钢网架顶升施工技术研究.pdf

建筑工程与装修中国厨卫钢网架顶升施工技术研究赵子瑜（中铁二十五局集团有限公司西北分公司，西安7 1 0 0 0)摘要：钢网架顶升施工技术是现代建筑领域的一项关键技术，它的应用为大跨度建筑结构的搭建提供了高效可行的方法。文章主要对钢网架顶升施工技术及其在建筑工程中的重要性进行了研究，为提高钢网架顶升施工技术在建筑领域的应用做出了一定的贡献。关键词：钢网架；施工技术；建筑结构中图分类号：TU392Research on Steel Grid Jacking Construction TechnologyZHAO Ziyu(China Railway 25th Bureau Group Co.,Ltd.Northwest Branch,Xian 71000,China)Abstract:Steel grid jacking construction technology is a key technology in the field of modern architecture,and its appli-cation provides an efficient and feasible method for the construction of large-span building structures.The article mainlystudies the steel grid lifting construction technology and its importance in construction engineering,making a certain con-tribution to improving the application of steel grid lifting construction technology in the field of construction.Key words:steel grid structure;construction technology;building structure1概述1.1二工程简介新建西宁至成都铁路甘青段同仁站、尖扎站站房为一个结构单元，两侧办公、设备用房为二层现浇混凝土框架结构，中间候车大厅为一层,采用钢筋混凝土柱+钢网架结构。1.2结构形式及控制要点钢网架结构因其轻盈而坚固的特点，在建筑工程中广泛应用,形成了多样的平面或立体网架设计，不仅外观美观,还展现了卓越的力学性能。在施工过程中,为确保结构的稳定性和荷载的均匀分布，需要通过精确的设计和严格的施工控制来实现。同时,对结构位移的控制也极为关键，必须严格监测结构的任何移动,以保证其安全性和功能性。1.3材料选用在工程建设中，选用合适的材料对确保工程质量和安全性至关重要，尤其是大型结构如钢网架的建造。优选如Q345高强度耐腐蚀钢材，保证结构的力学性能。连接件和焊材质量也必须高标准，以强化结构连接和焊接点的耐久性。这些关键材料的选择，确保了结构的稳定性以及延长了其使用寿命，是工程成功的重要保证。作者简介：赵子瑜（1 9 8 8 一），工程师，研究方向为工程类大跨度结构。1.4重点难点分析钢网架顶升施工的核心难点在于精确控制结构的力学行为,关键在于应力分布的监测和变形的细致控制。在施工过程中,必须确保应力均匀分布以维持结构完整性，同时精准控制变形，防止其发生位移或弯曲。施工环境的复杂性，特别是天气和地质条件的多变性，为施工过程增添了额外的挑战。因此,需要进行详细的规划和制定应对策略来有效管理这些风险。针对这些难点，施工团队依托于建立的三维模型,对网架整体提升的受力状态进行深人分析,并精心选择提升吊点。施工采用地面拼装拔杆整体提升技术，通过ANSYS和SAP2000计算机软件进行工况模拟分析。在实施过程中，特别强调网架提升的同步性和拔杆稳定性控制，确保网架安装能够一次性提升到位，从而保证了施工的安全性和效率。2施工总体方案2.1施工步骤钢网架顶升施工是一项要求严格的多阶段工程，涉及精细的规划和执行，以保证工程的质量与安全。首先，地基处理环节确保了坚固的基础；其次，组件加工阶段通过高精度的质量控制，保证了各部件的完美对接。在现场拼装环节,精确的配合与调整至关重要。顶升施工阶段,对精度的极高要求保障了结构的稳定性与安全性。最终，通过仔细2024 年|3 期1 9 1中国厨卫建筑工程与装修的检查完成定位与焊接，确保结构稳固耐用，使整个工程实现了高效率、高质量的施工标准。2.2拼装流程钢结构网架顶升施工方案是一个技术要求高、协调性强的工程任务。该方案包括从工程概述、施工步骤到顶升系统原理等多个环节，每一环节都经过细致规划与严格控制。网架拼装的步骤如图1 所示。尤其在运输与组织钢结构构件方面,对细节的精细管理是确保项目成功的关键。架和滑道的安装误差应控制在1 0 mm范围内，如图2所示。标准/要求10864方案整体突出安全、精确与效率，保障了施工的高标准与顺利进展。采取这样高度专业化和系统化的施工策略，能有效应对挑战，保证工程的顺畅实施。流程一流程二流程三流程四流程五2.3工艺流程为了提升网架结构的效率和安全性，需要设定一个精确的纵横轴线标高，通过精密的测量工具，比如激光水平仪和高度尺,来确定网架的顶升系统。标高的测量误差应控制在5 mm以内,以确保顶升过程的精准性。彻底审查施工前的准备情况，包括千斤顶、液压系统、泵站和缆绳在内的设备，同时确保顶升支架和引导轨道均已牢固安装。支|中国厨卫20mm纵横轴线标高测重误差图2 支架和滑道的安装误差应控制范围网架的拼装在地面进行，使用结构西半球作为顶升支架,对其进行稳定性计算时,需要考虑风载和其他潜在的动态载荷，计算的安全系数不得低于1.5。网架顶升安装工艺流程,如图3 所示。提升方案设计施工准备网架就地拼装整体拼装验收提升设备安装控制室安装空载调试带载调试顶升阶段监测网架整体正式顶升网架降落就位安装固定验收图3 网架顶升安装工艺流程图拼装完成后，进行整体验收，确保各部件符合设计规范。提升设备和控制室的安装也需严格按照制造商的指南进行,安装精度需达到+1 cm。在空载和带载调试阶段,要细致监控每一个顶升点的压力读数，确保不超过设备的最大承载力。调试过程中的图1 网架拼装流程数据记录至关重要，应每小时记录至少一次，确保顶升过程的连续性和安全性。在正式顶升网架时,监测数据的频率应提高到每1 5 分钟一次，以便实时调整顶升策略。导向滑道的检查应在每次顶升活动前后进行，确保其没有位移或损伤，保障网架顶升的平稳性。当网架降落到最终位置时，通过钢牛腿或横梁将其牢固固定，并进行最终的验收,确保整体结构的稳定性和安全性。安装固定后的误差应控制在3 mm以内，以确保结构的整体精度。网架安装固定后误差纵横轴线标高测量顶升系统全面检查（千斤顶、油路、泵缆风、顶升支架、导向滑道设置用结构西半球做顶升支架进行稳定性计算导向道检查建筑工程与装修中国厨卫结构顶升系统精确度和安全性标准表见1。基于上述分析，确保每个连接点的应力不超过材料屈服强度的6 0%的要求,对于使用Q345钢材的连接点,计算表1 网架结构顶升系统精确度和安全性标准表如下：项目标准/要求纵横轴线标高测量误差5 mm顶升支架和导向滑道安装误差10 mm结构西半球稳定性计算安全系数1.5顶升设备安装精度1 cm每小时数据记录频率至少1 次顶升过程中监测数据频率每1 5 分钟一次安装固定后误差3 mm2.4受力过程分析在进行钢网架顶升施工设计的受力过程分析时，核心目标是确保结构在整个顶升过程中的安全性和稳定性。这涉及到对钢网架在顶升过程中的受力情况进行精确的分析和计算,以及对各种可能情况的预测。以下是详细的数字数据分析。（1)初始阶段的力量分布。在顶升初始阶段，钢网架结构可能承受来自顶升设备的直接压力。若顶升设备对网架施加的平均压力为3 0 0 0 kN,这种压力在结构的不同部分的分布需要细致计算，以保证力量均匀分布，避免局部过载。(2)整体结构的载荷承受能力。在整个顶升过程中,结构可能会遭受平均约5 0 0 0 kN的压力。这就要求设计时整体结构必须能承受至少5 0 0 0 kN以上的载荷,以确保结构的完整性和稳定性。（3)关键连接点的应力分析。对于每个连接点,应力不应超过材料屈服强度的6 0%。例如,对于使用Q345钢材的连接点,其屈服强度约为3 4 5 MPa,因此每个连接点的应力不应超过2 0 7 MPa(即3 4 5 MPa的6 0%）。(4)变形预测。利用高级计算模型,预测在不同载荷下结构可能出现的变形,例如在5 0 0 0 kN压力下的弯曲或扭曲程度。这些计算将帮助工程师评估和调整设计，以确保整体结构的稳定性和完整性。这个过程中的精确计算和分析对于保证钢网架顶升过程的安全至关重要。这些详细的数字数据不仅有助于制定更加科学和合理的施工计划,还有助于提前预测和防范可能出现的风险，确保整个顶升过程的顺利进行。在钢网架顶升施工设计的受力过程分析中，核心目标确保结构在整个顶升过程中的安全性和稳定性。此目的涉及到对结构受力情况的精确分析计算及对各种情景的预测。为了深人理解，可以引人一个简化的公式来表示关键连接点的应力分析：FC=A其中,代表材料的应力,单位为 MPa,F是作用于连接点的力,单位为N（牛顿）,A是受力面积,单位为mm。Omax=0.6屈服强度=0.6 3 4 5 MPa=207 MPa为了确保结构的安全性和稳定性，在设计和施工过程中,每个连接点的实际应力需要严格控制在2 0 7 MPa以下。通过应用此类公式，结合实际施工中的力量分布、整体结构的载荷承受能力和变形预测，可以精确计算和分析钢网架顶升施工的安全性，从而制定出科学合理的施工计划，并预测防范潜在风险，确保施工顺利进行。钢网架顶升施工受力分析关键数值标准见表2。表2 钢网架顶升施工受力分析关键数值标准表分析环节顶升设备对网架施加的平均压力为3 0 0 0 kN，初始阶段的力量分布需确保力量在结构中均匀分布整体结构必须能承受至少5 0 0 0 kN的载荷，整体结构的载荷承受能力以保持结构完整性和稳定性使用Q345钢材的连接点，应力不应超过2 0 7关键连接点的应力分析MPa(345 MPa 的 6 0%)使用高级计算模型预测在5 0 0 0 kN压力下结变形预测构可能出现的弯曲或扭曲程度3网架整体顶升3.1顶升系统工作原理及流程顶升系统是钢网架施工中的关键环节，它通常通过液压或电动机械装置实现，以确保网架的均匀且精确顶升。这一过程中,对每个顶升点的力度和速度的精确控制至关重要。通过精密的控制装置，对每个顶升点施加的力量进行精确测量和调整，确保整体结构在提升过程中保持平衡。此外,顶升速度的均匀性也是必须严格控制的,因为任何速度上的不一致都可能导致结构不均匀受力，从而引发变形甚至损坏。整体结构的稳定性在整个顶升过程中被持续监控，以确保结构在不断变化的受力环境中保持其完整性和安全性。因此，顶升系统不仅需要先进的技术支持，还需要经验丰富的操作人员来确保整个过程的顺利进行。3.2操作要点在钢网架顶升操作中，确保所有顶升装置的同步工作是一个至关重要的环节。同步性对于防止结构中出现不均匀力量分布和避免潜在的结构损害至关重要。为此，通常会使用先进的控制系统来协调每个顶升装置的动作，确保它们以相同的速度和力量进行顶升，从而保持整体结构的稳定和均衡。此外，对气象条件的监控也是顶升操作中的一个关键因素。强风、暴雨等恶劣天气条件可能会对顶升过程产生不利影响，因此需要实时监测气象状况,并在必要时调整施工计划。同时，现场安全的严格监控也是不可或缺的。这包括确保所有施工人员遵守安全规程，以及使用2024年1 3 期1 9 3描述中国厨卫建筑工程与装修各种安全设备来预防意外事故的发生。通过这些综合措施，可以最大程度地确保顶升操作的安全性和有效性。3.3顶升过程中的监测在钢网架顶升施工中,实施精确的位移、应力和变形监测是确保结构安全和稳定的关键。以下是对监测数据的更详细分析。(1)位移监测。顶升开始时，监测到的位移可能为2 mm。随着顶升进行,位移可能逐渐增加,达到4 mm。在整个顶升过程中,最大位移偏差应严格控制在5 mm以内。这种严格的位移控制确保了结构在顶升过程中的精确对齐和稳定性。钢网架顶升过程实时监测关键参数见表3。表3 钢网架顶升过程实时监测关键参数表监测类型监测阶段顶升位移2 mm,增加至 4位移监测开始mm,最大不超过5 mm某关键点应力达到实时监测结构各点的应顶升中应力监测200MPa,安全极限为间阶段300MPa某部分弯曲变形为1顶升变形监测mm,最大允许变形限过程中度为3 mm(2)应力监测。在顶升中间阶段,某一关键点的应力可能达到2 0 0 MPa。该关键点的安全应力极限为3 0 0 MPa,如图4 所示。这表明在顶升过程中，该点的应力水平是在安全范围之内的。(3)变形监测。在顶升过程中可能发现某个部分的弯曲变形为1 mm。该部分的允许最大变形限度为3 mm,如图4所示。实时监测数据显示的变形程度远低于允许的最大变形限度,表明结构变形受到有效控制。.位移监测（mm）应力监测（MPa）.变形监测（mm）300250200150100500开始阶段图4 钢网架顶升过程实时监测通过这些详细的实时监测数据，工程团队可以确保在整个顶升过程中结构的稳定性和安全性。这些数据的实时分析和监控对于及时发现问题并采取必要的调整措施至关重要。3.4J顶升支架的拆除和监控完成顶升后的支架拆除是一个需要极其谨慎处理的环节。这一过程中,持续监控结构的稳定性和安全性至关重要。在拆除顶升支架时,工程团队需要细致地观察并记录结构的任何微小变化。监控包括但不限于检测结构的位移、应力变化和潜在的变形。例如，工程师可能会设置阈值,如位移不得超过2 mm,应力变化必须保持在安全范围内,以此确保在拆除支架的过程中结构保持完整无损。此外，拆除过程中，安全措施的实施至关重要，如逐步减少支监测数监测目的确保结构在顶升过程中的精确对齐和稳定性力，确保顶升过程中的安全性实时捕捉任何潜在的结构变形,确保结构完整性中间阶段撑力度,以防止任何突然的力量变化对结构造成损害。同时，专业团队会在整个过程中实时监测，确保任何潜在的问题都能够被及时发现并解决。通过这种方法，可以确保整个拆除过程既安全又有效，保障了结构在施工完成后的稳定性和长期的安全运行。4结语钢结构网架的顶升施工方案体现了高度的专业性和技术性。它涵盖了从工程概述到顶升系统工作机制的各个步骤,每个环节都经过了精心规划和严格标准的实施。特别是在构件运输与组织方面,细致的处理关乎方案的成功。该方案突出了安全、精确与效率的重要性，保障了施工的质量与流畅性。这样系统化的管理方法,确保了施工面临的各项挑战得以有效应对，从而顺利完成项目。1覃滨.全民健身中心屋面焊接球钢网架安装技术研究 J.中国建筑金属结构,2 0 2 3,2 2(1 1):5 9-6 1.2陈瑞,孙家宽，潘黎明.大型钢结构建筑整体顶升施工技术C/中国建筑金属结构协会.2 0 2 3 年全国建筑钢结构科技创新大会论文集.施工技术（中英文）编辑部,2 0 2 3:4.3孔德芒.球形钢结构网架整体顶升法施工技术分析 J.江西建材,2 0 2 3(9):2 3 6-2 3 7,2 4 0.4】吴希兴.三段式弧形网架整体顶升平面位移控制研究 J.福建建材,2 0 2 3(6):9 6-9 8.5杨宁.复杂折面网架“后扶正”整体顶升施工方法研究 D.济南：山东建筑大学,2 0 2 3.参考文献94|中国厨卫