550t连廊钢桁架的液压控制贝雷架

同步提升施工技术

张华  吴军  朱学佳

（南通四建集团有限公司 南通 226300）

[摘要]：550 吨大跨度钢桁架的提升采用液压控制与贝雷架组合使用的同步提升方法在建筑施工过程中很少见，其同步性的控制与安全性具有相当的技术挑战，为此结合某市民中心连廊钢桁架的施工特点，详细阐述了基于有限元计算的专用贝雷架及支撑体系的设计与布置、贝雷架与千斤顶现场安装的技术要点、提升作业实施技术及提升后钢桁架结构的固定连接与千斤顶卸载的全套技术要求，该大吨位连廊钢桁架结构的高质量安装证明了液压控制贝雷架通途提升成套技术的成熟性、先进性与可行性，在吊装施工难度大的项目中可再进一步的优化使用。

[关键词]：550t连廊钢桁架  贝雷架  液压千斤顶  提升作业  固定连接    

1 工程概况

通州市民中心工程由11座建筑单体组成，总建筑面积50余万平方米，建筑的主要功能有行政办公、商务写字楼、市民服务、集中办事、图书馆等，1号楼和2号楼之间连廊连接。根据设计要求需连廊钢结构设置在①～④/Ⓞ～Ⓟ轴，标高80.15～98.750m处。

过廊尺寸为16.5×18.5×11m，重约550t。采用钢结构桁架在地面拼装后同步整体提升技术，通过贝雷架的布设与液压千斤顶的联合作用将钢桁架提升就位至80.15m高空，共设置6个提升点，布置12个穿心千斤顶，每4个千斤顶配置1个液压泵站，实现同步提升技术。

2 单榀专用贝雷架的计算及支撑体系布置

    贝雷架在道桥工程以及军事工程中应用较为普遍，在建筑工程中较为罕见，单榀贝雷片刚度大，然而用其做为单点受力支座，需要拼装成整体性好的贝雷网架，因此计算设计与布置是保证该同步提升技术的关键之一。

2.1计算荷载及模型

在计算设置过程中设定桁架自重440t；风荷载考虑X向，具体的风荷载计算如下：—基本风压，取江浙地区十年一遇基本风压0.25 kN/m²；—z高度处的风压高度变化系数，C类，80m高度处取1.54；—风荷载体形系数，挡风系数=0.25， =0.59；—z高度处的风振系数，取1.3，由以上参数得：                    

1.3×1.54×0.59×0.25=0.3kN/m²                  （1）

X向正面迎风面积约为： =48 m²，X向风荷载为：

0.3×48=14.4 kN                  （2）

贝雷架结构计算工况情况     表1              

采用计算软件为sap2000计算，支座为铰接，按照非线性弹性进行计算。单榀贝雷桁架受力最大为1轴，1轴处共设置 7榀贝雷架，提升点1反力54t，提升点4反力79.7t，单榀贝雷架受力如下图1所示：

 图1 单榀贝雷架受力图

2.2计算结果及设计

贝雷架的变形与应力分布云图分别如下图2和图3所示：

图2 单榀贝雷架的变形图           图3 单榀贝雷架杆件编号及应力分布图

贝雷架的支座反力、变形及最大应力比的计算结果如下表2所示：

                     单榀贝雷架支座反力计算结果（单位：kN）  表2          

2.3 提升支撑体系各层次结构

贝雷架在建筑物的支点为既有的混凝土柱，分别在，，轴上。柱头采用灌浆料及8mm厚钢垫板进行找平；采用5榀321型贝雷架(单节尺寸3115mm×1500mm×176mm、I梁=250497cm4)拼装成整体桁架，做为垫梁2，安装在2#楼的混凝土支座上，并用10#方管与钢垫板焊接固定，其水平位移。1#楼采用H型钢梁做为垫梁1，H型钢支座处焊接加劲板，增强H型钢梁的整体刚度。垫梁上均设至10mm厚的工业橡胶垫。在垫梁1、2上安装贝雷桁架，用做液压千斤顶的提升支座，其中轴、轴上为7榀贝雷架，轴上为12榀贝雷架，每榀7片，每片均需要2根加强弦杆；分别在各轴贝雷架上安装提升箱型垫梁，做为液压千斤顶的支座，在垫梁与千斤顶间加10mm厚的工业橡胶垫，有利于力的传递；在箱型垫梁上安装液压千斤顶，并在箱型垫梁焊接定位板，千斤顶的水平位移，其布置情况如下图4和图5所示：

图4连廊钢桁架提升平面示意图                   图5 连廊钢桁架提升立面示意图

3 贝雷架和千斤顶的现场安装技术要点

3.1主楼间贝雷架支座的设置

由于两楼间的框柱顶标高不一致，需要利用钢梁及贝雷架进行找平；在框柱顶浇筑80mm厚的高强自密实灌浆料，其如图6所示，并同时在其上加一层10mm厚钢垫板；1#主楼与2#主楼框柱顶标高差值大，1#楼利用贝雷架作为支座，2#楼利用双H型钢梁作为支座，如图7所示，支座上均设置高强工业橡胶垫片，使主受力贝雷架的力能够均匀的传递到主体结构上。

   图6 在框柱顶和钢板间灌入灌浆料               图7 2#主楼的贝雷架支座

3.2贝雷架的定位

   标高的定位要求设置支座时考虑各构件的尺寸，并在框柱顶浇筑灌浆料时利用DS3水平仪进行抄平；平面位置的定位是在2#楼框柱顶打出轴线；由于1#楼先期已经投入运行使用，故在2#楼顶利用经纬仪将轴线抄至1#楼，作为贝雷架定位的依据。

3.3贝雷架的拼装

贝雷架拼装技术要求以轴的贝雷钢桁架为例，轴共计12榀钢桁架，每榀7片，每片2根加强弦杆，加强弦杆与贝雷片采用贝雷销连接。利用现场布置的S450L25塔吊拼装一榀桁架完成后，以3榀，3榀，6榀为三个的单元，在屋面上拼装，榀与榀之间利用270加强连接片连接，其连接过程分别如图8和图9所示：

图8每榀贝雷片间的加强连接片                图9贝雷架加强连接片的安装

3.4 贝雷架的吊装

利用S450L25塔吊首先吊装6榀贝雷片单元就位；吊装就位后，再吊装两侧的3榀贝雷片单元；吊装就位后，单元与单元间，利用450加强连接片连接，待轴吊装完成后，再依次对轴，轴的贝雷梁进行安装作业，其吊装过程如下图10和11所示：

图10 单榀贝雷片吊装就位前的调整              图11 单榀贝雷片吊装调整后的固定

3.5贝雷架的整体加固

为了保证每榀贝雷架能够共同作用受力，在贝雷架单元间进行加固处理；贝雷架单元上下平面利用配套的450mm连接片进行整体连接，将3个单位的贝雷架形成一个整体的贝雷桁架共同受力；贝雷架端面上下的加强弦杆需采用 Φ40螺栓拉结，两端用20mm厚钢板做为垫板，端部用40螺帽锚固，其贝雷架的加固如下图12和13所示：

图12 单榀贝雷片加固前的拼装                   图13 单榀贝雷片的加固

3.6 安装液压千斤顶及钢绞线

   依据下吊点的位置，利用铅锤仪投射到顶部的吊点处，定位后安装千斤顶下部的分配箱型梁；箱型梁安装完成后利用塔吊将千斤顶逐个安装到位，并与箱型分配梁焊接固定；千斤顶安装完成后，逐个穿钢绞线；将压力传感器以及行程传感器安装至千斤顶相应位置，并与液压泵站利用进行连接。

4.同步提升作业的技术要点

4.1试提升的技术要点

试提升前的准备与检查确定试提升时间后，在试提升前，对提升设备、提升结构和各种应急措施等进行检查。试提升加载要求解除主体结构与支架等结构之间的连接；按比例，进行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载，直至结构全部离地；每次加载，须按下列程序进行，并作好记录：按要求进行分级加载，使油缸受力达到规定值；各个观察点应及时反映观察情况；各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量情况；数据汇交现场施工设计组，比较实测数据与理论数据的差异；若有数据偏差，有关各方应认真分析，认可当前工作状态，并决策下一步操作。

 试提升加载过程中提升支撑结构与提升结构的检查，主要检查结构的焊缝是否正常；检查提升平台和地锚支架等是否正常；检查结构的变形是否在允许的范围内。试提升加载过程中提升设备的检查包括检查各传感器工作是否正常；检查提升油缸、液压泵站和计算机控制柜工作是否正常。

试提升过程要求计算机进入“自动”操作程序，进行钢结构的整体提升；在试提升过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况；根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整，试提升高度约300mm。

4.2正式提升的技术要点

 正式提升前进行提升油缸、液压泵站和计算机控制系统的设备检查；同时完成提升支撑结构和提升结构的检查，并应注意对各种预案、应急措施和应力应变监控措施的检查。

 在正式提升过程中，12台千斤顶同时进行提升，提升速度设定为4m/h。每完成4m提升，系统停机进行各部分检查。桁架提升采用计算机控制技术，通过传感器对提升力及行程的误差参数进行采集和纠偏。可控制在每个行程偏差值小于3mm。每个提升千斤顶组派专人监测，并用步话机相互联络，随时通报提升过程中设备的运行情况。提升过程中，如出现千斤顶打滑等失效情况时，将保险锁死后，将千斤顶卡头更换。在连续提升时，如果出现油泵过热的情况，应适当停止提升30min左右，或采取降温措施。由于提升高度达80m，在提升过程中在白天应尽可能连续提升，若遇到风、雨、雪等不利气候时应采用相应的防护措施，采用使用揽风绳临时锚固。

在桁架试提升及提升完成后，利用DS-3水准仪对贝雷桁架的跨中变形进行了实时的测量并做记录，经过核算，轴贝雷片最大变形处的变形仅为8mm，符合理论。

5桁架就位、焊接与千斤顶卸载技术要点

5.1 钢桁架就位技术要点

当桁架升至与预定的下弦牛腿下表面标高基本一致时，整体系统停车，通过手动调节使桁架下弦与预埋牛腿标高一致，其轴向微调可通过千斤顶横向调整完成。在检查接口情况合格后连接下弦牛腿及斜腹杆，依次安装、焊接中间弦杆、斜腹杆及上弦杆。桁架合龙焊接应将焊机布置于桁架之上，使焊接电流形成最短焊接回路和减小焊接电流通过吊点及钢绞线的分流。绝缘层保护要求在焊接位置设置接地线，在上下锚点与桁架连接位置设置橡胶绝缘垫，对钢绞线与锚点位置用绝缘橡胶及防火布对钢绞线进行包裹。

5.2钢桁架焊接技术要点

待整个钢桁架安装到位并检查合格后进行焊接，焊接总体顺序先焊接斜向的受拉杆件，再焊接水平杆件。所有合拢杆件焊接时遵循同一杆件两端不同时焊接的原则，总体焊接顺序为完成一端所有后装构件焊接后，再焊接另一端后装杆件。施工期间正值高温季节，由于在设计时考虑到环境温度变化对钢桁架产生温度应力的影响，对桁架段在最后高空合拢时的环境温度提出了最佳合适环境温度为10℃～20℃，以保证桁架结构运行期间的安全。 

5.3千斤顶卸载技术要点

桁架结构焊接完成经验收合格后，对提升千斤顶进行卸载并拆除千斤顶及锚点和起吊用的辅助设施。在现场卸载过程中对钢桁架受力主杆件提升前后的应力应变做了现场测试，现场卸载后的结构受力工况与设计理论相符；对卸载前后的钢结构桁架端部的变形亦进行了测控，在卸载完成当天悬挑端部下沉9mm，符合工程实际安装精度要求。

6结论

借助于贝雷架结构完成大吨位钢桁架的吊装施工具有相当的难度，本文结合某市民广场大吨位钢桁架的安装，全面阐述了贝雷架的设置与布置、拼装与吊装、借助贝雷架同步提升钢桁架、提升到位后的连接、固定与卸载等全套施工技术要点与要求，保证了钢桁架整体性好、施工过程安全系数高、悬挑端下沉可有效控制等最实际的工程问题。

参考文献

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