某工程大跨度钢桁架整体提升施工技术

1?工程概况

北京某工程建筑物地下4层，地上5层。屋顶结构最大高度43.8?m，地上钢结构主要为箱形钢柱和H形钢梁，钢柱最大板厚60?mm，材质Q390C；钢梁最大板厚50?mm，材质Q355B。4层至顶层为桁架结构，最大跨度为54.40?m。桁架结构为空间矩形桁架，其主要构件截面主要为箱形。最大板厚70?mm，材质为Q390C。本工程结构连接形式复杂，构件多，桁架总宽度约33.6?m，最大跨度为54.4?m，中央大厅桁架最大矢高为9.6?m（图1、图2）。

图1?桁架平面示意

图2?桁架立面示意

2?桁架提升方案选择

（1）根据中央大厅桁架结构特点及以往类似工程经验，整体提升将高空散拼所需的大量高空作业转移至地面进行，大幅降低了高空坠落、物体坠落等安全风险，避免了高空作业操作难度大的情况，降低了整体工程的安全管理难度。

（2）地面拼装环境稳定，便于进行精确测量和调整，确保桁架安装精度，减少高空修正工作量。

（3）整体提升只需进行一次吊装，相较于高空散拼逐根或分段吊装，可显著缩短施工周期。

对于大跨度桁架，特别是施工作业高度较高的情况下，整体提升方案在安全性、施工效率、环境适应性以及成本控制方面都具有明显优势，是更为合理的选择，因此采用桁架采用整体提升的施工方案。

3?整体提升技术

在中央大厅桁架楼面投影位置进行钢桁架散拼，利用汽车式起重机将各个散拼单元在楼板上对应的位置进行组拼，待组拼焊接完成后，对中央大厅桁架进行整体提升。

3.1?整体提升点布置

中央大厅桁架整体提升共设置8组提升点，共配置16台液压提升器。提升点平面布置如图3所示。提升设备设置见表1。

图3?桁架提升点平面布置示意

表1?提升设备配置

  注：（1）为确保提升安全，提升使用的钢绞线安全系数均大于3；（2）钢绞线长度40?m，提升设备+钢绞线的最大重量约为2.10?t；（3）单根钢绞线破断力不小于260?kN。

3.2?提升过程分段

钢结构桁架采用整体提升工艺吊装，根据其结构形式及布置特点，在提升施工前进行分段：主提钢桁架两侧与钢柱连接部位在提升前安装，中间分段在楼面位置散拼成整体；因部分斜腹杆影响主桁架提升，考虑设置后装段，即在上下弦杆对接完成后进行安装， 主桁架分段如图4、图5所示。

图4?HJ1、HJ2钢桁架分段示意

图5?HJ3、HJ4钢桁架分段示意

3.3?提升临时措施设置

本工程中利用主连廊两端的预装钢托座设置上提升点，提升下吊点设置在提升单元主连廊的下弦的下托梁处，位置与上吊点垂直对应。提升各杆件之间均采用焊接连接，焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级二级。

上提升点设置在主连廊上弦杆预留钢托座端部和钢构件一起在加工厂制作完成，下提升点设置在主桁架下弦提升段端部和下弦杆一起在加工厂制作完成。上下提升点通过钢绞线连接，钢托座材料选用Q355B钢板焊接。

3.4?液压千斤顶及液压泵站设计

3.4.1?液压提升器配置

千斤顶选型及钢绞线配置根据本工程中各吊点提升反力大小，拟选择TSQ–150型和TSQ–110型液压提升器作为主要提升承重设备。

TSQ–150型液压提升器最大额定起重量为150?t，TSQ–110型液压提升器最大额定起重量为110?t。抗拉强度为1?860?MPa，单根直径为15.20?mm，破断拉力不小于26?t。

3.4.2?液压泵源系统

本工程中依据提升吊点及液压提升器的数量，共设置3台JG–PP–27×2型液压系统和1台JZ–TSBZ150–1型液压系统。

3.5?整体提升流程

步骤1：在正下方1层（–0.100）上拼装提升单元。如图6所示。

图6?步骤1示意

步骤2：设置提升临时措施，安装提升设备，使用钢绞线将上下提升点连接；调试液压提升系统，将整体桁架离地150?mm，并静置1?h，暂停提升。如图7所示。

图7?步骤2示意

步骤3：检查钢桁架整体离地后的组装情况，静置无异常后，分时间段进行后续提升，直至提升至设计高度。如图8所示。

图8?步骤3示意

步骤4：对后补构件进行合龙焊接，使整体桁架结构形成整体。对提升设备进行卸载、拆除，完成 提升。如图9所示。

图9?步骤4示意

4?三维激光点云模型监测应用

4.1?监测点位布置

根据桁架结构特点及实施方法，变形监测点主要布置在主桁架提升对接口、主桁架跨中区域。如图10、图11所示。

图10?HJ1、HJ2变形监测点位布置示意

图11?HJ1、HJ2变形监测点位布置示意

4.2?施工变形监测方法

在构件安装过程中对已安装构件及待安装构件进行扫描，采用三维激光点云模型实现拼接检验对接效果和整体性检查，实现钢结构安装过程质量数字化 跟踪。提升前桁架与钢托座焊接点实体三维激光扫描数据检测。坐标对比显示可以进行提升，误差在规范要求之内，见表2。

表2?焊接点三维坐标检测

在桁架施工完成后，对整个桁架进行三维扫描，保证整个桁架施工的安装精准度与安全性。此外，分别在安装半个月和1个月时间节点，对桁架进行定点起拱值检测，以确保桁架变形符合质量标准。

4.3?施工变形监测频率

施工过程中的变形监测频率见表3。

表3?施工变形监测频率

5?结论

（1）桁架提升方案选择。通过综合考量结构特点、施工条件以及现场环境等多方面因素，确定了既符合工程实际又兼顾经济性和安全性的整体提升方案，为桁架的整体提升提供了有力保障。

（2）整体提升点布置与提升过程分段的精细化设计。桁架整体提升点布置，采用精细化设计理念，确保每个提升点都能发挥最大效用。同时，根据桁架的结构特点和受力分析，合理划分了提升过程的多个阶段，使得整个提升过程平稳、可控。

（3）临时措施设置与液压系统设计的实践。为确保桁架整体提升的安全性和稳定性，支撑结构、防护装置这些措施有效地增强了提升过程中的结构稳定性，减少了外部因素对施工的影响。

（4）桁架变形监测与施工控制的精准实施。在桁架整体提升过程中，实施严格的变形监测制度，利用先进的测量设备和技术手段，对桁架的变形情况进行了实时监测和数据分析。通过对比不同阶段的变形数据，及时调整了施工方案和施工参数，确保了桁架结构的稳定和安全。这种精准的施工控制方式不仅提高了施工质量，也增强了施工过程中的安全性。