建筑网架屋面顶升法施工的技术要点分析

陈鑫

［中冶南方（武汉）置业有限公司，湖北 武汉 430223］

0 引言

随着现代建筑行业的发展，网架结构作为常见屋面结构，其优势特点逐渐凸显，与此同时，顶升施工技术作为网架屋面施工过程中的关键性技术，对于该工艺的要求也在不断提升。由于不同建筑工程情况、特点以及要求等各方面都存在较大差异，使得实际进行网架顶升施工的过程中，遇到的难点问题和技术要点各不相同。因此，结合实际项目案例，有针对性地展开探讨，深入进行网架屋面顶升法施工技术要点的分析就显得尤为重要。

1 工程概况

中冶南方国际社区1号地块三期，第3子项目为02#楼网架工程，地处湖北省武汉市东湖开发区，案例项目位于南区北部。建筑整体结构为钢筋混凝土框架，屋面为轻钢结构网架，全轻混凝土屋面。网架结构型式为正放四角锥网架结构，总面积为609m2，支座节点类型为螺栓球节点，因网架已经处于原指定标高处，现要求对网架和屋面结构整体（重约130t）进行再次顶升。网架长轴方向剖面如图1所示。

图1 网架长轴方向剖面

2 项目难点及解决策略分析

基于案例工程实际情况，其楼面网架已经全部安装完成，因此，在进行项目难点分析的过程中，无须考虑网架安装过程中的难点和问题[1]。结合实际情况，针对整体网架和屋面结构加高施工技术措施展开详细分析，明确中冶南方国际社区1号地块项目屋面网架顶升施工过程中，存在的主要难点问题以及解决策略如下。

（1）现场场地限制。现场施工条件有限，场地限制明显，吊车设备无法进入，给施工带来了极大难度，而且施工要求相对更为严格，结合现场施工条件以及结构布置情况，为保障网架顶升的安全性，避免损坏原有的结构与设施，确保施工顺利进行，最终决定采用“同步顶升”措施进行施工。

（2）顶升过程中液压千斤顶内泄问题。液压千斤顶内泄会对实际施工过程的安全性以及顺利性造成极大的影响和威胁，在顶升施工过程中，若液压千斤顶某一位置出现下沉情况，电脑监控系统配备的蜂鸣器会发出声光警报，同时各顶升点停止运转，然后由现场工作人员将各顶升点同步卸载至标准节，然后依次对顶升点进行检查维修，明确泄漏点，并找到内泄原因。对于油封漏油或者液压管漏油问题，及时更换油封即可，在检修的过程中，需要进行电脑检测，同时安排专门的工作人员，在顶升点现场检测，全面保障顶升顺利。

（3）卸载难点。网架结构卸载过程是钢结构施工当中的重点环节，关乎着整个施工的质量和安全，该过程是将整个主体结构由安装状态过渡到设计受力状态的一个复杂过程，在此过程中，结构受力逐渐发生转移，而且内力会进行重新分布，临时支撑荷载逐渐转移到主体结构。对此，在实际进行卸载的过程中，以结构计算分析数据为基础，确保结构安全为核心，以变形协调为基本原则，并通过实时监控，实现安全、有序卸载。若遇到千斤顶行程不足的情况，需要利用千斤顶两边固定装置进行转换，并按照相关操作工序和标准要求，进行卸载，直至桁架底面与千斤顶和固定装置全部脱离，卸载完成。

（4）施工安全。案例工程楼面网架已经安装完成，在进行顶升施工的过程中，现场条件有限，施工安全保障相对困难，因此，根据实际情况以及网架位置相关数据，合理安排网架顶升的每道工序，同时做好施工安全准备工作：①加强对于施工设备的全面检查，杜绝安全隐患；②施工前对标准节、防坠装置等进行检查，确保功能性完好；③做好施工过程状态监测控制，严禁顶升过程中出现主承力架与附墙连接件松开的情况，并在千斤顶上升到一个标准节后，用16#普通螺栓设置垫片紧固连接；④确保施工人员做好防护措施，包括安全绳、安全帽及防坠安全措施的佩戴和使用[2]。

3 屋面顶升法施工技术要点

3.1 顶升系统设计

3.1.1 顶升结构设计

顶升系统包括顶升支架、液压顶升千斤顶以及PLC控制总台等，液压泵站控制顶升千斤顶，PLC总台通过位移传感器控制油路电磁阀的开通或关闭，读取油压，以此换算顶升值，而千斤顶位于顶升支架上部对角线交点处，借助上托、连接杆等与顶升支架连接。

顶升架的设计运用的是塔吊理念，为标准节支撑架结构。根据案例工程实际情况和施工需求，千斤顶高度设计为1.4m，最大行程为1.05m。支撑架为格构型式，平面轴线尺寸为1.2m×1.3m，每个标准节行程为1.05m，标准节之间通过法兰螺栓连接，有效提升拆卸的便利性。每个标准节高度为1.0m，案例工程中观影台部分一个顶升架约需13节，共10个顶升点，共需要130个标准节。

3.1.2 顶升架承载力计算

案例工程设计顶升为80t，千斤顶起重量为18t，顶升高度为25m。顶升架承载力主要计算项目包括以下内容：①荷载分析，结构重要性系数为1.00，荷载类型为恒荷载，主要包括节点荷载、单元荷载以及地震作用下的其他荷载；②内力分析，主要包括最不利内力，以及轴力、弯矩最大和最小的前10个单元内力；③位移分析，主要指的是组合位移，分别对最大正位移组合和负位移组合进行分析。

此外，还需进行设计方案验算。本工程材料弹性模量为2.06×105kN/mm2；泊松比为0.3；线膨胀系数为1.20×10-5；质量密度为7850kg/m3。经过规范检验，结果表示，该设计结构能够满足工程项目施工承载力要求，应力比最大值为0.85。其中最严控制所在单元及整体稳定性情况如表1所示，其中稳定性为应力与设计强度之比求得。

表1 最严控制所在单元及整体稳定性情况

3.2 地面焊接技术

地面焊接为网架安装施工过程中的关键步骤，对于屋面施工质量有着直接影响，由于案例工程项目已经完成了网架安装施工，因此，仅进行要点介绍。网架焊接拼装，以地面焊接为主，保障施工安全，拼装过程中，应同时加强对于设计起拱的重视，依次进行下弦、腹杆以及上弦的焊接，整体安装从中心向四周逐渐扩散的方式进行焊接。经过精准放线，获得方格网以及下弦焊接球投影点，然后进行临时支撑，确保支撑稳定后，即可进行构件的吊装焊接，在网架具备一定刚度的情况下，逐渐扩大焊接范围，并根据实际情况，适当减少支撑点，为保障焊接质量，在拼装的时，需做好临时支撑点落点与设计要求之间的误差控制，确保网架尺寸以及起拱符合设计要求[3]。

3.3 顶升设备安装

顶升设备按照设计以及结构组成进行安装，主要包括液压千斤顶、标准节、电源控制系统、托架系统以及顶杆等。将顶升设备与自动控制系统相连，在安装完成后对设备的稳定性、可靠性进行检查，并校验和调试设备性能参数。

3.4 预顶升测试

预顶升测试是一种带载测试，目的是对顶升系统以及基础部分的稳定性进行检查，以保障顶升过程的顺利性以及安全性。主要测试过程包括以下5个步骤。

（1）对网架下弦节点进行校核，确保其投影在线上，对于偏差超过20mm的情况，需要先进行调整。

（2）对油缸底部高度进行调整，确保其处于同一水平位置，并将位置偏差控制在20mm以内。

（3）试顶操作，提高网架10cm。

（4）锁定油缸，维持状态8h，并观察网架以及基础部位的状态，若存在异常情况，及时确定问题所在，并重新进行调整处理。

（5）检验顶升设备安装情况，保障设备稳定、灵敏，变形挠度在可控范围内，能够进行同步提升，满足顶升施工要求。

3.5 正式顶升

根据网架投影下的实际情况，合理进行顶升布置。对于网架投影下方为电影院的情况，把放置顶升设备的位置做水泥墩柱；对于网架投影下方没有建筑物的情况，顶升设备放置位置需对建筑物进行加固处理，以此保障网架顶升顺利、安全进行。由于案例工程中网架已经安装完毕，但是高度不达标，因此，直接进行网架顶升施工，直至所需标高位置。主要包括以下施工步骤：①安装千斤顶，然后启动液压油泵。②安装支架标准节。③提升千斤顶缸体，增加支架标准节。④持续顶升，并安装撑杆。⑤将顶升架与控制系统相连，控制顶升，直至达到设计标高为止。⑥安装支座，同时下落网架。

在实际进行顶升施工的过程中，需要注意以下要点内容。

（1）在进行网架顶升的过程中，合理进行顶升行程的控制，循序渐进，严禁冒进，突然增大行程。在初始阶段，每次顶升距离控制在50mm以内，在网架稳定之后，再逐步增加顶升行程，并在后期将行程增加量稳定在770mm左右。在顶升过程中，加强对于网架顶升点高差的控制，确保同步顶升[4]。

（2）顶升工作需要由具有丰富知识和经验的人员进行指挥，保障整体施工的协调性和有序性。同时为保障顶升质量，在顶升作业前，需对顶升系统、设备等进行全面调试和检查，确保运行正常，并加强对于顶升点结构等位置以及地基沉降变形情况的实时监控，一旦出现异常，立即停止操作，优先解决问题。

（3）在每班工作结束后，需要安排专门工作人员，对设备电源、油缸等进行检查并锁好，避免出现液压油回流的情况，影响系统性能。

3.6 网架卸载要点

网架卸载是案例工程中的重点步骤，卸载过程中按照从中心到四周逐步扩散的原则进行，在此过程中主体结构与临时支撑结构的受力状态会发生变化，而且存在相互作用，因此卸载难度较大，实际施工过程中需要注意以下要点内容。

（1）卸载前需要加强对于主体以及临时支撑结构的分析，有针对性地制定卸载方案，明确卸载顺序、方式，以及不同支撑点下降位移控制，明确每个卸载步骤中千斤顶的位移下沉量。

（2）卸载过程缓慢进行，确保主体以及临时支撑结构受力情况变化适度，位移变化在可控范围内，避免出现安全问题。

（3）确保整个卸载过程中，主体以及临时支撑结构应力始终处于弹性范围内，保障内力和位移变化处于合理范围，以免由于卸载过快，导致结构强度受到影响，引发失稳情况。

（4）整个卸载过程中，无论是受力点、受力体还是力的大小都处于不断变化的动态状态下，为保障卸载过程缓慢、平稳、有序，需要合理使用千斤顶。对此，先将千斤顶放置在临时支撑托板上，然后严格按照卸载方案，多人同时进行千斤顶的顶升操作，在桁架与临时支撑钢板垫块分离之后，分批、分阶段，按照一定比例逐步放松千斤顶，以此保障卸载过程平稳、安全。

（5）卸载过程中，对相应点位标高变化情况进行测量，确保其在挠度允许范围内的情况下，逐步进行卸载。

（6）卸载操作过程中，由唯一指挥人员进行统一调动和控制，确保操作同步，严格按照卸载规范和原则进行施工，采取分布卸载方式，严禁一次卸载[5]。

4 结语

综上所述，建筑网架屋面顶升法施工过程中，结合工程项目现场实际情况，具体问题具体分析。案例中冶南方国际社区1号地块三期建筑工程中，由于屋面网架已经安装完成，按照业主要求需要进一步提升高度，在场地条件的限制下，避免对完工部分造成损害，采取同步顶升施工方案，在实际顶升过程中，不仅要做好顶升系统结构设计，同时还加强对于顶升架承载力方面的计算和分析，以此保障顶升系统设计的合理性，确保其能够满足施工要求。此外，在正式顶升前，进行设备安装以及预顶升测试，严格控制顶升行程，保障顶升的同步性，强化卸载施工控制，全面保障屋面网架顶升作业的顺利性以及安全性。