108m×90m柱面网壳整体提升施工方法

108m×90m柱面网壳整体提升施工方法

胡　宁 罗尧治 董石麟

(浙江大学土木工程学系,浙江杭州　310027)

摘　要:本文介绍河南省鸭河口电厂干煤棚柱面网壳的施工方法———“折叠展开式”整体提升施工技术.文中详细阐述了这项施工技术的基本思想、关键技术、施工过程和效益分析.这项新技术在国内尚属首次采用,应用于亚洲最大跨柱面网壳的施工中并取得了圆满的成功,证明了这项新技术的正确性和实用性.

关键词:工程结构;柱面网壳;整体提升;可动铰;折叠展开

中图分类号:T U745.2;T U758.15 文献标识码:A 文章编号:1001-7119(2003)04-0323-04

I ntegral Lift Construction Procedures for the108m×90m Cylindrical Latticed Shell

HU Ning LUO Yao2zhi DONG Shi2lin

(Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310027,China)

Abstract:A new integral lift construction technique is firstly proposed for the cylindrical latticed shell,Y ahekou power plant coal storage in Henan.The basic conceptions,key techniques and construction procedures are described in detail.And the economic ef2 ficiency is als o evaluated comparativly.This new erection technique is firstly used in China,and dem onstrates success fully in the course of the largest span cylindrical shell in Asia.It is proved to be effective and applicable.

K ey w ords:engineering structure;cylindrical latticed shell;integral lift;m ovable hinge;deployable

1　概　述

河南省鸭河口电厂干煤棚设计跨度108m,长度90m,矢高38.766m,采用正放四角锥三心圆柱面双层网壳的结构形式,是目前亚洲跨度最大的圆柱面网壳结构.结构跨度大,矢高高,施工难度较大.

目前国内一般采用的网架和网壳安装方法主要有:高空散装法,分条或分块安装法,高空滑移法,整体提升或顶升法.其中,整体提升或整体顶升施工方法在近年有越来越多的应用.东方航空公司双机位机库屋盖[1]、北京西客站钢门楼[2]、首都306m跨飞机库屋盖[3]等一批大型工程应用整体提升、顶升技术都取得了成功.但是,在运用这种整体提升或顶升方法中,网壳结构从地面上升到设计标高是一个整体向上平动的过程,网壳内部各点之间并没有相对位移.因此,这两种施工方法适用于平板网架或者比较扁平的网壳,而对于曲率较大、矢高较大的网壳,并不能很好解决高空作业的问题.

在国际上,日本的川口卫教授提出一种“攀达穹顶”的整体顶升施工方法[4],适用于双曲率网壳,已在世界上7个工程中得到成功应用.

根据本结构跨度大、矢高高的特点,采用一种全新的“折叠展开式”整体提升施工方法,与传统的整体提升方法有本质区别.

　第19卷第4期2003年7月 科技通报

BU LLETI N OF SCIE NCE AND TECH NO LOGY

V ol.19　N o.4

　Jul.2003

收稿日期:2002-06-25

作者简介:胡　宁,男,1976年生,浙江杭州人,博士研究生;罗尧治,男,浙江慈溪人,教授;董石麟,男,浙江杭州人,院士,博导.

2　施工方案的基本原理

“折叠展开式”整体提升施工技术的基本思想是将网壳去掉部分杆件,使一个静定结构变成一个可以运动的机构,这样就可以将网壳结构在地面折叠起来,最大限度地降低安装高度.在地面安装大部分构件,包括杆件、节点、檩条和屋面板,甚至可以是马道、灯具和音箱等设备.各个区域之间的部分构件暂时不安装,区域之间用单向可动铰相连.然后将折叠的网壳提升到设计高度.最后进行少量构件的补缺工作,机构又变成静定的结构.所以,整个施工过程是机构ϖ结构的变化过程(图1).“折叠展开式”整体提升施工技术核心思想是机构运动的概念.只要克服机构的重力,就可以使其大范围地灵活运动,对结构内部的受力状态并不会产生大的影响.这是此方法与一般网架、网壳提升(顶升)法的本质区别,也是对整体提升概念的升华

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图1　整体提升过程示意图Fig.1　Erection process

3　主要技术难点及措施

3.1　主要技术难点

柱面网壳的整体提升过程是一个平面机构运

动的过程.鸭河口电厂干煤棚柱面网壳的提升存在瞬变问题,一维自由度控制问题,控制同步提升问题,可动铰平行、共线等问题.

通过机构分析,当吊点标高达到28m 以后,网壳可动铰之间连线的夹角接近180°,会发生瞬变现象(图2).瞬变铰部位运动速度很快,提升力迅速减小,提升索松弛,网壳杆件内力增大直至破坏

.

图2　瞬变状态示意图

Fig.2　Instantaneous variable structure

当柱面网壳变成一个机构时,具有竖向和跨度水平向两个方向的自由度.但是“折叠展开式”整体提升施工技术要求机构只有竖直方向做一维运动.所以必须增加临时支撑保证机构能够抵抗风荷载及其它不可预期荷载等水平方向外力.

另外,若出现可动铰不平行、不共线或者提升不同步,结构内部将产生一定的附加内力,对整个结构有不利的影响.

3.2　主要技术措施

(1)经过计算,本文得出该网壳在不同提升阶

段相邻吊点高差的控制标准(图3).在施工过程中,提升设备采用钢绞线承重,提升器集群,计算机控制,液压同步整体提升新原理,集机、电、液、传感器、计算机和控制论等多学科高技术于一体,具有足够的精度,能够保证各提升点在运动过程中保持同步,完成人力和一般设备难以完成的施工任务

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图3　吊点高差控制值图

Fig.3　The tolerance deviation between the lifting points

(2)在网壳的两侧各设置4根临时拉索(图2).

拉索有两个重要作用.第一是防止网壳发生水平移动.在提升过程中若发生网壳水平移动,则通过两端拉索的张弛来调节网壳的位置.由于在提升过程中网壳是一个可以运动的机构,所以只需要较小的索力就可以达到调节的目的.拉索的第二个作用是防止网壳发生瞬变现象.设置拉索前后吊点提升力比较如图4所示.

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科　技　通　报第19卷