现代施工技术(8)--屋盖整体提升
大型复杂组合结构钢屋盖整体提升施工方法[发明专利]
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专利名称：大型复杂组合结构钢屋盖整体提升施工方法
专利类型：发明专利
发明人：吴义兵,曹晗,李荣浩,丁仕洪,解卫兵,崔云红,刘果,邹孔庆,查华阳,程鹏,徐家清,王雨舟
申请号：CN201910388331.X
申请日：20190510
公开号：CN110130652A
公开日：
20190816
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种大型复杂组合结构钢屋盖整体提升施工方法，它是在馆内相应位置设置提升支架，组合结构屋盖(桁架梁、环形网架、拉索、屋盖次梁)采用馆内地面原位拼装，桁架柱采用馆外吊装与组合结构屋盖拼装同步进行，在屋盖体系地面拼装，拉索安装完成后进行地面初张拉后，利用提升千斤顶和液压控制系统提供屋盖提升动力，实现组合结构钢屋盖整体提升、下降，通过提升千斤顶上、下运动来实现屋面桁架梁、柱节点对接和整体屋盖体系的线形调整。
申请人：中铁四局集团有限公司,中铁四局集团钢结构建筑有限公司
地址：230023 安徽省合肥市望江东路96号中铁四局集团有限公司
国籍：CN
代理机构：北京元本知识产权代理事务所
代理人：王红霞
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大型钢结构施工中的力学原理-整体提升法
整体提升法的介绍及应用随着我国经济建设的快速发展，各类工程建设项目规模日益扩大，重大工程项目包括高耸结构、大跨结构、超高层结构以及一些复杂异形结构等日益增多。
这些工程的共同特点是施工规模大、范围广、周期长、过程复杂。
如此复杂的结构势必给工程施工带来更大的挑战，在土木工程建设规模迅速发展的同时，建筑施工中事故不断增多，严重影响人民的生命财产安全及工程建设速度。
工程事故产生的原因是多方面的．其中很多事故是源于设计者与施工企业对施工方法或施工过程对结构的影响估计不足。
事实表明大型复杂建筑物从开始施工建设到投入使用，再到若干年后进入老化维修阶段的整个生命周期过程中，施工阶段因结构的不完整性、材料性质的时变性、所受荷载的复杂性以及结构抗力的不成熟性，结构的平均风险率最高，失效概率最大。
特别对大型复杂钢结构工程而言，由于其结构复杂，施工方法繁琐及钢构件本身易失稳的特性决定了其在施工阶段的风险率要比普通混凝土结构更高.常用的施工方法高空散装法高空散装或满堂脚手原位拼装法高空散装法是指结构小拼单元或散件直接在设计位置进行拼装的方法，施工时有满堂脚手架和悬挑法两种，前者广泛用于网架和网壳的施工，尤其适宜螺栓球节点网架的施工;后者国外施工多用,并曾用于混凝土薄壳的施工。
高空散装法属于满堂脚手架原位拼装方法，单件重量轻,垂直运输无需大型起重设备,工序简单;但是需要架设脚手架，周期长、费用高，高空作业量大，精度难以控制,辅助材料多，费用高。
地面吊装法吊装法分为分段吊装法和整体吊装法。
分段吊装法是指将结构根据自身形式分成块状单元，分别由起重机械吊装至高空设计位置就位．然后再拼装成整体的安装方法。
此方法的特点是大部分焊接、拼装工作在地面进行，有利于控制施工质量并可省去大量拼装作支架,但结构分段后需要考虑临时加固措施，后拼杆件、单元接头处仍然需要搭设拼装胎架。
国家大剧院采用的安装方法是工厂分段制作，场外立体预拼,单件综合安装。
浅析整体提升大跨度钢桁架屋面的施工技术
浅析整体提升大跨度钢桁架屋面的施工技术发布时间：2022-12-26T00:56:44.279Z 来源：《工程建设标准化》2022年第16期作者：李泰炯王巧芬[导读] 某国际商务中心工程的裙房内有一个阶梯式的报告厅，该报告厅顶面屋盖采用钢桁架结构李泰炯王巧芬（浙江宝业建设集团有限公司，绍兴312028）【摘要】某国际商务中心工程的裙房内有一个阶梯式的报告厅，该报告厅顶面屋盖采用钢桁架结构，其最大跨度为37.3m，安装高度15.2m，单榀重量约58t，钢屋盖总重量约350t。
这次采取钢结构主桁架定点垂直拼装，整体提升的施工技术，解决了屋盖下部有多层混凝土结构楼面，导致大型吊装设备无法直接进入吊装区域内作业及其他专业无法交叉施工的难题，取得了一定的社会和经济效益。
【关键词】整体提升大跨度主桁架一、建筑概况该工程总建筑面积约为90800㎡，分别为地上约42850㎡，由1栋14层办公楼，1栋14层酒店及2层商业用房，局部设报告厅组成；地下约47650㎡，为1个连体3层地下室（汽车库、人防地下室及设备用房）。
二、钢桁架屋盖的平面位置裙房报告厅屋面钢桁架结构位于轴线5~14×轴线G~L之间，最大跨度37.3m，最大高度3.3m，最大安装标高15.2m。
单榀钢结构主桁架重量约58t，提升两榀桁架重量约116t，提升高度约12.0m。
三、施工准备1、施工方案本次钢结构桁架最大安装标高+15.2m，假如采用高空散装，不但高危作业量大，且现场条件有限，难以搭设高空组拼胎架，安全和质量风险大。
施工的难度大，钢结构桁架现场安装的安全、质量以及工期不好控制。
通过对类似工程的施工案例的研究探索，得出在钢结构桁架安装位置的正下方地面（标高-0.100m）定点垂直拼装后，整体提升到位，将大大降低安装施工难度，并较为有利地控制工程质量、安全、工期和施工成本等。
本次整体提升工艺吊装，钢柱与屋面结构连接部位需要在提升前预制分段处理，提升段到位后，在高空安装后装段。
房屋整体顶升施工技术的要点分析
房屋整体顶升施工技术的要点分析作者：刘洋来源：《科学与财富》2016年第11期摘要：在现代房屋建筑进行施工的过程中，大空间是人们共同追求的一个目标，如何对已有的房屋进行大空间的设计以及施工是当前施工中的一项重点任务，为了满足工程施工的要求，主要在当前的工程建设中采用房屋整体顶升的技术，这一技术具有较好的施工效果，可以有效的降低房屋重建过程中产生的费用损失。
本文重点论述了这一施工技术在实际工程操作上的应用。
关键词：切割；顶升；钢筋加固；施工技术某工程在进行施工的过程中对房屋整体进行改造。
改造前的房屋为框架结构，整个高度为四层，其中局部有六层，因为一、二层的层高现已经不能满足建筑功能的要求，需要进行重新施工，所以为了提升空间感，决定采用整体顶升的方式对工程开展施工，这样房屋整体就能够得进一步的加固，并且也不需要拆除重新建设，也节省了相关的费用。
下面，本文以该工程施工为例，介绍了该工程所运用的房屋整体顶升的施工工艺。
1 工艺特点这一施工工艺是早现有房屋的基础上进行改造的一种技术，当现有房屋不能满足高度的需求时，可以采用这一技术进行加固以及扩大空间的处理，在施工时也不需要将房屋的上下部结构拆除重建，而是从整体出发，进行顶升的处理，因此可以说是一种十分便捷有效的施工手法。
在实际施工的过程中，需要按照以下几个步骤进行施工。
首先建筑的整体构成为混凝土的结构，所以在柱上施工的过程中上下抱柱梁，其次是安装一个顶升系统，将结构柱按照要求切割分离开来，柱与墙之间的施工则采用人工的方式进行凿除，使其相互分离开来。
第三步是运用顶升设备将千斤顶进行同步顶升，这一过程中可以使用的方法为节点托换法，柱子切割线以上的重量逐步向下传递，最终传递给基础。
当顶升的位置处于标高后，就可以将钢筋连接在一起了，然后采用焊接的方式对剪力墙钢筋进行处理。
完成上述施工后，再将混凝土浇筑在钢筋上，使之形成一个整体，完成收尾工作。
另外根据工程的要求适当的进行一些装饰，最终完成屋顶整体顶升的施工。
特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术
特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术摘要：特大重型钢结构屋盖的整体提升施工技术是一种高效、安全、经济的施工方法，可以有效提高屋盖建设的速度和质量。
本文将介绍特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术的原理、工艺流程和应注意的问题，并以某特大重型钢结构屋盖提升工程为例进行具体分析，最后对特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术进行总结和展望。
关键词：特大重型钢结构屋盖；整体提升；施工技术引言特大重型钢结构屋盖是指跨度达到一定长度（通常为50米以上）的大型工业厂房或民用建筑的屋盖结构。
这类屋盖结构一般采用钢材作为主要建筑材料，具有高强度、刚度大、稳定性好等特点，适应于跨度大、荷载重的场所。
由于其结构比较复杂且重量巨大，传统的施工方法难以满足要求，因此需要采用特殊的整体提升施工技术。
一、特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术的原理和意义特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术是将已经制作好的屋盖结构整体提升至设定的空中位置，并与原有建筑进行连接的施工方法。
其原理是通过合理的工艺流程和专业的设备，将屋盖结构一次性提升到位，从而提高施工效率，减少施工时间和人力成本。
与传统的现场拼装施工相比，整体提升具有以下意义：1.提高施工效率：整体提升施工技术可以大大缩短施工周期，提高施工效率。
因为整体提升可以一次性完成，不需要在现场进行钢结构的拼装和连接，从而节约了大量的时间和人力成本。
2.确保施工质量：整体提升施工技术可以保证屋盖结构在提升和连接过程中的稳定性和精度，从而保证施工质量。
与现场拼装施工相比，整体提升可以减少人为因素对施工质量的影响，提高了建筑的安全性和稳定性。
3.降低工程风险：特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术可以减少现场作业过程中的危险因素，降低工程风险。
因为整体提升施工在大型设备的协助下进行，避免了人为原因引起的事故风险，保障了施工人员的安全。
二、特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术的工艺流程特大重型钢结构屋盖整体提升施工技术的具体工艺流程如下：1.制定施工计划：在整体提升施工前，需要制定详细的施工计划，包括提升的顺序、步骤、时间安排等。
特大重型钢结构屋盖整体提高施工技术
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如何把如此大面积超大型钢桁架高精度拼装到位，为确保整体提高质量和顺利就位创立条件。
（2）钢屋盖整体提高技术设计和计算控制：对于如此大的屋盖系统进行整体提高，必须通过合理的设计及验算来确保项目的安全。
（3）计算机控制液压同步提高技术控制：依据液压同步提高原理，采用提高设备，结合现代化施工工艺，将成千上万吨的构件在地面拼装后，整体提高到预定位置安装就位。
二钢屋盖整体提高设计和计算控制对于如此大的屋盖系统进行整体提高，必须通过合理的设计及验算来确保项目的安全，从而为整体提高提供理论依据。
提高系统的传力途径，对传力途径中各次部位进行验算，计算内容主想为提高力计算、提高支架及平台梁设计、柱稳定性验算、提高锚具设计、提高过程工况验算等关键部分。
（1）提高力计算：对整次屋盖建立有限元计算模型，并把提高状态需想考虑的荷载施加于其上，计算出设立提高点处的支座反力，这次结果是设置千斤顶数量与规格的依据。
（2）提高支架及平台梁设计：本项目中应用的柱为钢与混凝土组合柱，下部为混凝土柱，上部为钢构柱。
针对这种结构，为了提高需想，在原有的柱子高度基础上，增加了3.5m，作为提高支架。
按照提高工艺想求，在支架顶端布设提高平台梁。
大跨度网架屋盖整体提升技术研究
大跨度网架屋盖整体提升技术研究发布时间：2022-10-21T06:05:54.083Z 来源：《建筑实践》2022年11期第6月作者：陈鹏[导读] 目前大型钢结构常用的施工安装方法主要有两类:陈鹏中国建筑第二工程局有限公司，湖南长沙 410000摘要：目前大型钢结构常用的施工安装方法主要有两类:一类是在高空设计安装位置直接拼装或高空拼装后滑移到设计位置,如高空散装法、高空滑移法等;另一类是在地面先整体拼装后再安装到设计位置,如整体吊装法、整体提升法、整体顶升法等。
而整体提升法因其具有提升设备简单、地面拼装高效、高空吊装工作量少、技术成熟且安全可靠、并有利于项目工期与质量的控制等优点,多应用于大跨度结构施工中。
文章以某新建高铁站大跨度空间网架屋盖施工为例,针对其存在的结构跨度大、自身重量重、施工高度高、施工难度大等工程难点,结合施工进度要求和现场条件,确定了采取地面拼装加整体提升的施工技术,并采用有限元软件分阶段施工模拟研究了钢网架提升过程中存在二次受力的问题。
关键词：大跨度;钢网架;提升施工;施工技术前言：建筑技术的快速发展使大跨度空间钢结构屋盖结构的应用日益广泛,合理的施工技术可保证结构施工过程的安全性和高效性。
1.工程概况某新建高铁站站房总长为１５９.９ｍ(主体长度,不包括两侧悬挑部分)、总宽为４８ｍ(不包括基本站台与站房连接部分雨棚的宽度)。
站房主楼层为３层(架空层一层,候车大厅两层),在站房两侧候车大厅主楼层间设局部夹层,站房屋面中间候车大厅部分为钢结构金属屋面,两侧为钢筋混凝土屋面(标高低于金属屋面),站房主体结构体系为钢筋混凝土框架结构,大跨度屋面采用大跨度空间钢网架结构体系。
站房架空层总长为１８２.０ｍ、总宽为６３.０ｍ,主要为设备用房、预留旅服及出站厅,其层高为５.７ｍ。
架空层以上主楼层高依次为８.４、１５.１ｍ(至屋面最高点),主要柱网尺寸为９.９ｍ×１０.０ｍ(长×宽),车站站房剖面如图１所示。
首都机场A380机库屋盖整体提升施工技术
2．2地面拼装后分片提升
• 在地面分别拼装网架和箱形截面钢桁架，然后进行四次或多次提升提升。即网架部分 分两片或多片分别提升，大门桁架分两段提升，然后各片块之间的杆件在高空合龙。 该施工方法需要使用大量支撑架及支撑架基础，且工序复杂，工程成本高。在工程质 量控制方面，由于高空对接单元增多，网架安装精度也很难控制。
• •
3．2．4通过拉索升温法从而实现对落架的全过程模拟，并分步现实均匀卸载。 3．2．5针对在不同的提升阶段，提升塔架（柱）的顶部约束状况、荷载的相应变化 的情况；对不同工况、不同约束条件下塔架（柱）的稳定承载力进行全过程分析。
3.3同步控制提升技术
• 同步控制技术是整体提升关键技术，通过对各种可行的控制策略进行比较，最终采用 了位置同步和载荷分配相结合的控制方案进行多组、多点同步控制提升。
•
提升同步控制 方案的设计 整体提升各种 工况分析计算
网架及大门桁架 的地面拼装
整体提升设备检测、试验
油缸安装 整体提升设备安装 钢绞线安装
液压控制系统安装 计算机控制系统安装 油缸调试 整体提升设备调试 液压控制系统调试 计算机控制系统调试 提升前对整体提升设备 整体提升系统全面检查
试 正
提 式 提
升 升
提升就位、合拢 卸 载
拆除提升工装及设备
3.1.2.提升吊点及设备布置
• 结合结构特点，在机库南、北和西侧将网架的提升上锚固点布置于格构钢柱柱顶，下 锚点固定在边网架下弦提升梁的两端.东侧门头桁架则利用工装支撑架支撑上锚固点, 下锚点固定在桁架上弦杆件上。本工程整体提升共设置45个提升点，用千斤顶138台， 其中，40吨千斤顶80台，100吨千斤顶28台，200吨千斤顶22台，350吨千斤顶8台。 共用泵站25台。
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
提
升
范
围
示
意
本 次 提 升 范 围
图
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根据起吊重量及起吊半径选用100t汽车吊，型号为LIEBHERR – LTM1100。吊车选用33.9m臂长，12.0m半径最大起重能力为20.1t，可以满
足构件吊重要求，性能参数如下：
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术 吊装计算
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
e.安装2-2、2-3轴线间交叉支撑
f.安装2-2、2-3轴线上弦杆间水平构件
g.安装2-1轴支撑胎架、下弦杆及与2-2轴线下弦杆间构件 整理ppt h.安装2-1轴线上弦杆及上下弦杆间1腹3 杆
大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
i.安装2-2、2-3轴线之间交叉支撑
j.安装2-1、2-2轴线上弦杆间剩余杆件
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术 构件吊重分析
根据深化模型分析，桁架吊装最重杆件为构件XG-16，重19.34t，长 度约12.883m,位于中间榀桁架上弦端部，如下图所示：
最重构件
最重构件
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术 支钢桁架（网架）整体提升施工技术 桁架地面组装流程
a.先安装2-2、2-3轴线支撑胎架 b.安装2-2轴线桁架上下弦杆件及之间腹杆
c.安装2-3轴线下弦杆、2-2与2-3轴线下弦杆间构件 d整.安理p装pt 2-3轴线上弦杆及2-3轴线上下弦杆间1构2 件
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
整 体 提 升 施 工 流 程
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
工程实例1
重庆西永海关监管大楼工程
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
整 体 结 构 示 意 图
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
本工程中，转换桁架的下部桁架安装标高为+65.220m，若 采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量大、现场机械设 备很难满足吊装要求，而且所需高空组拼胎架无法搭设，存在很 大的安全、质量风险。施工的难度大，不利于钢结构现场安装的 安全、质量以及工期的控制。
大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
大跨度钢桁架（网架） 整体提升施工技术
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
整体提升法施工分类
整体提升法是先将分散的桁架（网架）构件通过 在地面搭设好的平台组装成整体，使用提升设备进行 整体提升安装到位的施工方法。
整体提升法一般可分为独立爬杆整体吊装法、液 压整体提升法、吊车整体吊装法。
P=(Q+q)K1 （P:吊装载荷；Q:钢结构最大净重量19.34t；q:吊具、索具、工器具 重量之和,一般取Q的5%计算；K1:系数,取1.15）
P=（19.34+19.34*5%）*1.15=23.35t 钢丝绳受力计算
由构件吊装示意图可知，钢柱的重量由四点钢丝绳承受，钢丝绳的 张角为α=90-18.61=71.39°，则单根钢丝绳的最大拉力为
F1=F2=P/（4xsin71.39 ° ）=23.35/（4xsin71.39 ° ） = 6.160t = 61.60kN。
钢丝绳的选用与验算 按最重构件，选取Ø34（6×19+1-1400）钢丝绳,钢丝绳的安全系数
取K=8；不均衡系数α=0.85，钢丝绳Ø34（6×19+1-1400）破断力总和为 606.0kN。
大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
整 体 提 升 示 意 图
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
桁架组装流程
准备工作 → 化学锚栓施工 → 安装下弦杆支撑胎架 → 焊接 → （组装下弦杆） → 安装上弦支撑胎架 →（组 装上弦杆其它构件及附属构件） → 压型钢板楼承板组 装 → 验收
钢丝绳的容许拉力[Fg] =α* Fg /K=0.85×606/8=64.39kN； 由上可知，F1＜[Fg]，所选钢丝绳能满足使用要求。
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
桁架立面起拱
按照设计要求，桁架拼装过程进行L/1000起拱。桁架起拱主要通过刀板实 现，即通过调整刀板高度，使桁架下弦出现一定拱度，具体如下图：
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
液压提升原理
“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具， 柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞 线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输 安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。
液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具 工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放 开钢绞线，钢绞线可上下活动 。
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
上升过程
下降过程
液 压 提 升 原 理 图
紧上锚，停下锚 同步伸缸至2L 紧下锚，停上锚 缩缸至2L-，松上锚 非同步缩缸至L
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大跨度钢桁架（网架）整体提升施工技术
钢结构“地面拼装，整体提升”方案优点：
（1）在地面上建立拼装平台,使结构构件的杆件利用工装、 卡具和较小起重机，能准确无误地拼装在水平、轴线位置上； 相对减少高空作业。构件所有节点均稳定地坐落在平台上焊 接变形量小，施工质量及安全易于保证。 （2）工作面大，工序间衔接较好，便于施工组织。 （3）主钢构地面拼装完成后，建立了空中安装平台，对继续 安装的四层、顶层次结构及五层构件提供可靠保障。 （4）大型结构整体提升施工技术是一项新颖的结构安装施工 技术，其采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、 液压同步提升、机电液一体化的技术原理，实现同步升降、 负载均衡、结构姿态校正、应力控制、操作锁闭、过程显示、 故障报警等，施工安全有一定保证。