多级整体顶升施工法在钢结构工程中的应用.docx

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1、建 筑 技 术 Architecture Technology433 第 45 卷第 5 期 2014 年 5 月Vol45 No5 May 2014多级整体顶升施工法在钢结构工程中的应用俞广东1,2(1.中国矿业大学力建学院，221008，江苏徐州；2.江苏建筑学院，221008，江苏徐州)摘 要： 汶上宝相寺观光塔钢结构立面形状呈宝瓶状，根据其钢结构立面特 点，以 结构 截面 直径 突变 位置 为分段依据，采用多级整体顶升施工法进行施工 。工程中通过对分段及支撑系统施工方案的合理设计 、施工顺序 的合理安排 、主体施工中的误差控制 、质量控制和成品保护，使施工顺利完成 。该结果表明，多级整

2、体顶升施工法 适用于此类上部小 、下部大结构的特点 。关键词： 整体顶升； 多级； 钢结构中图分类号：TU755 文献标志码：B 文章编号：10004726(2014)05-0433-04APPLICATION OF MULTILEVEL INTEGRAL LIFTING CONSTRUCTION METHOD IN STEEL STRUCTURE PROJECTYU Guang-dong1，2(1.School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, 221008，Xuzho

3、u，Jiangsu，China；2.Jiangsu Institute of Architectural Technology，221008，Xuzhou，Jiangsu，China)Abstract: Sightseeing Tower in Baoxiang Temple of Wenshang is designed as a magic bottle used in Chinese traditional fairy tales and its steel structure facade is segmented at position where the diameter of s

4、tructure section is changed, so multilevel integral lifting construction method is adopted. The construction is completed smoothly through reasonable design of construction scheme, appropriate arrangement of construction sequence, error control, quality control and finished product protection during

5、 construction. It is indicated that multilevel integral lifting construction method is applicable to the structure with small top and large bottom.Key words: integral lifting; multilevel; steel structure多级整体顶升施工法是通过将工程结构分成若干 段相互独立的部分，分次进行顶升的一种施工方法 。该 法避免了一般施工的高处定位拼装，具有作业空间 、作 业面集中和施工速度快等特点，对于上部结构截面小

6、， 下部结构截面大的工程应用效果尤为明显 。尽管整体 顶升施工法在我国已有几十个成功实例， 但仍缺乏系 统深入的研究 、成熟的设计方法和专门的设计规范或 施工规程 。1 工程概况汶上宝相寺观光塔下部为劲性钢结构， 底部标高 47.750 m，顶 部 标 高 99.750 m，且 标 高47.75068.150 m 范围内的钢结构与中心型钢混凝土核心筒相连接，标 高68.15088.500 m范围内为独立钢框架结构 。钢结构 立面呈宝瓶状，最大直径为27.7m，位于标高68.155m处；最 小直径为8.113 m，位于标高99.750 m处(图1) 。收稿日期：2014-03-18作者简介： 俞

7、广东(1971- )， 男，江苏泰州人，硕士，主要研究方向为 建 筑钢结构，e-mail：110695573.图1 宝相寺外观效果2 整体顶升方案设计2.1 顶升分段本 项目钢结构根据宝瓶状空间钢结构的立面特 点，以结构截面直径突变位置为分段依据，将宝瓶状空 间钢结构沿高度方向划分为4个安装段和2个调节段 。 标高68.150 m以下与混凝土核心筒相连接部分结构为 安装段4；标高68.15075.305 m部分结构为安装段3；标 高77.78088.500 m部分结构为安装段 2； 标高90.80077.780 75.305调节段2安装段3安装段447.750型钢混凝土核心筒混凝土平台68.1

8、50顶升施工平台68.700维护支架型钢混凝土核心筒(a) (b)安装段4支撑加强区混凝土平台99.750安装段1调节段1安装段290.800 88.500第 45 卷第 5 期建 筑 技 术434 99.750m部分结构为安装段1 。安装段1，2与安装段2，3 之间设置调节段(图2) 。图2 钢结构施工分段示意本工程钢结构采用高处散拼与多级整体顶升施工 相结合的施工方法， 标高68.150 m以下的钢结构采用 高处散拼法施工， 标高68.150 m以上结构则采用在高 处施工平台拼装完成后进行多级整体顶升法施工 。 2.2 支撑系统设计顶升施工平台支撑体系采用扣件式钢管脚手架搭 设，通过对安装

9、段4的脚手架基础进行加高 、补强而成 。 安装段1和安装段2的顶升点位置应设置支撑加强区并 加设斜撑，施工平台拟定标高为68.700 m(图3) 。图3 顶升施工平台支撑体系示意2.3 顶升系统设计2.3.1 顶升点布置及顶升设备选择根据多级整体顶升分段进行施工阶段验算 。顶升 过程中动力系数选取1.2，钢结构自重考虑1.15倍放大 系数 。 因安装段1和安装段2为轴对称结构，故将顶升 点对称布置 。计算可得，安装段1顶升过程中的总荷载 为32t，其 底 部 环 梁 直 径 为 10.1m，考虑到同步控制的 便利性，可采取4点同步顶升的方案，每个点顶升荷载为8 t；安装段2顶升过程中的总荷载为

10、120t，其 底 部 环 梁直径为22.32m，综合考虑同步控制的便利性和钢结 构自重，采取8点同步顶升的方案，每个点顶升荷载为 15 t(图4) 。顶 升 过程中每个顶升点最大顶升荷载不应超过图4 安装段顶升点平面布置示意(a)安装段1；(b)安装段220 t，考虑到顶升过程中的不同步性 、风荷载和摩擦阻 力等因素， 选择60 t液压千斤顶作为顶升主要设备，富 余量超过3倍。2.3.2 顶升支架设计安 装 段1顶 升 高 度 为90.800-77.780=13.02(m)，安 装 段 2 顶升高度应扣除安装胎架高度 , 为 77.780 - 68.700-胎架高度=9.08-胎架高度(m)

11、。本工程顶升立 柱高度分别取14 m和12m。顶升用钢格构柱由4根钢管 立杆通过角钢缀 条 连 接 组 成，4根主肢选用覫14010钢 管，缀条选用角钢L505，格构柱平面尺寸为1000mm1000 mm。主肢钢管按2 000 mm一段为模数，工厂化加工，每 段之间用法兰连接 。为确保顶升支架的稳定性，在顶升 架高度超过6 m时应于施工平台上设置抛撑，以保证顶 升格构架的稳定性 。此外，顶升横梁以上部位不安装缀条;其余部位缀 条应随顶升横梁的上升逐步安装， 以保证顶升施工过 程不受影响 。顶升架顶部最大顶升荷载达15t，考虑顶升不同步 和顶升支架自重等因素， 施工平台受顶升架作用力约 为30t

12、，故应对顶升支架的底部进行设计，以确保整个 施工过程中顶升临时支撑结构 、混凝土结构等的安全 性。3 多级整体顶升施工(1) 搭建施工平台(图5)；根据顶升点布置将安装 段1，2所需的顶升装置安装到位并搭设拼装胎架 。(2) 对安装段13进行拼装并将结构底部搁置在 顶升装置上(图6) 。(3) 连接安装段1的缆风绳并进行该部分液压 同 步顶升系统设备调试，准备进行整体顶升(图7) 。缆风绳型钢格构柱顶升装置安装段1 安装段2安装段4安装段3调节段12014 年 5 月 俞广东:多级整体顶升施工法在钢结构工程中的应用 435 图5 安装顶升装置、拼装胎架示意图6 安装段1，2，3拼装示意图7 连

13、接安装段1缆风绳并顶升至所需高度示意(4) 启动液压同步顶升系统进行顶升，顶升1个行 程 后 保 持 荷 载510 min，全 面 检 查 、观 测 顶 升 支 架 、施 工平台和顶升装置等承载情况 。(5) 经检查确认顶升支架 、施工平台和顶升装置 等安全可靠的前提下， 利用液压同步顶升设备进行安 装段1的整体同步顶升 。(6) 交替固定上、下十字梁，并将顶升装置中的型 钢格构柱通过法兰连接逐段接长，并安装连接角钢，以 保证顶升过程中型钢格构柱的稳定性 。(7) 顶升至所需高度后， 将安装段1的缆风 绳 绷 紧，进行调节段1的安装(图8) 。图8 安装调节段1示意(8) 待调节段1安装完成，

14、放松缆风绳，进行安装 段1的逐级卸载， 卸载过程中检查安装段2的顶升装置 和顶升支架等结构的安全性，卸载完成后拆除安装段1 的顶升装置 。(9) 进行安装段2顶部井字钢梁的焊接拼装 。(10) 重复上述(1)(8)步骤进行安装段2的 顶 升 安装 。(11) 安装段2顶升至拟定标高后，进行调节段2的 焊接拼装 。(12) 待各个安装段安装完成 、整个 钢 结 构 成 型 后，进行局部杆件的安装，全部完成后拆除支撑支架 、 围护支架和施工平台(图9) 。图9 安装完成示意4 整体顶升监测4.1 顶升过程中应注意的问题4.1.1 同步性顶升过程中， 支承点受力的不一致会改变支承反 力的分配及钢结构

15、的受力状态，使顶升支架受力不均，建 筑 技 术第 45 卷第 5 期436 !因此控制顶升的同步性十分重要， 要求每个顶升点液 压千斤顶的顶升高差不得超过3mm。4.1.2 顶升架缀条的安装顶升架立柱之间须有缀条连系， 但过早安装缀条 将造成缀条与钢结构杆件在空间位置上相互碰撞 ,影 响顶升。因此，缀条应随钢结构的顶升随时安装 、拆除 。 4.2 顶升系统的拆除顶升结束后， 待钢结构安装施工完毕即可拆除顶 升架及其附属结构 。顶升架的拆除可利用自身结构进 行，自上而下逐步拆除 。4.3 钢结构安装的误差控制4.3.1 设计、计算措施(1) 根据施工经验，对误差样本进行计算分析 。(2) 根据温

16、度变化，计算热胀冷缩数值以作参考 。(3) 使用激光全站仪对节点进行定 位 并 逐 层 测量；每安装完一个节段均须进行测量；整个区段安装完 成后须进行最终测量 。4.3.2 安装、施工措施每个顶升整体拼装完成后， 须进行一次全面检查 和测量，以确保不遗留任何问题 。在整个钢结构安装过程中，要特别注意轴线位置 、 焊缝质量、挠度大小及几何尺寸的控制 。待钢结构安装 检验合格，须立即进行油漆涂装 。4.4 钢结构安装的质量控制(1) 杆件须焊接到位、无裂纹，焊缝应按规定进行 无损探伤 。(2) 杆件不允许超过规定的弯曲 。(3) 已安装钢结构零部件表面清洁完整无损伤 、不凹陷、不错装,若发现错装应

17、及时更换 。(4) 油漆厚度和质量要求须满足设计规范要求 。(5) 钢结构安装完成后依据 钢结构工程施工及 验收规范(GB 50205 2001)进行验收 。4.5 成品保护(1) 拼装好的小拼单元应整齐码放以防止变形 。(2) 中拼单元拼装完成后应避免运输， 防止运输过程中因网架受力不均而变形 。(3) 钢结构拼装结束后应及时涂刷防锈漆以防止 锈蚀。(4) 小拼单元尺寸一般应控制在负公差， 防止因 正公差累积造成网格尺寸增大 、轴线偏移 。(5) 钢结构拼装用胎架应经常检查， 防止胎模走 样造成小拼单元变形 。(6) 拼装好的杆件应进行编码标记以防止混用 。5 结束语多级整体顶升施工适用于上

18、部小 、下部大的钢结 构工程，此工法速度快、效率高、精度易于控制 。施工前 应进行施工过程验算， 并考虑施工过程中顶升动力效 应的影响 。施工过程中应考虑构件受力不均匀的因素， 必要时增设临时支撑 。卸载须由上而下进行，尽可能由 结构自身承受 。整个施工过程中应进行全程监控，确保 施工质量 。参考文献1 吴 杰上海吴淞大桥北引桥整体顶升施工技术 J中 国 市 政 工 程，2003，105(5)：34-382 吴耀冬，王泽云，徐咏，等 .基于内力优化的连续梁桥顶升方法的研究J.建筑技术，2013,44(9)：781-784.! 第一届全国建筑新技术与应用交流研讨会征稿通知为深入贯彻国家“十二五”

19、科学和技术发展规划 和建筑业“十二五”发展规划，及时总结与推广新的 建筑技术应用， 促进我国建筑技术的进步与行业整体 水平的提高，由中国建筑业协会主导，建筑技术分会和 中国建筑科学研究院共同主办的“第一届全国建筑新 技术与应用交流研讨会” 将于 2014 年召开，建筑技 术将作为此次会议的特邀支持媒体。现面向全国建筑工程研究、设计、勘察、施工、监 理、检测及高校等单位征集工程项目中的建筑新技术、 新材料、新方法、新工艺应用论文。论文将在适当时候 以建筑技术增刊形式发表，特别优秀的论文将有机会刊载在建筑技术正刊。优秀工程与项目的论文将 以报告形式在研讨会上做主题发言或现场交流。论文 内容方 向：(1)钢结构设计、施工、安装新技 术；(2)基础及地下空间施工技术；(3)建筑工业化新技 术；(4)大型设备整体安装及新型模板与脚手架应用技 术；(5)特殊施工过程中的监测与控制技术；(6)建筑企 业管理信息化及 BIM 技术应用；(7) 既有建筑改造新 技术；(8)超高超限等复杂建筑施工技术；(9)标准规范 执行中的修正做法。研讨会会议时间另行通知。投稿请发至邮箱： jzjstougao jishufenhui (邮件主题请注明“第一届研讨会投稿”)