大跨度钢桁架计算机控制整体提升施工工法

1、大跨度钢桁架计算机控制整体提升施工工法重庆建工工业有限公司1.前言随着经济和社会的不断发展，大跨度钢桁架结构在建筑钢结构设计中得到了广泛的应用，大跨度钢桁架构件具有跨度长、体积大、重量大、安装精度要求高等特点，需要占用在建的建筑物内部或上部空间进行安装，鉴于塔吊吨位限制，大型起重机械设备无法进入现场作业等原因，在这种施工条件下，采用计算机控制整体提升技术可以解决上述技术难题。作为建筑业的十项新技术，“计算机控制整体提升技术” 在东部沿海地区已多次成功地应用于钢结构工程施工之中，但在西部地区应用尚少。重庆建工工业有限公司以该司参建的“西永海关监管大楼”工程为契机，结合工程实践，总结了“计算机控制

2、整体提升”施工过程中需要严格检查的关键控制点，形成“大跨度港桁架计算机控制整体提升施工工法”。该工法有助于建筑业十项新技术在西部地区施工企业中的推广和应用，采用该工法施工的“西永海关监管大楼”被推荐申报2013年度中国钢结构金奖工程。 1.1提升现场图 1.2提升吊点布置2.工法特点1该工法总结了大跨度桁架结构整体提升施工准备阶段、提升阶段、提升完成后阶段需要检查的关键项目，形成了通用表格。2 该工法采用楼（地）面原位拼装，利用计算机控制液压同步提升技术多点高精度整体提升的方法，解决了钢桁架的起重和安装施工任务，节约资金、缩短工期。同时，避免搭设高空脚手架的经济耗费和安全隐患，大大降低了安全防

3、护的难度。3该工法结合工程中的结构形式，尽量利用原结构中SCR劲性钢柱作为提升锚点的主要传力对象，既方便安装、拆卸，又不影响受力，同时也降低了成本；4 通过分析和计算，合理选择提升点位，减少桁架提升引起的变形。5该工法通过一系列的测量和焊接措施，保证了桁架地面拼装和提升的高精度。3.适用范围该工法适用于高层超高层钢桁架结构、大跨度钢屋盖结构等大型钢结构工程中：（1）钢结构体型及面积较大，空中组拼难度较大，层高较高的钢网架、钢桁架构成的屋盖结构，如体育场馆、展览中心、影剧院等。（2）钢结构跨度较大，单个杆件重量大，结构刚性较好，架空较高的钢桁架构成的支撑、梁、连廊（通廊）等。（3） 大型起重机和

4、其它吊装方法完成不了的质量大、起升高度高的大型结构吊装，吊车无法靠近的其它部位的结构安装。4.工艺原理将液压提升设备分别安装于两端承力锚点（钢柱）上，然后利用钢铰线承重、计算机控制、液压油缸劲性同步提升。该系统的核心设备是一套液压提升设备，它主要由液压提升器、柔性钢绞线、液压泵源系统、计算机同步控制及传感检测系统与电气同步控制系统，可通过计算机控制系统对提升过程进行整体及单点控制。4.1液压整体提升系统液压提升器液压提升器由上、下卡头及液压油缸组成，通过卡头的卡紧及松开装置进行提升。卡紧装置为一个夹片式锚具，此类锚具具有单向卡紧自锁功能，即当提升钢绞线具有下滑趋势时，可通过夹片式锚具将其卡住，

5、阻止其下滑，可保证在某些特殊情况下（如提升过程中停电、悬停、机械故障等）提升器仍能支承被提升结构，防止其坠落。图4.1 液压提升器柔性钢绞线液压整体提升的承重索具一般采用高强度低松弛预应力钢绞线，其抗拉强度为1860Mpa，单根直径为17.80mm，破断拉力不小于360KN。一个提升器上可根据实际需要设置多根钢绞线集成钢束进行共同受力，在提升过程中同一提升器上各钢绞线由于安装时松紧度并不一致可能会对提升过程造成威胁，提升器可进行自动调整，使得各钢绞线均匀受力。液压泵源系统液压泵源系统为液压提升器提供液压动力，并通过就地控制器对多台或单台液压提升器进行控制和调整，执行液压同步提升计算机控制系统的

6、指令，在各种液压阀的控制下完成相应动作并反馈数据。计算机同步控制及传感检测系统液压同步提升施工技术采用传感监测和计算机集中控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。通过计算机人机界面的操作，可以实现自动控制、顺控（单行程动作）、手动控制以及单台提升器的点动操作，从而达到转换桁架整体提升安装工艺中所需要的同步提升、空中姿态调整、单点毫米级微调等特殊要求。电气同步控制系统电气同步控制系统由动力控制系统、功

7、率驱动系统、传感检测系统和计算机控制系统等组成。电器控制系统主要完成以下两个控制功能：1）集群提升器作业时的动作协调控制。各点之间的同步控制是通过调节液压系统的流量来控制提升器的运行速度，保持被提升结构单元的各点同步运行，以保持其空中姿态。2）液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。4. 2 液压整体提升器工作原理利用液压提升器工作时既可提升，也可下降。上升时下锚松开，通过夹紧的上锚上升将重物提升，到达一个提升行程高度时下锚夹紧、上锚停止并缩回原位完成一个上升

8、行程；下降行程相对上升行程过程较为复杂，单个提升行程如图4.2。图 4.2 液压提升行程单个工作行程的不断重复可完成液压整体提升。液压提升器上升工况步序动作示意图如下图4.3所示： 1.下锚松，上锚紧，夹紧钢绞线 2.提升器同步提升重物 3.下锚紧，夹紧钢绞线 4.主油缸微缩，上锚片脱开 5.上锚具上升，上锚全松 6.主油缸非同步缩回原位图4.3 液压提升器上升工况步序5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工工艺流程如下框图所示：提升工况计算机模拟试验桁架提升吊点加固杆件设置及验算反力架设计及验算桁架地面原位拼装桁架验收反力架安装钢绞线上孔与下部锚具孔垂直偏差测量桁架牛腿预埋提升行驶障碍物

9、排除搭设提升工作平台穿提升钢绞线预紧钢绞线提升前工作检查成立四个提升职能小组提升设备组、排除障碍组、钢结构施工技术组、应急安保组检查提升设备、液压、泵站、油路、电控系统、地锚等功能情况，施工现场障碍物排除情况，钢结构安装接口处理情况、桁架与钢柱牛腿间关系的测量、提升标高测量，安全装置设置检测，周边维护检查，无关人员清理等各职能小组签字确认提升总指挥下令试提升整体试提升至150mm职能小组检查设备情况，桁架稳定性等正式提升检查提升设备及钢绞线情况桁架就位跟踪测试主桁架杆件受力前后的应力应变情况桁架上、下弦杆与牛腿合拢焊接桁架腹杆焊接液压提升系统的拆除焊接其它次构件桁架验收5.2操作要点5.2.1

10、 整体提升工况模型的确定整体提升过程中对提升同步性要求比较高，整体结构的升差值要求控制在9mm以内。采用有限元软件对以下两个方面进行整体提升分析：结构同步提升工况下验算提升的同步位移误差工况验算进行计算机模拟分析时，主要考虑边界条件、荷载、荷载组合等3个方面。图5.1 桁架分析模型5.2.2整体提升过程结构应力应变分析整体提升计算机分析主要是通过有限元软件进行受力、稳定性及结构变形等方面的分析验算，以保证提升过程安全可靠。主要分析内容如下：反力架（吊点）反力分析图5.2 各吊点反力图结构整体应力分析图5.3 结构应力比结构整体变形分析图5.4 整体结构变形图结构的稳定性分析第一阶失稳模态 第二

11、阶失稳模态第三阶失稳模态 第四阶失稳模态第五阶失稳模态 第六阶失稳模态图5.5 结构各阶失稳模态表5.6 失稳临界荷载系数表5.2.3 吊点受力分析将专用吊具焊接固定在桁架上弦端部形成提升下吊点，专用吊具作为整个桁架结构提升过程的传力构件，其受力与变形对整体提升的安全性与同步性控制影响相当大，因此，采用有限元软件对其主要受力面进行验算。图5.7 吊点模型及分析结果5.2.4 提升平台受力分析及变形检测提升平台受力分析提升平台梁作为提升器的支承构件，其提升过程中的变形情况直接关系到整个提升过程的安全，因此必须对提升平台进行受力分析。提升平台采用SAP2000进行建模分析。 1.提升平台模型 2.

12、提升平台应力比 3.提升平台变形图5.8 提升平台分析提升平台梁变形监测提升平台梁作为提升器的支承构件，其提升过程中的变形情况直接关系到整个提升过程的安全，因此在桁架提升全过程中对提升平台的变形情况进行监测。以计算机模拟分析得出的各个提升吊点反力值为依据，对转换桁架单元进行分级加载，各吊点处的液压提升器缓慢分级增加，各吊点各阶段控制应力依次为吊点最大应力的20%、40%、60%、80%、90%、95%、100%，直至转换桁架单元全部脱离拼装胎架。在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查上吊点、下吊点结构、转换桁架等加载前后的变形情况以及主楼结构的稳定性等情况，一切正常情况下，继续下

13、一步分级加载。当分级加载至转换桁架即将离开拼装胎架时，可能存在各点不同时离地，此时应降低提升速度，并密切观查各点离地情况，必要时做“单点动”提升。图5.9 提升平台加载竖向变形趋势图5.2.5 整体提升前的准备及检查提升器临时固定液压提升器利用塔吊直接安装在提升平台上，安装到位后，利用临时固定板固定。导向架制作及安装在液压提升器提升或下降过程中，其顶部必须预留长出的钢绞线，如果预留的钢绞线过多，对于提升或下降过程中钢绞线的运行及液压提升器天锚、上锚的锁定及打开有较大影响，所以每台液压提升器必须事先配置好导向架，方便其顶部预留过多钢绞线的导出顺畅，多余的钢绞线可沿提升平台自由向后、向下疏导。导向

14、架安装于液压提升器上方，导向架的导出方向以方便安装油管、传感器和不影响钢绞线自由下坠为原则。导向架横梁离天锚高约1.52米，偏离液压提升器中心510cm为宜。专用地锚的安装每一台液压提升器对应一套专用地锚结构，地锚结构安装在提升下吊点专用吊具的内部，要求每套地锚与其正上方的液压提升器、提升吊点结构开孔垂直对应、同心安装。钢绞线的安装穿钢绞线采取由下至上穿法，即从液压提升器底部穿入至顶部穿出，应尽量使每束钢绞线底部持平，穿好的钢绞线上端通过夹头和锚片固定。待液压提升器钢绞线安装完毕后，再将钢绞线束的下端穿入正下方对应的下吊点地锚结构内，调整好后锁定。每台液压提升器顶部预留的钢绞线应沿导向架朝预定

15、方向疏导。结构的检查1）桁架检查桁架外形尺寸的允许偏差应符合钢结构工程施工质量及验收规范的规定，桁架的预拱度应在6012mm范围内。安装接口处误差要求如下：a桁架每端端部任意两根弦杆间距离误差为3mm；b任意上下两层弦杆间的对角线误差为H/2000，且不应大于5mm；c桁架端部上述两项弦杆间误差值，应同与之对接的钢骨柱牛腿的端部相应距离相配合，任意一根弦杆接口截面错位不大于2mm。2）桁架与钢柱牛腿间关系的测量检查a上部钢柱牛腿端口位置的复测桁架整体提升前，应采用全站仪复核已安装完成的标高为+57.400m、+65.400m层标高的钢柱牛腿端部并做好记录：记录下每个牛腿端部上翼缘的轴线、标高及

16、两个筒体间相对应牛腿间的实际距离。对牛腿的复测至少应由2组人以上进行，并对复测结果进行分析对比，如有较大的差别，则应重新进行复核，直至找出误差大的原因。对相关数据进行分析与计算，分别得出：（1）同一筒体内部同一标高层3个牛腿间的实际距离、轴线偏移情况、标高误差情况；（2）同一筒体内部两个标高层牛腿之间的高度误差、标高误差以及上下层牛腿端部之间对角线误差等情况；（3）两个筒体间钢骨柱牛腿端部之间的实际距离。b转换桁架端口位置的复测采用经纬仪、水平仪及钢卷尺等测量仪器和工具对桁架端部弦杆间上下、左右间位置关系（距离）等进行测量，并做好记录。c测量结果的对比处理对桁架端口位置的测量数据和钢柱牛腿端口

17、位置的测量数据进行对比分析，看桁架端口是否能与钢柱牛腿端口相匹配,否则应采取措施解决。设备的检查及调试1）调试前的检查工作a提升临时措施结构状态检查；b设备电气、油管、节点的检查；c提升结构临时固定措施是否拆除；d将提升过程可能产生影响的障碍物清除。2）系统调试液压系统安装完成后，按下列步骤进行调试：a检查液压泵站上所有阀或油管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态；b检查液压泵站控制柜与液压提升器之间电源线、通讯电缆的连接是否正确；c检查液压泵站与液压提升器主油缸之间的油管连接是否正确；d系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确；e在液压泵站不启动的情况下，手动操作控制柜

18、中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和液压提升器编号是否对应；f检查行程传感器，使就地控制盒中相应的信号灯发讯；g操作前检查：启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压提升器主油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸。5.3.2 试提升待液压系统设备检测无误后开始试提升。计算确定液压提升器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，95%，100%。转换桁架在刚开始有移动时暂停作业，保持液压设备系统压力。对液压提升器及设备

19、系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能开始正式提升。5.2.6 正式提升在试提升至150mm处悬停12小时以后，对结构及设备进行全面检查及观测，确定无误后方能进行正式提升。正式提升过程中应对转换桁架的预拱度进行监测，对提升平台及平台所在筒体处的混凝土情况进行严密监测，防止异常情况的发生。5.2.7 提升就位及接口合拢转换桁架提升至设计位置后进行各吊点微调，使主桁架各层弦杆精确提升到达设计位置。之后液压提升系统设备暂停工作，保持转换桁架单元的空中姿态，主桁架各层弦杆与端部分段之间对口焊接固定；然后安装斜腹杆后装分段，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力

20、体系。转换桁架接口合拢流程：转换桁架整体提升至设计标高 检查安装接口对接质量（包括对接间隙、错位等） 安装接口临时固定 可伸缩端接口临时加固（焊接可伸缩装置）、不可伸缩端接口焊接固定 等待达到理想温度（22度） 焊接自由端接口 其它构件焊接。接口合拢施工相关措施如下：由于桁架在提升到位以后，在进行最后合拢口对接接口焊接时，需要控制桁架的温度变化，减小因温差变化而产生的结构收缩应力，以保证筒体结构和桁架结构的安全。在合拢温度未达到22度前，安装接口可设置为一个固定端，另一安装接口可设置为随温度变化而自由伸缩的活动接口。等待合拢的最佳温度根据要求，转换桁架合拢的最佳环境温度为22.当环境温度低于或

21、高于此温度时，应采取措施对桁架进行整体升温或降温。当温度达到最佳温度后，才能对轴线2-M的活动接口进行固接。5.2.8 液压提升系统的拆除现场安装接口焊接施工完毕（包括弦杆接口和腹杆凑合节接口），焊缝经检验合格后，即可拆除液压提升系统设备部分、提升平台梁、提升安全通道及弦杆上设置的提升专用吊点等。5.2.9 其它构件的安装5.3整体提升需要检查的关键项目安全、技术交底（是否到位）；施工区域的设置；提升设备安装(自检合格后报安监站验算)；向业主提出用电申请；提升指令（在何种状态下发号司令）；桁架提升前后外形尺寸的测量（提升前后尺寸有无变化）；预提升高度及时间（150mm、12小时以上）；提升过程

22、中钢丝绳受力情况（受力是否均匀）；提升速度（控制在6m/h内）。 桁架液压提升试吊前检查工作表桁架液压提升试吊到位后检查工作表桁架液压提升前检查工作表提升至离设计标高800mm处检查工作表桁架液压提升到位后检查工作表6.材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。 表6 机 具 设 备 表 序号名 称规 格型 号设备单重数 量1液压泵源系统65KWYS-PP-602.5t2台2液压提升器180tYS-SJ-1801.2t6台3高压油管31.5MPa标准油管箱18箱4计算机控制系统32通道YS-CS-011套5传感器锚具、行程、油压6套6专用钢绞线17.80mm1860MPa6km

23、7对讲机摩托罗拉20台8激光测距仪徕卡1台 7.质量控制7.1质量标准钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001塔楼边柱砼垂直度控制在5mm内；7.2质量保证体系：成立以项目经理为组长，技术负责人、质检员、安全员、吊装组长参加的质量管理小组。施工中严格按ISO9001：2000体系标准进行施工管理，执行书面交接记录。项目经理全面负责吊装作业的指挥、协调和组员职责的落实质量；技术负责人进行方案的编制，专家组论证的修订、完善、审批，方案的交底；质检员负责实际操作过程的检查验收，执行方案的情况，意外情况回报；安全员负责操作人员安全措施的监督、检查、意外情况回报；吊装组长负责计算机系统、泵站系

24、统、油路系统、千斤顶系统的工作情况巡查。8.安全措施8.1所有施工人员均经专业培训合格。进入施工现场必须带好安全帽，高空作业必须系好安全带、穿防滑鞋。操作过程中的小型工具、螺栓等小型配件严禁在空中抛掷，必须放入工具袋中。8.2牛腿支承构件和连体桁架的提升吊点均进行受力验算，桁架内需进行临时支撑，满足承载力要求。8.3指挥联络信号明确通畅。所有人员服从统一指挥，发现问题立即汇报。8.4在各个提升点千斤顶周围用架子管搭成平台并配好护栏、防护网等，以保证人员的安全和方便管路的连接。8.5选择天气状况较好的时间进行提升作业，如在提升过程中遇雷电、下雨、5级以上大风天气时，应停止作业并使用手拉葫芦等方法

25、做临时锚固。8.6异常情况紧急报警：在每个吊点设臵有紧急停机按钮，一旦出现异常情况可实现全系统停机。8.7施工现场设臵警戒标志，提升期间严禁非操作人员进入作业现场，现场内用电线路、设备、洞口全部设臵防护并立牌警示。8.8各专业工种（起重工、电焊工、电工、指挥、架子工、测量员、塔吊司机等）均必须严格执行本工种安全操作规程。8.9所有设备在提升前均要进行保养、检查，千斤顶要经过保养清洗并经压力试验方可使用，提升前质量管理小组共同对整个提升系统进行全面检查，确认无误后方可进行提升操作。8.10钢绞线使用前进行细致的检查鉴定，确保无断丝和损伤。8.11大风应急预案：下吊点处，随桁架吊装内侧两榀桁架各跟

26、随1个5吨倒链共计4个，当吊装出现较大的风时，巡视及监测人员接到吊装总指挥命令，迅速用倒链将桁架固定到塔楼上，确保安全。9.环保措施9.1提升设备油管布臵部位垫好塑料薄膜，防止油管损坏时污染场地。9.2安装拆卸设备时做好防油泄露工作，避免泵系统油外溢。9.3焊接作业做好防护，防止焊渣乱溅，焊条头及时回收10.效益分析如果采用常规方案施工需要搭设脚手架，一方面脚手架的租赁、安拆费用较高；其次搭设大量脚手架的安全风险极大，最后大批钢管进场占用施工场地，会对正常施工产生不利影响；同时，由于在地面拼装、施工测量方便可靠，误差减小，施工精度和质量更为可靠。社会效益尤为显著。初步估计，采用本工法可降低成本

27、、节约费用约30%40%，节约工期1/31/4.11.应用实例重庆西永综合保税区监管大楼建设工程11.1 工程概况重庆西永综合保税区监管大楼建设工程为地下1层、地上19层，建筑总高度为100.8m，该建筑以地下室顶板作为结构的嵌固层，嵌固层以上结构分为办公主楼、办公裙房、报关大厅三个结构单元。办公主楼（图11.1）采用带有连体的巨型钢混凝土混合结构体系，转换桁架和顶部压顶桁架均位于两栋塔楼之间，为三榀格构式桁架结构，上下两组桁架之间的部分为框架结构，其中转换桁架高度为8.0m，宽度为16.4m，跨度为59.396m，顶标高为+65.220m，钢桁架材质均为Q345GJB，转换桁架总重量约为85

28、0吨。各结构单元的概况见表11.1。屋面层，标高98.4m压顶桁架层钢框架结构层标高57.4m转换桁架层（整体提升）核心筒内部钢结构图5.1 办公主楼结构图表5.1 结构概况表名称结构体系主要结构构件办公主楼巨型钢桁架混凝土筒体组合结构钢筋混凝土筒体、钢桁架钢框架、压型钢板组合楼板办公裙房框架剪力墙结构体系钢筋混凝土剪力墙、框架柱、梁板楼盖报关大厅钢筋混凝土框架结构体系钢筋混凝土柱、梁板楼盖11.2 提升吊点布置本工程转换桁架提升单元在整体提升过程中主要承受自重产生的竖向荷载，因此，提升吊点的设置以考虑结构的设计受力形式，尽量不改变结构原有受力体系为原则。用于安装液压提升器的上吊点设置于主体两

29、个筒体结构上，通过对转换桁架受力端点上方的原有钢梁进行加强，加强方式为将主要受力出原H型截面改为箱型截面，以满足提升过程中的受力要求，上吊点平面布置图见图11.2。根据提升上吊点的设置，下吊点分别垂直对应每一上吊点设置在待提升的桁架上端部。因此，本工程中最大提升单元共有6台液压提升器，在每台液压提升器处各设置一套同步传感器，用以测量提升过程中各台液压提升器的提升位移同步性，主控计算机根据这6个传感器的位移检测信号得到提升过程中的各端点上升值，构成“传感器计算机泵源控制阀提升器控制阀液压提升器转换桁架单元”的闭环系统，控制整个提升过程的同步性。图11.2 上吊点平面布置图11.3 提升吊点加固为

30、保证整体提升的顺利进行及桁架安装调整的方便性，下吊点位置的斜腹杆设置有后装段，在提升过程中若不采取措施，桁架端部的弦杆受力时为悬臂梁，提升过程中的挠度较大，因此需增加临时加固杆件将力传递至桁架腹杆上，以形成弦杆与腹杆同时受力的状态，保证弦杆在提升过程中变形不致过大而带来安全性问题及因对口误差导致高空安装困难的问题。另外，为了保证提升完成后能与已经安装完成的钢柱上牛腿顺利合拢与固接，必须保证所提升转换桁架端部弦杆间尺寸和上下弦杆间对角线尺寸，因此，还需增加上、下弦杆间临时支撑及交叉支撑。11.4 整体提升分析与计算11.4.1 整体提升工况本工程在整体提升过程中对提升同步性要求比较高，整体结构的

31、升差值控制在9mm以内，为充分考虑提升时的受力情况，作用在桁架上的荷载增加提升吊点重量，每个吊点增加(即0.8吨)荷载；另外还应增加水平防护结构重量，即为，转化为2-1轴和2-3轴下弦均布荷载。采用有限元软件对以下两个方面进行整体提升分析：结构同步提升工况下验算边界条件：A转换桁架的Z向由提升钢绞线约束，XY向施加适当的弹簧约束，弹簧刚度100N/mm。荷载：考虑自重荷载，荷载工况 DEAD，并考虑1.2的节点增大系数。动载系数：按照1.05考虑。荷载组合：强度DEAD；变形DEAD；提升的同步位移误差工况验算边界条件：提升下吊点处按照铰支座约束，对不同步点施加强制位移荷载。 荷载：自重DEA

32、D；同步误差荷载（吊点间高差9mm）BTB1, 荷载按活荷载设计值考虑。荷载组合：强度DEAD+BTB1；变形DEAD+BTB1。计算模型中下吊点加固杆件也一同加入模型，按照提升时的实际情况设置，分析模型如图11.3。图11.3 桁架分析模型11.4.2 整体提升分析通过有限元软件进行整体提升受力及稳定性分析，分析结果如下： 各吊点反力见图11.4及表11.2：图11.4 各吊点反力图表11.2 各吊点反力表提升吊点编号提升反力标准值（kN）114412143331545415505143561438 结构整体应力比见图11.5：图11.5 结构应力比结构最大应力比为0.295，安全余量较大，

33、满足提升过程中的结构安全性要求。结构整体变形如图11.6：图11.6 整体结构变形图结构最大变形为11.82mm，结构跨度约为54000mm，变形与跨度的比值为1/4569，满足规范规定的1/400的变形限值要求。结构的稳定性分析如下：第一阶失稳模态 第二阶失稳模态第三阶失稳模态 第四阶失稳模态第五阶失稳模态 第六阶失稳模态图11.7 结构各阶失稳模态结构开始失稳发生在下吊点处桁架侧向稳定交叉杆件上，各阶失稳的临界荷载安全系数如下表：表11.3 失稳临界荷载系数表结构的临界荷载安全系数最小值为27.3，大于规范最小5倍的稳定系数要求，结构的稳定性可以得到保证。通过对单点施加强制位移荷载9mm来

34、考虑提升过程中的升差影响：1）考虑到结构的对称性，可分为三种不同工况：BTB1(a)工况，施加位移荷载9mm BTB1(b)工况，施加位移荷载9mmBTB1(c)工况，施加位移荷载9mm图11.8 位移荷载工况2）支座反力BTB1(a)工况支座反力BTB1(b)工况支座反力BTB1(c)工况支座反力图11.9 各工况支座反力在各升差工况下，提升反力与正常情况下提升反力的比值如下：工况BTB1（吊点1）：2308/1441=1.60；工况BTB2（吊点3）：4404/1545=2.85；工况BTB3（吊点5）：2296/1438=1.60.实际提升时，通过控制提升器的压力来考虑提升过程中的升差值

35、。提升器的压力值取决于吊点荷载值，提升时已考虑系统压力差，压力值一般设置在1.2倍以内，亦即该点最大的提升力仅为同步提升力的1.2倍，当超出此范围时，计算机同步控制系统将发出超差报警，系统进入自锁状态，确保结构安全，因此，在控制提升器压力差值在一个较小范围内时，保证提升过程中各吊点升差远小于9mm，超过9mm的不同步位移在实际工程中不可能发生。3)应力比分布BTB1(a)工况，最大应力比0.296BTB1(b)工况，最大应力比0.310BTB1(c)工况，最大应力比0.300图11.10 各工况应力比每种工况下的最大应力比都小于1，结构受力满足要求。11.4.3 下吊点受力分析提升示意图见图1

36、1.11。将专用吊具焊接固定在桁架上弦端部形成提升下吊点，吊具材料采用Q345GJB,专用吊具作为整个桁架结构提升过程的传力构件，其受力与变形对整体提升的安全性与同步性控制影响相当大，因此，采用有限元软件对其主要受力面进行验算。采用正常提升时的最大吊点反力（增大系数为1.2时进入自锁状态）并考虑一定的安全系数（1.35）进行验算：1550kN1.21.35=2520kN；模型及计算结果见图11.12。图11.11 提升示意图图11.12 下吊点模型及分析结果由分析结果可知，吊具最大应力为238.28MPa，总变形为0.75mm，其受力与变形均满足提升要求。11.4.4 上吊点受力分析整体提升以

37、桁架结构上弦所在牛腿上方的H型钢梁加固后作为提升器支承点，加固方法为将规格为H600 4001828的H型钢梁在局部改为箱型构件，由于采用穿芯式液压提升器，故将箱型构件的端部加工为U型开口，其受力大小同下吊点，模型及计算结果如下：图11.13 上吊点模型及分析结果 由分析结果可知，上吊点提升器支承处最大应力为265.04MPa，变形最大值为0.73mm，其受力与变形均满足提升要求。11.4.5 提升平台受力分析提升平台的提升梁规格为H600 4001828，为保证受力性能，在提升梁与桁架上弦牛腿之间加设斜支撑缩短梁的悬臂长度，斜支撑规格为H400 4001832，其布置见图5.14，所有构件均

38、采用熔透焊接进行刚接，提升梁及桁架牛腿固定于筒体混凝土内，按固支计算，计算采用荷载为提升最大荷载1550kN，并考虑提升器、钢绞线及操作平台的自重共30kN，因此，提升平台所受最大荷载为1580kN。图11.14 提升平台示意图 采用SAP2000进行建模分析，其计算模型、应力比及变形见图11.15。 1.提升平台模型 2.提升平台应力比 3.提升平台变形图11.15 提升平台分析结果提升平台梁的最大应力比为0.335，考虑到提升梁固支端部有连接螺栓孔，故对梁净截面进行折减，按照90%的折减率，则最大应力比为0.335/0.9=0.372，应力比小于1，满足受力要求。提升梁的最大竖向变形为2.

39、2mm，其长度为2500mm，故变形与长度比为2.2/2500=1/1136，满足规范要求的1/200悬挑变形限值。斜支撑的最大应力比为0.476，应力比小于1，满足受力要求。提升平台梁变形监测提升平台梁作为提升器的支承构件，其提升过程中的变形情况直接关系到整个提升过程的安全，因此在桁架提升全过程中对提升平台的变形情况进行监测。以计算机模拟分析得出的各个提升吊点反力值为依据，对转换桁架单元进行分级加载，各吊点处的液压提升器缓慢分级增加，各吊点各阶段控制应力依次为吊点最大应力的20%、40%、60%、80%、90%、95%、100%，直至转换桁架单元全部脱离拼装胎架。在分级加载过程中，每一步分级

40、加载完毕，均应暂停并检查上吊点、下吊点结构、转换桁架等加载前后的变形情况以及主楼结构的稳定性等情况，一切正常情况下，继续下一步分级加载。当分级加载至转换桁架即将离开拼装胎架时，可能存在各点不同时离地，此时应降低提升速度，并密切观查各点离地情况，必要时做“单点动”提升。各吊点所在提升平台分级加载过程中的竖向变形监测情况见图5.16，提升平台在提升过程中的竖向变形情况见图5.17。图11.16 提升平台加载竖向变形趋势图（1）图11.17 提升平台提升竖向变形趋势图（2）在提升过程中的竖向变形监测值均大于计算机模拟分析结果，其原因在于钢结构受温度影响较大，提升过程历时长，受太阳照射后钢结构变形较大

41、，另外，测量仪器也不可避免的有仪器误差与人工误差。但其最大测量变形值为6mm，其变形与长度比为6/2500=1/417，满足规范要求的悬挑变形限值，结构安全。提升平台翼缘焊缝强度验算因提升平台的斜支撑焊缝处于标高+65.400m与69.600m的高空，焊接施工空间有限，焊接操作难度大，焊接质量难以保证达到设计要求的二级焊缝质量要求，因此，为保证支撑结构的安全，对斜支撑进行加强以增大焊缝面积，在原H4003001820的斜支撑翼缘上焊接18mm厚的Q345钢板，构件截面及焊缝计算简图见图5.18，斜支撑与提升平台的焊接翼缘板采用熔透型坡口焊缝，腹板采用角焊缝焊缝尺寸大小hf=14mm，焊缝质量等

42、级为3级。 图11.18 提升平台翼缘焊缝强度验算简图对所作用荷载取1.2的增大系数，由上图可知：N=1.21580=1896；M=1.215800.305=578.25； =35280；=4993605；查钢结构设计手册知：=250，=295。焊缝截面最大压应力：；故=295；焊缝截面最大拉应力：；故=250；则焊缝强度满足要求。11.5 整体提升施工11.5.1 施工准备及检查提升器临时固定液压提升器利用塔吊直接安装在提升平台上，安装到位后，利用临时固定板固定，临时固定板现场图片见图11.19。图11.19 临时固定板导向架制作及安装在液压提升器提升或下降过程中，其顶部必须预留长出的钢绞线

43、，如果预留的钢绞线过多，对于提升或下降过程中钢绞线的运行及液压提升器天锚、上锚的锁定及打开有较大影响，所以每台液压提升器必须事先配置好导向架，方便其顶部预留过多钢绞线的导出顺畅，多余的钢绞线可沿提升平台自由向后、向下疏导。导向架安装于液压提升器上方，导向架的导出方向以方便安装油管、传感器和不影响钢绞线自由下坠为原则。导向架横梁离天锚高约1.52米，偏离液压提升器中心510cm为宜。专用地锚的安装每一台液压提升器对应一套专用地锚结构，地锚结构安装在提升下吊点专用吊具的内部，要求每套地锚与其正上方的液压提升器、提升吊点结构开孔垂直对应、同心安装。钢绞线的安装本工程中，最大单根钢绞线长度约72m，共

44、有6台液压提升器，总用量为72根钢绞线。穿钢绞线采取由下至上穿法，即从液压提升器底部穿入至顶部穿出，应尽量使每束钢绞线底部持平，穿好的钢绞线上端通过夹头和锚片固定。待液压提升器钢绞线安装完毕后，再将钢绞线束的下端穿入正下方对应的下吊点地锚结构内，调整好后锁定。每台液压提升器顶部预留的钢绞线应沿导向架朝预定方向疏导。结构的检查1）桁架检查桁架外形尺寸的允许偏差应符合钢结构工程施工质量及验收规范的规定，桁架的预拱度应在6012mm范围内。安装接口处误差要求如下：a桁架每端端部任意两根弦杆间距离误差为3mm；b任意上下两层弦杆间的对角线误差为H/2000，且不应大于5mm；c桁架端部上述两项弦杆间误

45、差值，应同与之对接的钢骨柱牛腿的端部相应距离相配合，任意一根弦杆接口截面错位不大于2mm。2）桁架与钢柱牛腿间关系的测量检查a上部钢柱牛腿端口位置的复测桁架整体提升前，应采用全站仪复核已安装完成的标高为+57.400m、+65.400m层标高的钢柱牛腿端部并做好记录：记录下每个牛腿端部上翼缘的轴线、标高及两个筒体间相对应牛腿间的实际距离。对牛腿的复测至少应由2组人以上进行，并对复测结果进行分析对比，如有较大的差别，则应重新进行复核，直至找出误差大的原因。对相关数据进行分析与计算，分别得出：（1）同一筒体内部同一标高层3个牛腿间的实际距离、轴线偏移情况、标高误差情况；（2）同一筒体内部两个标高层

46、牛腿之间的高度误差、标高误差以及上下层牛腿端部之间对角线误差等情况；（3）两个筒体间钢骨柱牛腿端部之间的实际距离。b转换桁架端口位置的复测采用经纬仪、水平仪及钢卷尺等测量仪器和工具对桁架端部弦杆间上下、左右间位置关系（距离）等进行测量，并做好记录。c测量结果的对比处理对桁架端口位置的测量数据和钢柱牛腿端口位置的测量数据进行对比分析，看桁架端口是否能与钢柱牛腿端口相匹配,否则应采取措施解决。设备的检查及调试1）调试前的检查工作a提升临时措施结构状态检查；b设备电气、油管、节点的检查；c提升结构临时固定措施是否拆除；d将提升过程可能产生影响的障碍物清除。2）系统调试液压系统安装完成后，按下列步骤进

47、行调试：a检查液压泵站上所有阀或油管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态；b检查液压泵站控制柜与液压提升器之间电源线、通讯电缆的连接是否正确；c检查液压泵站与液压提升器主油缸之间的油管连接是否正确；d系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确；e在液压泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和液压提升器编号是否对应；f检查行程传感器，使就地控制盒中相应的信号灯发讯；g操作前检查：启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压提升器主油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸。11.5.2 试提升待液压系统设备检测无误后开始试提升。计算确定液压提升器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，95%，100%。转换桁架在刚开始有移动时暂停作业，保持液压设备系统压力。对液压提升器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能开始正式提升。11.5.3 正式提升