摘要：以京沈客专河北段承德南站候车大厅网架工程为背景，根据工程特点和现场实际情况，采用了网架分区整体顶升法进行施工，并对安装工艺流程、安装要点进行了详细阐述；同时BIM技术应用起到了强化施工质量、缩短施工时间以及降低施工成本的作用，对类似站房网架工程施工具有一定参考意义。
关键词：网架，顶升，BIM技术，安装工程
1、工程概况
承德南站房盖网架平面轴线尺寸为138m×45m，为四角锥网架，节点形式为焊接球节点，网架跨度为45m，外侧最大悬挑8.1m；网架矢高2.755m，网架最大结构高度约22.5m，总重量约500t。整个网架为下弦点四侧支撑，支撑点共设置40个，为下侧混凝土柱，最大柱间距为12m。网架与混凝土柱顶通过成品支座连接。此种结构属于多次超静定空间结构体系，能够承受来自各方面的荷载。整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间采用焊接，安装便利，操作简便。
2、网架安装方案的选择比选
鉴于本工程的特点和现场实际情况，采用网架的现场拼装，分段顶升技术网架顶升安装速度快，质量容易保证，且有利于各工种之间交叉施工对施工场地的需求。
3、钢结构网架顶升工艺
3.1、拼装胎架
现场拼装工作主要是将运输构件运到现场的检验、拼装支点的砌设与检验、构件组拼、吊点设置、中心线及标高控制线标识、吊装单元验收等工作。建议网架下弦球中心离地400mm，拼装支点根据下铉球的大小制作。
3.2、钢结构网架组装
在整个钢结构网架安装过程中，要特别注意下弦球的垫实、轴线的准确、挠度及几何尺寸的控制。安装过程中检验员随时检查其杆件编号、损伤、几何尺寸、挠度等。待钢结构网架安装后检验合格，即可紧跟着进行油漆补漆工作。
3.3网架顶升施工
3.3.1 顶升系统介绍
顶升的原理是基于建筑施工中塔吊安装过程中的自动升降的原理发展而来的。顶升系统的构成主要由千斤顶、支撑架以及支撑架稳定支撑系统三个部分组成，同时多个顶升系统作业时又增加了液压油缸同步控制系统来实现多个顶升点的同步性。千斤顶单次最大顶升高度为1200mm，所以支撑架高度为1100mm。千斤顶每完成一次顶升作业就需要安装一节支撑架，由操作台控制系统控制来完成千斤顶的伸缩及支撑架的堆积来共同实现重物的垂直运动。支撑架选用整体顶升专用顶升架，顶升架为装配式格构承重顶升支架的标准节，由预先焊接好的四片平面桁架组成，现场安装时主要采用螺栓连接，可以灵活进行组合，同时运输方便，标准节尺寸为1500mm（长）×1500mm（宽）×1100mm（高）。
顶升架三维及细部连接示意图
3.3.2 顶升安装
1、工艺流程
准备工作→清点杆件（球）→在场地上组对网架→安装顶升架、顶升网架→安装顶升架钢丝绳（或斜支撑）→封边→支座位置调整、尺寸校核。
2、准备工作
（1）对已进场的网架材料进行清点，球、杆分别分类堆放；必须对球、杆进行严格检查，必要时应对其加工尺寸进行校核。以保证安装精度。否则不得使用。
（2）按照施工方案中指定位置（经验算设置的顶点）设置顶升点。网架顶升验算采用 MST2006 软件进行，顶升点验算步骤如下：
1）建立力学模型；2）把网架的杆件截面配置按照设计图输入；3）网架的支座约束按顶升点设置；4）对网架顶升支点进行验算，得出杆件的应力分布情况、顶升支点反力、网架挠度。如果有超应力的杆件出现，则必须对该杆件进行加固。结论：根据计算机验算结果显示，本网架设置顶升点合理，没有超应力状况，无需加固或更换大直径杆件，满足顶升支撑要求。
（3）顶升架地面夯实并浇筑2.5m*2.5m*0.15mmC25混凝土垫层，在混凝土上方放置一层木板，防止底坐滑移，木板上面放置液压油缸的底坐，将底坐调平。
3、清理场地
现场堆放的杂物必须清理干净，以保证工程施工的顺利进行。
4、组对网架
在现场中部地平面上拼装网架，网架从中间向两侧逐网格延伸，先下弦，后上弦。在现场中部空地平面上拼装网架，最初二、三个网格的下弦球必须在其投影线上，并将临时支撑点（约高400mm）放在下弦球下方，并用水平仪测量，保证下弦球中心在设计标高值，网架从中心定位点向两侧方向逐网格延伸，先下弦，后上弦。安装时，先在地面4个临时支撑点之间按图纸顺序拼装。首先将4个临时支撑点用网架的杆件和球连接起来，检查临时支撑点落点与设计轴线的误差，符合要求后进行下弦杆、腹杆和上弦杆的连接，并支撑在地面上，当4个临时支撑点之间网架安装完成后，4个临时支撑点之间的网架已具备一定刚度，同时检查网架球节点的节点座标，无误后即可向四面放射的方向拼装安装，同样隔两个网格设一临时支撑点，检查临时支撑点与设计轴线的误差，符合要求后进行余下下弦杆、腹杆和上弦杆的连接，一边安装一边检查，逐步安装完毕顶升区域内的网架，在顶升前需将已拼装完毕的网架涂刷面漆或防火涂料（网架高度较低，人员方便涂刷）。
5、安装顶升设备
本网架设置16顶升点，每套顶升设备最大顶升重量80T（为安全考虑，一般不超过50T），有足够的安全系数。
顶升设备的指标：液压系统最高工作压力：22 Mpa，液压系统额定工作压力：16Mpa。每台设备的顶升起重能力设计60吨，最大提升能力，是理论能力的1.4倍为80吨。（根据GB/T15622-2005《液压缸试验方法》规定，试验压力为公称压力（额定工作压力）的1.5倍。采用四肢截面的空心钢管格构式支撑件，1.5×1.5=2.25平方米，每节高度1.1米；理论最大提升高度为30米。多台设备的提升采用电控连动同步、电子伺服全自动操作及现场总线控制等多项技术，具有远程控制功能，将地面正位拼装的网架直接整体提升就位。
6、支撑架增高
增高时上下托架受力，当活塞杆完全伸出时增加一节支撑架，相关螺栓拧紧后活塞杆回缩，上下托架受力，当活塞杆完全收回时，下托架收至上一个可受力处，上挪横杆（受力杆），横杆要与下托架受力梁位置对应。
7、顶升准备工作
（1）校核网架下弦节点是否在其投影线上，如偏差大于20mm，须调整后再顶升。
（2）调整油缸底部的高度，保证其基本在同一水平位置，正负偏差不得超过20mm。
（3）初顶：让网架地面基础基本脱离。
（4）锁定油缸，8小时后网架及地面基础是否发现异常。如有异常变化必须相应处理，方可继续施工。
8、网架顶升监测
在网架上选6--8个点作为监测点，在地面选4个水平点，利用卷尺、线坠、水准仪等工具在每次顶升后进行测量，以保证网架的饶度，如发现问题需及时调整。
（1）监测点的选取在顶升点和提升点部位，为计算后内力、变形较大及网架比较有代表性的部位。
（2）监测的主要内容是网架的挠度，采用水平仪，每隔2小时监测一次挠度。
（3）本工程顶升时最大挠度设计值为-13.7mm，预警值为设计值的1.15倍。
9、顶升
（1）顶升工作必须由施工经验丰富的人员担任指挥，所有参加顶升施工人员必须无条件服从统一指挥。
（2）顶升正式开始时，网架每次升高100mm停止顶升，用水平仪和卷尺对网架的顶升升高度，挠度进行测量，并做好记录，便于操作人员控制网架的起始高度，如有误差，调整到允许偏差范围内在进行下次顶升，初期每100mm检查一次网架高度，后期（2m以上）每200mm检查一次网架高度，确保网架同步上升。
（3）网架顶升过程中，参加施工人员在网架顶升前认真选择好各自操作的安全位置，注意指挥员的每道命令。
（4）每班工作结束，由专人检查并将电源、油缸锁好以防液压油回流松动。
（5）网架顶升到一定高度，满足下一节顶升架拼装时，停止顶升工作。
10、补装支座及封边
当网架高度高于设计标高时（超出500mm-支座高度），停止顶升，补
装支座并组对周边（封边）网架杆件。封边的方法：从支座位置开始，采取地面拼装三角锥的办法，用吊车吊到相应的位置及高度，然后与主体网架焊接在一起。
11顶升设备拆除
拆除顶升设备也就是卸载，采用同步卸载。通过操控台控制，顶升点同步下落，直至顶升设备与网架脱离，拆除顶升设备。顶升设备与网架脱离后，对网架的挠度值要继续观测24小时，待各项数据趋于稳定后再拆除顶升设备。
4、BIM技术在钢结构网架顶升中的应用
钢结构网架利用BIM技术，建立精细化三维模型，并对模型中各种构件赋予几何信息与非几何信息，通过二维码扫描了解构件的安装属性，并利用虚拟现实技术，进行施工场地布置，并对工程进行直观的、简单易懂的施工模拟，指导施工人员进行施工。经实际结果证明，BIM技术的引入，起到了强化施工质量、缩短施工时间以及降低施工成本的作用。
5、结语
本网架工程从地面拼接到顶升封边共计40d，安装完成后一次性通过验收，工程质量受到业界的一致好评并为今后同类工程的施工起到了借鉴作用。
参考文献
[1]高包车间网架整体顶升施工[J].王忠德.?工业建筑.1984（12）
[2]某网架顶升法施工方案分析[J].何昌盛，杜雷鸣.?山西建筑.2015（36）
[3]建筑倒塌救援中的顶升技术研究[J].黄亮.?中国应急救援.2017（05）
论文作者:余莉,张玺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/27
标签：网架论文; 下弦论文; 挠度论文; 支撑架论文; 支撑点论文; 高度论文; 支座论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;