曾曉軍，宋 曉

（廣州工程總承包集團(tuán)有限公司 廣州 510310）

0 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是廠房類建筑屋頂常采用的機(jī)構(gòu)形式，傳統(tǒng)的高空散拼及網(wǎng)架抬吊方式受場地條件的制約，具有一定的局限性［1］。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用“汽車吊散拼裝裝整體頂升單元，然后整體頂升，最后周邊區(qū)域散件單元安裝”的工藝［2］，降低高空作業(yè)范圍和風(fēng)險(xiǎn)，施工效率得到提升。

廣州某研發(fā)基地?cái)U(kuò)建項(xiàng)目的碰撞試驗(yàn)室屋面為單層鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（見圖1），是包含螺栓球節(jié)點(diǎn)和焊接球節(jié)點(diǎn)的組合結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架尺寸為48.5 m×51.8 m，20 個支座支承在下部混凝土獨(dú)立柱的柱頂埋板上，網(wǎng)架上弦球標(biāo)高為12.2 m、下弦球?yàn)?.4 m。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和部分預(yù)先安裝好的檁條總重量合計(jì)150 t。

圖1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.1 Finite Element Model of Grid Structure

1 現(xiàn)場拼裝及準(zhǔn)備工作

1.1 現(xiàn)場拼裝

網(wǎng)架拼裝場地布置于網(wǎng)架設(shè)計(jì)位置的正下方混凝土地面，根據(jù)施工進(jìn)度運(yùn)輸及布置拼裝胎架，以完成網(wǎng)架拼裝。網(wǎng)架頂升單元拼裝前，技術(shù)人員根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸，在混凝土地面上放出網(wǎng)架基本單元軸線和定位控制線，方便安裝過程定位控制和安裝偏差處理。網(wǎng)架拼裝內(nèi)容包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拼裝與焊接、上弦檁條、上弦節(jié)點(diǎn)支托裝配與焊接［3-4］。

1.2 頂升點(diǎn)的設(shè)置

頂升采用液壓同步頂升技術(shù)，事先選擇好合適的頂升點(diǎn)位。頂升點(diǎn)在平面的位置選擇需要綜合考慮網(wǎng)架各區(qū)域的重量，盡可能減少網(wǎng)架成型后的受力體系狀態(tài)［5］，在頂升工況進(jìn)行時(shí)，網(wǎng)架桿件的應(yīng)力比和撓曲變形均需滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50017—2017》要求。本項(xiàng)目根據(jù)網(wǎng)架的平面尺寸和結(jié)構(gòu)形式，在計(jì)算的基礎(chǔ)上共布置6個點(diǎn)用于同步頂升（見圖2）。

圖2 鋼網(wǎng)架頂升點(diǎn)布置（黑色實(shí)心圓圈）Fig.2 Layout of Lifting Points of Steel Grid（Black Solid Circle）

1.3 獨(dú)立柱柱頭設(shè)置

網(wǎng)架周邊一圈的桿件（主要是上弦桿和腹桿）與混凝土立柱頂端支座附近存在豎向位置的沖突（即散裝單元）頂升前不能拼裝。在中部主要范圍內(nèi)的網(wǎng)架頂升在預(yù)定標(biāo)高后，采用汽車吊和人工配合的方式安裝周邊一圈散拼的桿件單元。同時(shí)由于網(wǎng)架腹桿與混凝土獨(dú)立柱柱頭存在位置的沖突，采取變截面的柱頭形式（見圖3）。

圖3 獨(dú)立柱柱頭設(shè)置大樣Fig.3 Detail of Independent Column Head Setting （mm）

2 架整體頂升

2.1 頂升架的設(shè)置

頂升架主體為螺栓球格構(gòu)柱，每個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸為1.2 m×1.2 m×1.2 m，螺栓球格構(gòu)柱的優(yōu)點(diǎn)是可化整為零，運(yùn)輸方便，在網(wǎng)架拼裝完成后，可通過人力將桿件及球運(yùn)至頂升點(diǎn)附近；安裝靈活方便，不需要吊車等大型設(shè)備，可操作性高；頂點(diǎn)為四角錐，體積小，不受網(wǎng)架腹桿等影響。

為保證頂升點(diǎn)端部支座的穩(wěn)定性和支撐力的有效傳遞，在頂升架頂端布置十字形托架（見圖4），通過托架與上弦螺栓球節(jié)點(diǎn)連接。

圖4 網(wǎng)架托架軸側(cè)視圖Fig.4 Side View of Grid Bracket Shaft

頂升架下部節(jié)點(diǎn)不僅起到支撐頂升架及網(wǎng)架荷載的作用平臺，非常重要。

頂升部位為400 mm 厚鋼筋混凝土地面，首先將地面清理干凈，再放置油缸底座（見圖5），尺寸為1.5 m×1.5 m。

圖5 頂升架底座Fig.5 Lifting Frame Base

2.2 網(wǎng)架頂升工況仿真分析與桿件替換

為了保證頂升點(diǎn)附近桿件在頂升過程中原設(shè)計(jì)圖紙桿件不因應(yīng)力比過大發(fā)生扭曲變形，采用Midas Gen進(jìn)行網(wǎng)架頂升施工工況仿真模擬分析［6］，并找到應(yīng)力比超過0.9的桿件（見圖6）。

圖6 網(wǎng)架應(yīng)力比分布Fig.6 Stress Ratio Distribution of Grid Structure

進(jìn)行桿件截面替換后，重新驗(yàn)算桿件應(yīng)力比［7］（見表1），確保了頂升過程中的質(zhì)量和安全。

表1 替換桿件前后應(yīng)力比Tab.1 Stress Ratio before and after Replacement of Membe

2.3 頂升架有限元分析

建立的頂升架有限元分析模型，頂部最大支反力為312 kN；頂升工況進(jìn)行的過程中，頂升架桁架單元應(yīng)力比最大值為0.49（見圖7），滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50017—2017》要求。

2.4 網(wǎng)架整體頂升流程

在網(wǎng)架在地面拼裝完成后，進(jìn)行檢查和驗(yàn)收將6 個液壓千斤頂放置在安裝好的頂升底座上，液壓千斤頂與頂升底座的連接為螺栓連接。在拼裝好頂節(jié)的頂升架相關(guān)構(gòu)件后，調(diào)節(jié)高度使頂升底座密貼在上弦球的底部，即具備進(jìn)行頂升條件［8-9］。

先將網(wǎng)架頂升至離開地面支點(diǎn)0.15 m，并停機(jī)靜置12 h，在靜置過程中，對地面沉降、支架桿件變形、垂直度等內(nèi)容進(jìn)行排查并整改。

在靜置不少于12 h 且檢查無異常時(shí)，頂升工況正式進(jìn)行，初期按照每頂升20 cm 靜置5 min 的方式，在頂升托架距離支座點(diǎn)大于1.2 m 后停止油缸加壓，將下一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝在端頭頂升節(jié)段的正下方，頂升架體在千斤頂回油后支撐在底部基座上，繼續(xù)頂升并循環(huán)此工序。按照每次頂升高度1.2 m 來控制，總計(jì)頂升約10次。

2.5 網(wǎng)架頂升過程注意事項(xiàng)

頂升工序進(jìn)行的初期，按照每頂升20 cm 的高度控制進(jìn)行網(wǎng)架的常規(guī)檢測，如果6 個頂升點(diǎn)相互之間高差控制在1 cm 以內(nèi)時(shí)，按每頂升60 cm 高度后進(jìn)行一次常規(guī)檢測［9］。

網(wǎng)架在整體頂升時(shí)，必須保證同步，液壓油缸的控制系統(tǒng)必須由專人進(jìn)行操作，以保證6 個油缸的頂升速度一樣。

在6個頂升點(diǎn)位置采用鋼絲繩配套手拉葫蘆的方式，將網(wǎng)架與頂升架體相連，鋼絲繩上端與下弦球節(jié)點(diǎn)緊緊箍住，保證頂升架與網(wǎng)架緊密連接的整體性，鋼絲繩按各個方向同時(shí)拉直緊固的方式，確保網(wǎng)架整體受力均勻并不產(chǎn)生形變［10］。

2.6 質(zhì)量驗(yàn)收

頂升施工過程中，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測：

⑴現(xiàn)場網(wǎng)架安裝的允許偏差滿足要求，長邊方向長度為L/2 000（±25.9 mm），相鄰支座高差小于L單跨/150（±54 mm）且不大于15 mm。

⑵頂升過程中的撓度值，在頂升過程中和網(wǎng)架就位卸載后分別測量網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的撓度，結(jié)果表明撓度值小于設(shè)計(jì)值要求。

3 結(jié)語

本工程中網(wǎng)架采用整體液壓頂升技術(shù)進(jìn)行安裝，具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

⑴網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的拼裝（包括弦桿、螺栓球、焊接球、部分檁條）在網(wǎng)架到位最終狀態(tài)的正下方安裝，材料可以均勻攤布在場地上，實(shí)現(xiàn)平面流水平行作業(yè)。

⑵網(wǎng)架除外圍桿件采用空中散拼外，中部大面積采用整體頂升，降低了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，保證了工期。

網(wǎng)架同步頂升和卸載，采用6 臺千斤頂同步控制荷載和位移，保證了頂升穩(wěn)定性。

⑶獨(dú)立柱頂部圓形端頭采用變截面方式施工，避免了外圍桿件與支座的位置沖突。

⑷通過采用有限元分析軟件，對網(wǎng)架頂升工況進(jìn)行仿真分析，更換應(yīng)力比超限的桿件，確保頂升施工的安全性。