维修机库网架提升方法决策研究

韩宏武（上海东航投资有限公司，上海 200232）

0 引 言

2021 年两会针对十四五规划与 2035 年远景目标纲要对我国民航产业提出宏伟的蓝图：实施广州、深圳、昆明、西安、重庆、乌鲁木齐、哈尔滨等国际枢纽机场和杭州、合肥、济南、长沙、南宁等区域性枢纽机场改扩建工程，建设厦门、大连、三亚新机场。建设朔州、嘉兴、瑞金、黔北、阿拉尔等支线机场，新增民用运输机场 30 个以上。

民航机场建设的进一步发展，丰富我国航线的同时，也对航天器的维护保养提出了更为高效、精准与快捷的要求。其中，维修机库，作为航天器维护保养的基础设施的建设无疑是重中之重。

维修机库的库顶往往采用球型网架结构，并在库门处采用多层桁架结构。建设要求往往具有跨度大、高度高、变形要求小、施工难度大的特点。综合考虑高空作业、施工成本、施工进度与施工难度等因素，往往采取在地面整体拼装焊接完毕后整体提升至设计标高的方案。

本文通过实际案例，对常用网架提升方案进行梳理，分析各方案的优缺点与限制条件，形成不同条件下网架提升方案推选决策，为后续维修机库的建设提供参考与建议。

1 维修机库类别与网架概述

维修机库从服务对象上一般分为宽体机机库与窄体机机库；从服务对象数量上一般分为单机位机库、双机位机库与多机位机库；从机库大厅与维修辅房的布置上一般分为环绕式、前后式；从结构形式上看，一般维修机库柱体采用排柱形式，维修机库顶采用球型网架结构，维修机库门头采用局部桁架结构。

影响维修机库提升方案选择的主要限制在于维修机库本身的跨度与进深。一般其跨度在 70～150 m 不等，进深一般控制在 60～90 m；网架高度一般由前两者确定后经结构设计计算确定，一般常见的是单层网架或双层网架。网架的提升高度一般在 24～35 m 之间。

2 常用维修机库网架提升方法

根据维修机库网架跨度、进深的不同，施工条件的不同，施工质量上的不同与成本上的因素，一般主要的机库网架提升方案包括提升与顶升两种；提升方法中考虑不同的支撑载体又分为利用原有结构的原位提升与新建格构柱的新点提升两种。

2.1 维修机库网架原位提升技术

原位提升技术的核心是利用原设计的结构柱，将提升油泵配置在结构柱的柱顶后，通过多绞钢缆将地面拼装的网架同步提升至设计标高。在这个施工过程中，提升的网架受力大部分由主体结构立柱承担，对本身的主体结构有较大的要求。

该方案在武汉东航维修机库网架施工中实践成果，在整体项目经济性上具有较大的参考价值。

2.2 维修机库新点提升技术

新点提升技术的核心是在机库大厅内按计算新建多个略高于结构柱的格构柱，并在格构柱上方设置提升油泵，通过多绞钢缆将地面拼装的网架同步提升至设计标高。在这个过程中，网架本身的受力完全落在新建的格构柱上，对原有结构体系没有任何影响。

该方案在北京东航新机库网架施工中实践成功，也积累了不少经验。

2.3 机库网架顶升技术

网架顶升技术的核心是在机库大厅中按计算新建多个顶升节点，将一次性的网架提升按格构柱模数进一步细分，通过多个提升轮次进行：千斤顶“顶”升—新增“标准节”—泵站回油爬升千斤顶—固定千斤顶受力件后，将维修机库网架顶升至目标设计标高。

该方案在青岛新机场东航维修机库网架施工中实践成功，也积累了不少经验。

3 网架提升方法的决策分析

3.1 三种网架提升方案的条件及优缺分析

（1）原位提升方案的条件及优缺分析

原位提升方案由于将油泵与提升装置配置在原有的结构柱上，因此其对结构柱的预留荷载要求要远高于正常的立柱工作状况。同时，为便于施工与后期的网架补焊，该提升吊点一般会悬臂于结构立柱以外 1～2 m 距离，对立柱的受力形成偏心受压。因此，结构设计时除需复算受压荷载以外，对于柱体（尤其是立柱中部）的受弯受剪能力应做专项复算或预留。

另外，原位提升方案由于其原有结构体系的布置形式与施工设备的负荷限制，对于大跨度的双机位乃至三机位宽体机机库网架提升具有一定的限制，需在受力集中区域或机库门头区域增设提升格构柱辅助提升。

相比其他两种提升方案，经济性是原位提升方案最大的优点。该方案能最大限度的利用原有结构体系，不用新建格构柱或顶升柱及下部的基础与灌注桩，使得该方案在分摊成本上具有较大的优势。

其次是提升质量可控。原位提升由于在机库结构柱顶一次安装完毕后一次调平后，全程通过计算机及机械油泵同步提升。因此，在施工质量上受人为干扰较小，施工质量可靠性较高。

相对来说，原位提升方案对于原结构柱体的竖向精度要求更高。其原因在于当整个结构体系受力时，结构柱体受力变形，产生弹性形变后会进一步加剧其偏心受压，从而进一步加剧对原结构体系的整体风险。换句话说，原位提升对于施工方案的编制单位与原结构的设计单位要求相对较高。

另一方面，原位提升方案要求在原结构柱体施工完毕，完成混凝土养护以后方可施工。这会对施工工序与施工进度带来更多的组织要求。

（2）新点提升方案的条件及优缺分析

新点提升方案普适性相比原位提升方案要高。结构设计阶段不需要为提升方案预留充分的结构荷载，同时也没有超大跨的应用限制。

新点提升方案是介于原位提升与顶升方案之间的。其最大的优点在于提升过程受力完全与原结构体系脱开，不会产生因提升施工造成结构安全风险。

其次，由于受力的格构柱为新增的，因此对于格构柱而言，新点提升方案的受力均为轴向受力。其施工方案的计算相对来说较为简单，且不需考虑施工中的弹性形变导致偏心受压的情况，相对来说其施工方案的可控性是三个方案中最高的。

同时，由于不存在工序上的搭接，新增格构柱与机库原结构柱可以同时施工，一定程度上加快了施工进度。

相比原位提升，新点提升新增有所有的提升格构柱以及格构柱下部的基础与桩基，因此该方案成本较高。

（3）网架顶升方案的条件及优缺分析

网架顶升方案相对来说没有特殊的预留条件，方案普适性与新点提升方案一致。

网架顶升方案的优点在于控制环节较多，可以在施工过程中不断微调。同时，网架顶升方案相比提升方案而言，其施工设备上的自动化要求相对较低。

顶升方案的缺点同样在于控制环节过多，很容易产生累积误差并导致整体顶升偏移。另外，顶升架体由于需要在顶升过程中不断安装，其强度与水平度的控制具有较大的难度。

3.2 不同条件下网架提升方案的决策逻辑

从三个提升方案的优缺点中分析，在施工计划可控的前提下首选的提升方案必然是原位提升。考虑到网架提升前还有较长的施工准备时间与多个前道施工工序，其施工进度完全有机会将其调整出来。需要特别注意的是，如果采用原位提升，在整体施工前应将此施工方案要求告知设计院，看是否需对原设计方案进行相应补强。

相应的，如果整个项目的设计单位相对缺乏经验，施工队伍也缺乏大跨度钢结构提升施工的经验与能力，可以退而求其次选择新点提升。相对来说，采用新点提升新增的施工成本相比整个项目投资而言并不是很多，但在施工上的确规避了很多安全隐患。

由于其施工质量可控性较差，且无明显的方案优势，原则上不建议采用顶升方式进行网架施工。

3.3 不同决策下的施工要点分析

如网架采用原位提升方案施工，施工前期需对原结构柱的垂直度进行严格的控制。其垂直度的偏差值一般应高于国标验收规范 20%；其次，在网架提升过程中要重点关注结构柱体的变形情况，并参照国标框架柱的变形限制要求进行控制；第三，整个提升过程应严禁结构主体发生局部开裂。对于柱体产生的任何微小缝隙均应保持高度警惕；第四，精密控制提升点与结构柱体的间距，避免因结构柱体弹性形变导致提升点与结构柱体之间的碰擦；

如采用新点提升方案施工，施工前期需对新建的结构格构柱基础及地坪强度予以复算，确保格构柱体地坪受力及平整度符合要求。提升过程中应重点控制各提升点的平衡与水准，确保整体提升在预设条件以内。

整体提升过程应随时关注风速、气温带来的影响，避免因自然条件变化导致网架架体产生不可控的变化。

4 结 论

本文通过对三个维修机库网架不同提升方案的实践，归纳并提炼出不同机库网架提升方案的适用范围与优缺，提出在技术实力许可的条件下优先采用原位提升的网架提升方案的结论，并基于实际网架提升方案的实践，提出不同方案选择下主要的施工控制要点，望为后续的网架提升案例提供参考。