大跨度钢网架提升施工技术分析

【摘要】结合某建筑钢结构网架工程，
从钢网架吊装方案选取、吊装分区、吊装
顺序、吊装机械行走区域、吊装前机械部署、
工程吊装方案、卸荷技术等方面详细介绍
了 2 台 1000t 起重机提升跨度近百米的钢
网架施工技术，特别是在工程吊装方案中
对吊装前准备工作、吊装流程、钢丝绳及
绳扣验算等关键技术和数据做了详细阐述。
同时引用了大量的实践数据证明大跨度钢
网架采用该技术后在连接过程中及提升后
变形都在规范允许范围内。
【关键词】钢结构；网架；起重机；提升；
施工技术
1、工程概况
某建筑钢结构网架焊接球节点为八坡
双层折板型网架结构，平面投影为四轴对
称图形，尺寸为 116.4m×116.4m，大坡起
坡 18°，小坡起坡 15°，矢高 14.8m，网
架厚度 3m。钢结构网架支撑在 60 根混
凝土柱上，南北方向为单排支座，东西方
向为双排支座，支座选用单向和双向活动
抗震球形钢支座。网架长跨 92.4m，短跨
75.6m，悬挑 10m，钢网架结构上平标高
39.75m。
钢 结 构 网 架 杆 件 采 用 φ76×3.5，
φ102×4.5，φ325×12，φ377×16，
φ426×20 等 ；球 节 点 采 用 WS200×8，
WS450×18，WSR550×22，WSR650×25，
WSR750×35 等。钢网架结构如图 1 所示。
图1 钢网架
2、工程特点和难点
1）网架跨度大，本工程网架跨度近
100m，吊装难度大。
2）构件重本工程整个网架总重近
2000t，即使分区后，最重的也有 380t，这
在常见的钢结构吊装中算是较重的。
3）工期紧本工程结构工期要求仅有 3
个月，土建工程和钢结构不能交叉作业，
只能同时施工，在场外预制好钢网架后通
过吊装方法就位才能满足工期要求。
4）高度高本工程钢网架就位后结构标
高达到 39.75m，这比一般的钢网架吊装高
度高得多。
5）梯形变截面网架本工程网架为梯形
变截面，这给吊装工程增加了很多难度。
6）网架杆件、球节点规格大本工程钢
网架杆最大为 φ426×20，球节点最大为
WSR750×35，从规格上看，都比常规的钢
网架杆件和球节点大很多。
3、钢网架吊装方案
目前常规的钢网架安装技术，主要有
钢网架的滑移、顶升、高空散装、起重设
备的吊装等，吊装主要以单机吊装为主，
也有双机抬吊的，但起重机的吨位均不是
很大，在本工程中，因为钢网架要与土建
工程同时施工，钢网架只能在场外预制，
但同时钢网架的质量大、起吊高度高、构
件重，加上又是梯形变截面，网架杆件、
球节点规格又比较大，通过 20 余次的模拟
试算，详尽模拟了各种施工工况以及结构
在吊装、就位、连接过程中的变形、应力
情况，最终形成了 1000t 双机抬吊才可以满
足施工工况的技术方案。本技术解决了吊
装过程中出现的网架杆件应力比过大、双
机抬吊中出现的夺杆现象和吊具长短的误
差等对吊装的影响，可以满足施工要求。
4、吊装分区和吊装顺序
本技术考虑到拼装的安全和稳定将北
区分为 5 个吊装分区，然后将倾斜的屋架
放平拼装，解决了拼装过程中架体失稳的
问题。网架拼装分为 13 区，安装顺序如图
2 所示。
图2 安装顺序
5、吊装机械行走区域
根据吊装机械行走路线确定起重机行
车区域，此区域铺设道路，使得地基承
载力达到 170kN/m 2 。起重机行走时铺设
2.3m×6m 的路基箱，横向布置，每块路
基箱承受荷载为 1130kN，对地面压强为
94kN/m 2 ，小于场地地基承载力 177kN/m 2 。
6、吊装前机械部署
在施工现场，经计算，网架经起重机
吊起后最近的行走距离为 35m，最远为
105m，双机抬升最好采用同一厂家的同一
型号的 2 台塔式起重机进行吊装，但调查
发现不容实现，最终选用同一厂家型号分
别为 CC5800 和 XGC15000 的 2 台起重机。
型号 CC5800，XGC15000 履带式起重机起
重工况均为 ：主臂固定角度 85°，75°，
主臂长 54m，副臂长 36m。
7、吊装技术
7.1 吊装前准备工作
7.1.1 各区杆件调整
调整时机 ：①各区网架吊装状态 ；②
吊装就位时 ；③逐渐连成整体的过程中 ；
④卸荷过程中，杆件应力比超过 0.75 须增
大截面进行调整 ；相邻弦杆截面级差较大
时进行调整。根据上述原则通过计算和杆
件甄别，需调整杆件数量为 86 根。
7.1.2 临时支撑的布设
1）施工中共设置 19 组临时支撑，其
中 15 组格构式支撑，由 4 根 φ325×10 的
钢管组成，截面尺寸 2.8m×2.8m，最高
35m，另外 4 根为单根 φ630×10 钢管。临
时支撑布置后在四面拉紧缆风绳，支撑布
置如图 3 所示。
图3 支撑布置
2）现场对临时支撑进行临时加固可满
足承载力要求。
3）对格构式临时支撑进行了验算，满
足要求。
7.1.3 现场拼装质量再检测
1）所有焊缝进行重新检测。
2）重新检查需调整杆件的管径大小。
3）检查临时支撑连接节点，保证其连
接牢固。

安装前在支座位置设置止滑钢板，各
吊装分区安装时与支座节点连接，防止网
架在水平力作用下产生滑动。
7.2 吊装流程
1）根据事先设计好的吊点位置进行锁
扣准备。
2）各区网架先锁好下部吊点，再锁上
部吊点。
3）采用仪器检测，预防构件变形，做
好试吊前准备。
4）现场由 1 名总指挥全面负责、控制
起吊过程，一旦发现问题，及时向上级主
管领导汇报。同时，现场还需配备 4 名副
指挥，4 名副指挥所站位置为：建筑物上部，
大部件两侧各站 1 名，两部大型起重机司
机驾驶室各站 1 名，一旦发现问题，及时
向现场中央总指挥报告，做到现场全方位
控制。2 名站在司机驾驶室副指挥还需进行
设备行走、路基箱倒运等准备工作。
5）起吊构件分为 8 个步骤，当每部起
重机吨位表分别达到 80，120，150，160，
170，180，185，190t 起 重 量 时（ 每 一 个
吨位代表一个步骤），由施工人员进行全方
位检测，包括锁具、路基检测，设备工况
检测，杆件变化情况等，每次检测时间为
20 ～ 30min，达到万无一失，为起吊构件
做好准备。起吊过程中，各个起重机必须
及时听从总指挥信号，精神高度集中。以
上步骤为试吊过程。
6）当构件距离胎具 30cm 时停止吊装，
持荷 1h 观察焊缝应力比较大杆件的情况，
测量网架位移及变形，符合要求后进行下
一步吊装或起重机行走试验。
网架吊装需行走时，进行起重机行走
1m 试验。东侧起重机开始向前行走，西侧
起重机不动，行走 0.5m 时停车，检测构件
行走变化，检测后，西侧起重机开始向前
行走，东侧起重机不动，行走 0.5m 后停车，
再进行一次构件行走变化的检测，最后两
部起重机同时行走 0.5m，再次对构件行走
变化进行检测，检测完毕后，两车同时行走。
7） 当构件行走至建筑物附近时，两部
起重机做好同时起落钩的准备工作。
8）两部起重机同时起钩，提升构件
5m，检测无误后再降低构件 5m，再次检测。
以上为提升构件试验。将构件提升至建筑
物高度（2 名副指挥的位置）后，总指挥全
面观察构件及构件位置情况，同时 2 名副
指挥检查构件情况，发现问题，及时向总
指挥报告。检查无误后，由总指挥发出指令，
进行行走。
9）行走至构件就位位置后，保持起重
机变幅不动，左右甩杆将构件垂直方向就
位，缓慢落钩，同时利用起重机吨位表控
制构件吨位，到达安全部位，临时支撑发
挥作用。对构件进行找正，根据起重机吨
位表，当构件质量占每部起重机起重构件
质量的 50% 时，起重机熄火断电，对构件
进行焊接。
以上吊装构件过程，严格按照经过研
究制定的方案执行，所有参加人员必须具
备高度的责任心，严格按照起重工的操作
规范进行操作，听从总指挥信号统一调度，
上下交接清楚、及时，保证吊装工作的顺
利完成。
7.3 钢丝绳及绳扣验算
工程吊装中使用全新 6×37+NF、直
径 65mm 钢丝绳，吊装时钢丝绳拉力最
大 400kN，安全系数 5，此时最小破断拉
力 2100kN，允许拉力 420kN。根据钢丝
绳最大拉力 400kN，采用 6 倍安全系数的
550kN 弓形绳扣保证结构吊装安全。
7.4 各区吊装分析
1）1 区吊装过程及工况分析 1 区网架
长 96.822m，宽 33.731m，吊装总负荷约
3840kN，采用双 1000t 履带式起重机吊装，
每台履带式起重机负责 8 个吊点，8 个吊点
采用 4 根直径 65mm 钢丝绳连接，连接方
式为 1 和 3 一根绳，2 和 4 一根绳，5 和 7
一根绳，6 和 8 一根绳，如图 4 所示。
图4 钢丝绳连接方式
1 区网架拼装区起吊后，由 2 台 1000t
履带式起重机平移至安装位置进行安装。1
区吊装立面如图 5 所示。
图5 1区吊装立面
2）1 区吊装变形、应力分析 ：1 区吊
装中竖向变形最大值 23mm，水平向最大值
6mm，满足安装精度的要求。
3）1 区飞钩后变形、应力分析 ：1 区
网架安装就位飞钩后，竖向最大变形 5mm，
水平最大位移 1mm，满足网架安装精度要
求 ；内力分析 ：1 区网架飞钩后，4 根杆件
应力比超过 0.75，最大应力比 0.77，调整
截面后所有杆件应力比＜ 0.75，满足要求。
4） 同样对 2，3，4，5，6，7，8 区吊
装进行分析，满足要求。7.5 各区连接过程
中结构变形、应力分析
对 1 区 +2 区，1 区 +2 区 +3 区，1 区
+2 区 +3 区 +4 区，1 区 +2 区 +3 区 +4 区
+51 区，1 区 +2 区 +3 区 +4 区 +51 区 +52 区，
1 区 +2 区 +3 区 +4 区 +51 区 +52 区 +6 区，
1 区 +2 区 +3 区 +4 区 +51 区 +52 区 +6 区
+71 区，1 区 +2 区 +3 区 +4 区 +51 区 +52
区 +6 区 +71 区 +72 区，1 区 +2 区 +3 区 +4
区 +51 区 +52 区 +6 区 +71 区 +72 区 +8 区
结构变形、应力等进行了分析，满足要求。
例如对 8 区位移分析 ：8 区网架安装就位飞
钩后，所有网架安装完毕成为整体受力结
构，此时网架最大变形 4mm，满足网架安
装精度要求 ；内力分析 ：最大值为 111kN，
最大应力比 0.73 ＜ 0.75，满足要求。
8、卸荷技术
1）临时支撑卸荷顺序本工程由于四周
为 18°倾斜网架，如果先卸荷内部支撑会
造成支顶倾斜网架的支撑水平力过大（单
支撑 300kN），若先卸荷倾斜处临时支撑
也会造成中间支撑竖向力过大（单支撑
77kN），经反复比较论证后采用倾斜网架处
临时支撑和中间临时支撑进行交替卸荷的
技术。
2）荷载转换施工要点①施工前检查千
斤顶、网架支顶节点标高等，在千斤顶上
做出设计值下挠变形的量程，以供施工人
员控制。②荷载转换施工中设总指挥和分
指挥，分区把关，整个转换过程在总指挥
的统一调度下进行。施工过程中操作人员
发现问题立即上报分指挥，由分指挥上报
总指挥，总指挥统一处理。③每次卸荷后
对各点的卸荷结果进行记录，反馈至工程
技术人员，技术人员对实际结构的卸荷状
态进行分析，如符合预期则进行下一步卸
荷，如不符合再重新进行计算，根据实际
情况制定下一步卸荷方案。④千斤顶卸荷
时，每次下降量≤ 10mm，间隔≥ 30min，以
确保杆件之间内力的调整与重分布。⑤ 8
个临时支撑监控下挠变形如果发现超出设
计值 15%，立刻停止卸荷施工，查明并解
决问题后，方可继续施工。
9、结语
因工程量较大，采用此技术该建筑钢
网架 2 个月才完成吊装及卸荷，自 8 月完
工以来，严格按照《钢结构工程施工质量
验收规范》GB50205—2001 的要求对钢网
架的挠度值、支座的中心偏移、周边支撑
网架相邻支座高差、支座最大高差等数据
进行了实测实量，结果均满足规范要求，
吊装取得圆满成功。
参考文献
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