测，其各项控制指标均符合规范及设计要求。该工程设计、施工技术较复杂，值得同类工程参鉴，截至目前为止，同类型大型转换桁架钢骨同步提升工程属广西境内首次。

参考文献

[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）[S].

[2]《吊装作业安全规范》（AQ3021-2008）[S].

收稿日期：2018-6-3

作者简介：黄文涛（1984-），男，助理工程师，本科，主要从事桥梁特种施工技术工作。