大跨度钢结构整体提升关键问题分析

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合龙施工的顺利进行。 对于提升结构与竖向支撑结构为刚接的情形， 合龙前后受力截然不同， 因此合龙时机的选取至关 重要。工程中应根据设计阶段所考虑的结构一次受 力下的设计温差选取合理的合龙时机 。 结构提升阶段提升力主要克服结构自重 ， 与一 次受力基本相同， 因此提升点的选取应尽量与原结 构支撑点保持一致。 对于空间网格结构， 由于建筑 面积大， 单点提升力可能过大， 有时采用增加临时提 升点的解决方式， 此时应尽量避免因新增提升点而 引起的杆件内力变号的情况。
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建筑科学
第 30 卷
刚性结构提升控制等 力的确定以及提升过程控制、 ， 进行系统的研究与分析 再结合施工的效率、 经济性 等因素给出相应的应对措施。
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整体提升关键问题分析
图3 牛腿支座侧面提升滑移就位
2. 1 完整的结构提升实施方式分析 当采用整体提升施工时总希望结构与一次成型 状态下的差别尽量小， 若能进行完整的结构提升则 就位后就无需焊接工作。由结构提升阶段的受力特 点， 提升钢绞线对结构只提供竖向约束 ， 提升过程中 结构处于简支状态， 因此， 只有一次成型时与支座或 竖向支撑结构为简支连接的提升结构才有可能实现 完整的结构提升。提升过程结构力学模型见图 1 。
当高层建筑中的连体结构与竖向主体结构刚接 时， 一般竖向主体结构刚度大， 提升阶段因提升架悬 挑提升力偏心而引起的附加弯矩小于连体结构成型 状态下的端部弯矩， 因此提升偏心附加弯矩对竖向 结构影响不大， 但悬挑越大， 提升架的用量越大， 提 升结构的加固量可能减少。 例如对桁架结构， 若提 升架悬挑过少则难以直接将提升点设置于桁架的节 点处， 而需对提升结构进行临时加固， 见图 5 （ a ） 。 因此， 提升方案实施时应根据悬挑提升架的用量及 被提升结构的加固量、 施工的便捷度等因素来综合 确定提升结构的分解位置。 连体结构与竖向支撑结 构 铰 接 的 情 况 见 图 5 （ c） 。提升架的过大悬挑将对竖向主体结构产生过 大的偏心弯矩， 对竖向主体结构受力极为不利， 因此 工程中一般通过尽量减少提升架的悬挑长度以减小 提升附加弯矩。
Analysis of Key Problems about Integrated Lifting of Longspan Steel Structures
Liang Cunzhi，Pan Congjian，Zhao Jida，Feng Dabin（ China Academy of Building Ｒesearch，Beijing 100013 ，China ） Abstract： Integrated lifting of long span steel structures has the merits of high construction efficiency ，needing no over load aerial support bracket or large hoisting equipments，reducing the work high above the ground and without restriction of distance ，so it is widely used in the construction of longspan steel structures and corridors of high buildings． The basic principles and ways of implementing on structural decomposition ，lifting points selection， members adjustment，stability proceeding，structural closure are proposed by comparison and analysis the boundary condition and mechanism of lifting stage with completion． The steps of determining lifting force and the ways of lifting control are presented by analyzing mechanical properties of lifting stage． Some key problems such as rigid structure lifting，flutter control during lifting and inspection of lifting frame are analyzed ，and the solutions are put forward． Keywords： integrated lifting； corridor； closure； stability； rigid structure 撑用量， 因此施工效率高且降低了施工成本 ， 是一项
图2
平面斜放提升转体滑移就位
提升结构的分解位置、 分解段大小不仅要考虑 提升阶段， 同时也关系到提升结构的后期合龙施工 。 结构的合龙形式分为预留合龙缝和预留合龙段两种 方式（ 见图 6 ） 。 对于采用预留合龙缝， 其后期焊接 量少， 但对提升结构拼装、 竖向主体结构上的预埋件 位置与提升精度要求高， 当分解位置处为单梁式连 接， 可采用该方式； 而分解位置处杆件较多时， 例如 桁架结构， 一般采用预留合龙段的方式， 有利于后期
图8
平面桁架整体提升稳定加固示意
［收稿日期］ 20140711 ［基金项目］“十二五” “建筑结构绿色建造 国家科技支撑计划课题 （ No． 2012BAJ03B06 ） 专项技术研究” ［作者简介］ 梁存之（ 1975）， 男， 副研究员 ［联系方式］ liangcunzhi@ 126． com
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整体提升一般提升重量大、 高度高， 通过少量吊 点实现结构竖向运动， 且提升过程中提升钢绞线不 仅是结构的牵引装置又是承载系统， 不同于结构滑 移等在固定轨道上运行， 因此提升过程中的安全性 至关重要。目前国内对整体提升进行了较为深入的 研究
构中， 常采用多榀平面桁架平行布置或在边部设置 大跨度桁架的布置方式。 受施工现场条件限制， 施 工时常为单榀提升， 因结构跨度大， 提升时同样存在 着结构平面外稳定的问题， 此时可采用在桁架外增 设临时加强桁架的稳定措施。临时桁架可设计成通 过螺栓与主桁架相连接的构造方式以便于后期拆除 与重复利用， 如图 8 所示。
2. 2
合理的结构分解与合龙方式及提升点的选取 提升结构与支撑结构连接形式见图 4 。 当提升
原则分析 结构与竖向支撑结构为刚接连接时， 提升前必须先 对提升结构支座处的杆件进行分解； 工程中有些结 构虽为铰接连接， 但不具备转体提升条件时也需先
第 11 期
等： 大跨度钢结构整体提升关键问题分析 梁存之，
图4
提升结构与支撑结构连接形式
对提升结构支座处的杆件进行分解 。 要在竖向支撑结构的顶端设 为实现提升要求， 置提升架， 提升架的向外悬挑量是本问题的关键 ， 其 对竖向支撑结构的附加偏心弯矩、 提升架的用钢量、 提升结构的拆解位置与局部加固量影响较大 。
图1 提升过程结构力学模型
当提升结构直接放置于竖向支撑结构上时， 结 构跨度大于提升平面空间尺寸， 提升结构将与原竖 向支撑结构相碰， 显然无法采用直接提升的施工方 式。此时， 可先将提升结构在平面位置上斜向分榀 拼装， 然后再进行提升， 当提升到位后再转体滑移就 位（ 见图 2 ） 。 该方式适用于跨度较小， 多榀独立的 结构。对连体结构采用牛腿支撑时， 可采用在牛腿 侧面提升， 竖向提升到位后再水平滑移就位的施工 方式（ 见图 3 ） 。
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， 但大都集中于对某一工程的应用型研究，
且主要是针对施工工艺技术的研究； 而针对提升过 程不同阶段的力学性能进行深入细致的研究较少 。 结合多项工程实践， 本文从结构提升阶段的受力机 理出发对提升中的关键问题， 如提升阶段力学特点、 与结构一次成型的差异及如何进行杆件调整与变形 补偿、 非完整结构提升过程的稳定处理、 合理的提升
图6
结构合龙方式示意
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结构杆件的调整与整体变形补偿 根据提升阶段的力学特点， 当提升结构与竖向
图7
平行桁架提升增强稳定措施示意
主体结构之间为简支连接时， 两者前后差异小； 当提 升结构与竖向主体结构之间为刚接时 ， 两者内力、 变 形等差异很大， 应对结构前后受力状态分别进行分 析。 提升结构使用阶段的支座固支与提升阶段支座 简支对提升结构的内力差异巨大， 因此需对提升结 构按提升阶段的结构自重与附加荷载对杆件进行内 力验算与调整， 常采用适当增大跨中截面， 因结构自 重作用已经发生， 可适当减小支座截面的方式。 实 际工程中， 为减少两者差异， 应尽量减小提升阶段荷 载。工程实践表明， 对大跨度楼盖结构， 因提升阶段 2. 5
大跨度钢结构整体提升关键问题分析
潘从建， 赵基达， 冯大斌（ 中国建筑科学研究院， 梁存之， 北京 100013 ）
［ 摘 要］ 大跨度钢结构整体提பைடு நூலகம்具有施工效率高 、 无需安装高空重载支架与大型起重设备 、 减少高空作业、 提升高度不 受限制等优点， 广泛应用于大跨度屋盖结构 、 高层建筑钢结构连廊等的建造与安装工程 。 通过对提升结构在提升阶段与一次 成型状态下的边界条件 、 力学特点等的比较与分析 ， 提出了结构分解、 提升点的选取、 杆件调整、 稳定性处理、 结构合龙等的基 本原则与具体实施方式 ； 根据对提升阶段结构力学性能的分析结果 ， 提出了提升力确定的步骤与提升过程控制的选取方式 ； 对刚性结构的提升、 提升过程中的风振、 胎架的检验等关键问题分别进行分析 ， 并给出相应的解决方案 。 ［ 关键词］ 整体提升； 连廊； 合龙； 稳定性； 刚性结构 ［ ［ 中图分类号］ TU393. 3 文献标识码］ A
第 30 卷第 11 期 2014 年 11 月 10028528 （ 2014 ） 11000907 ［ 文章编号］
建
筑
科
学
Vol. 30 ， No. 11 Nov． 2014 DOI： 10. 13614 / j． cnki． 111962 / tu． 2014. 11. 002
BUILDING SCIENCE
用平面桁架平行放置的布置的方式， 桁架之间通过 次梁连接然后再浇筑混凝土楼板以保证结构的整体 性。因提升结构在提升阶段混凝土楼板尚未浇筑 ， 平行桁架的面外稳定性无法保证， 通常在结构受压 上弦布置临时水平支撑形成上弦平面桁架以确保结 构提升阶段的稳定性， 如图 7 所示。 在大跨度钢结
图5 结构分解示意
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引言
绿色建造技术。目前， 该技术广泛应用于大跨度空 间结构以及高层建筑中大跨度钢结构连廊的建造 中
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大跨度结构整体提升是指结构在地面整体拼装 成型， 依靠竖向结构顶部作为提升承力点 ， 采用柔性 钢绞线作为提升承重索， 通过专门的液压千斤顶作 为动力装置将提升结构高空提升就位的施工成型方 式。由于提升钢绞线长度不受限制， 因此可实现结 构的超高空、 长距离提升施工。 而液压千斤顶的引 入也使得提升设备不仅起重能力强并可实现连续不 间断提升。因结构的拼装都是在地面或低空进行， 无需大型吊装设备， 避免了高空作业， 可显著减少支
仅有钢结构自重， 其楼板、 屋面板尚未施工， 各类建 ， 筑装修以及活荷载尚未作用 此时结构自重较小， 提 升结构两个阶段的受力差异一般不大 ； 而对大跨度 屋盖的连体结构， 常采用轻屋面， 其结构自重占总荷 载比例大， 提升前后结构内力差异一般较大， 应复核 调整相应的结构杆件截面。结构固支与简支挠度差 异很大， 尤其是对大跨度钢结构， 应对结构在施工阶 段进行预起拱的处理措施以减少两阶段的变形差 异。 2. 4 提升过程中结构稳定性保证措施 为充分利用建筑空间， 在高层建筑连体中常采