关键字：技术应用；大跨度钢架；钢桁架施工
1、前言
文章应用BIM技术来对管道安装过程中各种连接构件的设计安装过程进行分析，重点提出整体提升技术在大跨度钢桁架施工过程中具体的应用内容以及其中一些施工细节，希望可以给有关从业人员以启发。
2、工程概况
随着社会经济的发展和科技的进步，越来越多的公共建筑如大型体育场馆、机场航站楼、高铁站、会展中心等采用大空间的设计;大跨度结构已成为国内外工程应用与理论研究最活跃的领域之一。空间管桁架由于其具有自重轻、抗震性能强、节约钢材等优点而被广泛应用于此类建筑。目前，针对大跨度空间管桁架的施工方法主要有滑移施工法、分片提升法、整体提升法、分段吊装高空对接拼装法、满堂脚手架施工法等。施工前，应根据实际工程的特点以及周边环境，同时结合工程造价，选择科学合理、切实可行的施工方法。本文以湖南醴陵陶瓷会展馆屋盖大跨度桁架的施工为例，对液压整体提升技术的应用进行介绍。醴陵陶瓷会展馆建筑面积为12.8万m2，集大型展览与会议等功能。会展馆由1～3号展厅组成，屋盖采用大跨度空间相交立体钢管桁架结构体系，跨度为63m，屋盖桁架下弦中心标高为19.350m，檐口标高为23.050m，桁架高度为2.125～3.70m;单榀桁架由2根上弦杆、1根下弦杆与腹杆组成倒三角形;桁架钢管为轧制无缝钢管，材质为Q345GJB钢，采用相贯焊接节点连接。
3、提升验算
为使屋盖桁架整体提升过程中满足结构安全性要求，需要对桁架进行施工模拟分析验算，提取提升点1号、3号馆在第2层楼面进行组拼装，需要协同原结构设计师对楼面原结构的安全性进行验算，避免桁架的整体组拼装对原楼面结构造成破坏。本工程采用3D3S软件对屋盖桁架整体提升进行验算，具体步骤如下:1)根据施工图建立结构力学模型;2)把桁架的杆件截面按照施工图进行定义输入;3)临时支座约束按提升点进行设置;4)对桁架整体提升进行验算，提取提升支点处反力、各杆件的应力分布情况以及桁架挠度等计算结果。考虑支座处的提升方便，将下弦杆进行截断处理，同时增设3根150×10斜腹杆，形成锥状，锥顶设壁厚10mm、外径为400mm的空心球作为提升支座，如图3所示。当出现有超应力杆件时，则必须对相应杆件进行加固或置换处理。由于1号、3号馆结构形式相同，故仅建立两个模型进行计算，支点处反力可知各提升点处提升机具满足最大包络值，即200kN即可，考虑到施工器具库存，选用TLJ－600型提升器，额定提升能力为600kN。根据3D3S计算结果，提取支座处斜腹杆的受力值，再采用ANSYS有限元软件进行实体单元分析，分析结果满足相关规范的要求。此外，协同设计院结构设计师，将在二层楼面进行组拼装的1号、3号馆桁架按照胎架布置将桁架自重施加至主体结构设计模型进行验算。经计算，满足结构安全性要求。
4、桁架提升
4.1液压同步提升原理
采用穿芯式结构的液压提升器作为提升机具，提升承重索具为柔性钢绞线。利用周边支撑钢(混凝土)柱为支撑点设置提升平台(即上吊点)，并安装液压提升器;在钢桁架支座附近安装提升吊点(即下吊点)、专用底锚，上下吊点采用钢绞线进行连接。整个提升过程使用计算机进行液压同步控制完成。同步提升的工艺流程为:上锚紧，夹紧钢绞线→提升器提升重物→下锚紧，夹紧钢绞线→主油缸微缩，上锚片脱开→上锚缸上升，上锚全松→主油缸缩回原位。提升平台设计结合本工程屋盖桁架周边支撑框架柱的布置以及液压同步提升的工艺要求，经结构计算，设计提升平台。
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4.2液压同步提升
提升准备：1)桁架组拼装。钢桁架按施工图在楼面(地面)拼装完成后，对其几何尺寸、焊缝表面质量、焊缝探伤检测等进行检查复核无误后，再进行屋面檩条的安装;并按设计要求进行防火涂料、油漆等的喷涂。2)提升平台安装。在结构支撑钢柱侧按照设计图进行提升平台安装，有焊缝连接处均按照一级焊缝进行探伤检测。3)提升器及钢绞线安装。提升器钢绞线外接孔应与支承通孔中心对齐，并应确保钢绞线与支承通孔壁出现碰擦。经计算，各提升点均选用4根1×7－17.80－1860钢绞线。4)钢绞线导向架安装。钢绞线导向架主要用于液压提升过程中钢绞线的疏导，防止钢绞线之间的缠绕;导向架横梁一般离安全锚高1.5～2m。导向架导出方向以方便传感器、油管的装拆及不影响钢绞线的自由下坠为原则。钢绞线导出部分后，应把钢绞线扎成捆，不致分散。5)液压设备系统配置。液压提升系统主要由传感器、液压提升器、泵源系统和计算机同步控制系统组成。以3D3S计算提取的各提升吊点反力值为依据，对屋盖桁架钢结构吊点处的液压提升系统伸缸压力缓慢分级增加，依次为20%、40%、60%、70%、80%;在确认各部分无异常的情况下，再继续加载到90%、95%、100%，直至桁架结构完全脱离拼装胎架;待桁架结构离开拼装胎架约10cm后，利用液压提升系统设备进行锁定，空中停留12h后，对各吊点结构、承重体系和提升设备等作全面检查，检查无误后方可进行正式提升，并将检查结果以书面形式报告监理单位。试提升阶段一切正常后，方可开始正式提升。提升过程中应对各吊点的提升器受载均匀情况、提升平台的整体稳定情况、钢桁架的整体稳定性、液压动力系统监视、提升承重系统、计算机控制各吊点的同步性等状况进行实时检查，重点对提升承重系统进行仔细观察、认真检查。桁架提升至设计标高位置后，暂停提升。结合控制系统数据及全站仪观测结果，核实各提升点的空间三维坐标，发现误差即进行微调，使主桁架各层弦杆精确提升到达设计坐标位置。精确就位后，液压提升系统设备暂停工作，保持结构单元的空中姿态，安装下弦杆端部截断部分杆件;再安装斜腹杆后装分段，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力体系。在确认桁架端部各杆件焊接无异常后，按照提升工况分级卸载，直至提升器钢绞线不再受力，将桁架结构荷载完全转移至周边支撑钢柱上;再进行屋盖桁架钢结构的后续高空补杆安装。最后拆除液压提升系统设备提升平台及其他临时防护措施，完成屋盖桁架的整体提升安装。
4.3提升监测
为及时观测提升过程中桁架的变形以及各提升点的同步协调性，在每榀桁架的跨中、提升支座处布设观测控制点，发现数据异常及时通过对讲机传至提升控制系统平台进行处理。以2号馆为例，提升过程共监测数据5次，如表6所示(由于篇幅有限，仅列出2号馆数据)。从表中数据可知，整体提升过程中各提升点的同步性较好，跨中挠度(变形)均满足相关规范要求。
5、结束语
文章综合应用同步提升的技术对大跨度钢桁架进行了整体化的处理，进而确保焊接作业量的进一步提高，进一步应用BIM技术来完成安装工作。
参考文献：
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论文作者:徐荣凯 孙峰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：桁架论文; 结构论文; 液压论文; 钢绞线论文; 支座论文; 大跨度论文; 过程中论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;