北京新国展项目大跨度空间桁架整体提升技术

俞力强，张香芸，刘 振

（北京市机械施工集团有限公司，北京 102628）

随着建筑行业的不断发展，建筑的结构形式越来越复杂，建筑体量越来越大，钢结构的应用越来越广泛，传统的钢结构安装方法（如高空散装法等）在多数时候既无法满足现场的安装进度要求，又存在较大的安全风险。经过国内外建筑领域对钢结构安装方法的研究，计算机控制液压整体提升的方法已经逐渐成为钢结构安装的主流施工方法，计算机控制液压整体提升的方法虽然已较为成熟，但带钢筋桁架楼承板的整体提升技术对整体提升过程中的变形控制和提升的同步性要求更高。

以北京新国展二期项目为例，通过控制钢结构地面拼装精度、焊接精度、楼承板铺设精度、整体提升前的检查、整体提升过程中的变形控制和整体提升就位后复检等技术方法和技术手段，保证整体提升后的钢结构和钢筋桁架楼承板安装精度符合设计要求，达到安全高效的施工效果。

1 工程概况

北京新国展二期项目（展览中心等4 项）工程地址位于北京市顺义新城第23 街区，工程规模61.8 万m2，主要分为展厅、会议、酒店3 个建筑功能区，其中，会议中心位于工程西北侧，东侧为北登录厅，南侧为无柱展厅。钢结构形式主要为型钢混凝土钢柱、钢柱、钢梁、钢管支撑、桁架结构，钢结构工程量约为6 304t（图1）。钢结构主要分布在地上二层至屋面层。其中大跨度空间桁架带楼承板整体提升区域位于会议中心二层东侧，总提升重量约为1 050t，提升区域楼承板总面积约4 800m2（图2）。

图1 会议中心整体钢结构效果图

图2 提升区域轴测图

2 施工难点

1）钢结构工程体量大，工期紧，施工时与土建单位交叉施工，并受其制约。

2）桁架结构节点复杂，主次桁架交叉，节点处连接杆件较多，构件安装精度，焊接工艺及焊接顺序要求较高，复杂节点施工是本工程的重点及难点。

3）带楼承板的整体提升对提升过程的同步性要求更高。

3 拼装施工

3.1 拼装胎架及其基础设计

钢桁架结构采用H 型钢作为拼装胎架，H 型钢采用HW300×300×10×15mm，长度为800～1 000mm。支撑胎架布置于首层楼板混凝土柱顶或混凝土梁节点处，设置于桁架下弦底部，部分位置桁架调整标高选用在H 型钢上垫设4～20mm 钢板进行调节。拼装时，首层楼板混凝土强度需达到100%。

本工程桁架跨度54m，根据设计要求，桁架需进行加工起拱，起拱值为30mm、35mm、45mm 3 种。

3.2 用于提升施工的临时支承体系和措施

本工程共设置32 个提升点，其中单点提升位置桁架两端选用100t 千斤顶，其余桁架两端选用40t 千斤顶两点提升（图3）。

图3 提升点布置图

3.3 上下锚点设计

3.3.1 上锚点设计

40t 千斤顶的上锚点提升钢梁选用原结构上弦牛腿，提升上锚点构造是通过30mm 厚钢板与原结构组合而成，在提升牛腿上翼缘两侧各设置1个液压千斤顶，提升时，上锚点的混凝土柱强度需达到100%（图4）。

图4 40t千斤顶提升上锚点示意图

100t 千斤顶的上锚点提升钢梁选用在原结构上弦牛腿上设置工装牛腿，工装牛腿由口400×400×20×25mm 方管及HW400×400×13×21mm 热轧H 型钢组成，方管通过与混凝土中提前预埋的预埋件连接（图5）。

图5 100t千斤顶提升 上锚点示意图

3.3.2 下锚点设计

40t 千斤顶下锚点提升钢梁选用原结构下弦杆件，根据计算，需在提升下锚点位置设置工装斜撑，斜撑选用P168×6 圆管。提升下锚点构造是通过30mm 厚钢板与原结构组合而成，在提升钢梁下翼缘两侧各设置1 个提升点（图6）。

图6 40t千斤顶提升下锚点示意图

100t 千斤顶下锚点提升钢梁选用原结构上弦杆件，下锚点工装均由30mm 和40mm 厚钢板钢组拼而成，提升下锚点位置设置工装斜撑，斜撑选用HW400×400×13×21mm（图7）。

图7 100t千斤顶提升下锚点示意图

4 施工方案及主要技术措施

为了降低拼装高度，减少高空作业量和拼装胎架量，对于二层桁架采用在首层楼板上低位组拼，拼装采用先下后上，先主后次的拼装顺序，在桁架两端的钢柱牛腿上设置液压千斤顶，桁架在楼板上拼装完成后，铺设钢筋桁架楼承板，使用液压千斤顶提升到位并进行补杆的施工方法。

本工程会议中心二层桁架提升高度约13m，总提升重量约为1 050t。

4.1 桁架拼装

桁架拼装整体采用从左向右，先下后上的拼装顺序。第一榀胎架安装完成后开始拼装下弦杆（图8），然后拼装上下弦之间的连接杆，最后安装上弦杆件，然后按照同样的顺序向右依次进行拼装施工（图9）。

图8 钢桁架拼装示意图

图9 拼装完成示意图

4.2 楼承板变形控制

桁架整体拼装完成并验收合格后后进行楼承板的铺设工作（图10）。楼承板的铺设同样采用从左向右的铺设顺序。由于桁架在提升过程中，会产生因非同步提升造成的微小变形，而楼承板需形成整个平面焊接固定在桁架的上表面，为保证楼承板在提升过程中不发生破坏，铺设后的楼承板，每块板的支座竖筋只点焊一侧，用于临时固定，不需要焊接栓钉，使桁架在提升过程中，楼承板可以有一定的变形，而不造成破坏。另一侧楼承板的支座竖筋焊接及栓钉的施工在桁架及楼承板整体提升到位并校正完成后进行。

图10 钢筋桁架楼承板铺设完成示意图

4.3 提升监测及注意事项

施工过程中应综合考虑提升边界条件，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况、提升的同步、风荷载温度应力等情况的影响。应密切注意液压提升器、液压泵源系统、计算机同步控制系统、传感检测系统等的工作状态。

支承结构不得进行转化，同时使用高倍望远镜随时观察钢筋桁架的楼承板的焊接部位变化。为保证整体提升的顺利进行，对本项目钢屋盖提升过全程进行结构监测，钢结构在提升过程中相邻提升点的同步误差要求小于10mm。

钢结构监测主要为变形监测，在每个监测点位设置反光贴片，使用全站仪进行测量。

整体结构安装焊接完成后，全站仪测量建筑物整体垂直度和平面变形，形成整体钢结构初始测量成果表。

桁架提升阶段，持续观测。每隔2h 测量一次结构表面坐标，当累计下挠值超过41.56mm 时，应进行预警并停止卸载，及时上报监理、建设和设计单位有关人员，查明原因后再继续卸载。

5 结语

北京新国展二期项目钢桁架整体提升共用时4h，最终钢桁架及钢筋桁架楼承板的安装精度均在规范及设计允许范围内。

通过本工程对大跨度空间桁架带楼承板的整体提升方法的成功应用，使得楼承板在低空可以铺设，保障了铺板人员的安全。