大跨度剧院屋架整体顶升施工方法

魏志永 杨璐 赵天宇

大元建业集团股份有限公司 河北沧州 061000

【摘 要】本文以大跨度剧院膜结构屋架为例，介绍了整体安装、顶升技术在钢结构屋架整体提升改造中的成功应用。 【关键词】整体顶升；钢结构屋架；液压同步千斤顶

1 工程概况 　　某大剧院工程作为国际杂技大剧院项目，作为省重点项目，可容纳观众达到1600人。主要表演项目之一空中飞人的绳索与屋顶结构连接，表演舞台在中央位置，建筑平面为一个三层圆形钢构屋顶，支座标高13.673米，建筑总高度为43米, 顶升部分第一层跨度40米。结构柱为28根圆形钢柱，屋顶钢结构构件为圆形构件焊接和栓接。

本工程主结构采用管桁架结构形式，结构为弧形，曲度大，结构杆件多样。第一层直径达到40米，第二层直径30米。采用常规作法，搭设脚手架高度超过50米，对架体的稳定性和承载力要求很高，安全隐患大，施工成本的增加。高空作业伴随风荷载增大，安装和吊装难度随之增大，顶升到设计高度。水平方向的平整度控制是一个关键因素，直接影响整体结构与立柱的安装精度。另一个原因工期紧张给施工增加很大难度。采用拼装完成整体吊装，吊装机械要求型号大，场地狭小不利于支设，吊升过程容易发生晃动，安全隐患大，对安装过程增加难度。通过对比整体顶升方案优于传统方案。

2 整体提升工艺 本工程主要施工方法为：在投影位拼装中心区域部分构件，逐步安装完成二、三层构件；预顶升完成，对构件进行垂直顶升。利用吊车补装外圈构件，直至安装、焊接完成。屋顶建筑高度为26米，顶升重量300吨（中间三层主桁架部分），顶升高度17米。千斤顶采用DS770，行程0.77米，1.0米×1.0米标准柱，该结构采用28根圆柱支撑整个屋顶结构，为了在顶升过程中达到平衡稳定，采用对称，每隔一个轴一个顶点，采用14个顶升点顶升。在33节标准节（25.4米）高度的情况下，承载力可达72吨，合计承载能力1008吨。

3 工艺流程 施工准备→投影位拼装中心钢构→安装顶升设备→把中间区域钢构顶升略高于设计标高→补充安装外延部分结构→调整轴线位置、安装支座附件→预卸载→测量整体挠度及安装偏差→节点防腐补漆→拆除顶升设备→结构分部验收。

4、主要顶升施工要点 A、在地面安装底层钢构，每个主节点采用工字钢做临时支撑，基坑内四组顶升设备适当时间布置；底层钢构安装完成，加设另外9个临时顶升点。

B、通过计算使用14组顶升设备，其中5组770型（正式顶升使用），9组过渡顶升设备（小行程液压油缸，行程80MM），其它临时支撑按需布置。 C、初始顶升，使桁架底部离地1.6米，置换大油缸（770型）。 D、正式顶升前，调整桁架的轴线位置及整体的平衡；顶升过程中，调整顶升架的垂直度。

E、由于本工程空间结构复杂测量定位难度大，使用全站仪测量操人员在构件上方架设棱镜困难，采用反光片代替棱镜。施工人员能方便的读取数据。 F、操作人员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顶升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。相邻顶点高差超过2mm，信息系统及时将信息反馈于电脑，电脑系统自动报警，人为控制电脑进行整体调平。 各支点顶升观测数据如表

通过数据分析得出如下表

G、顶升到设计标高停止顶升，各轴线与圆柱安装连接完毕，进行卸载，通过计算机控制液压系统，先卸载20%，观察5分钟后再将剩余卸载完毕。卸载完毕通过观测，整个顶升过程达到了预期效果，提高了安装的精确度。

4 顶升同步质量控制措施 　　钢结构的设计和结构外形尺寸的保证：屋面结构呈弧形，线条复杂，没有特定规律，保证钢结构外形曲线平滑是本工程的关键控制点之一，并且钢架的高空原位拼装难度大，拼装精度要求高，吊装安装螺栓孔就位是关键，做好过程测量控制至关重要。在吊装过程中尤其要控制稳定性。

（1）技术人员通过计算机控制整个顶升过程，电脑与液压顶升泵程序连接保证每个液压系统的配置参数一致；液压系统为液压千斤顶提供动力，并执行计算机控制系统发出指令。数据传感系统提供顶升过程中数据的测量和收集，并同步传输到电脑终端。电脑终端通过反馈的数据分析实现提示或报警功能。 （2）支座的标高的调整用精密水准仪进行控制。整体标高控制在±2mm范围内。测量控制点定位在支座点的上表面，保证支座标高位置和水平位置符合设计和规范要求。 根据以上要求，制定如下的控制方法： （1）结构构件的监测以构件中心线为基准点进行监测。每个节点准确坐标点按照设计院提供的图纸用全站仪进行定位。 （2）在计算机的控制下，其余液压顶升器分别以各自的位移量来跟踪对比，根据两点间位移量之差进行动态调整，保证各点在顶升过程中始终保持同步。 液压泵源系统为液压顶升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。 顶升系统由顶升支架、液压顶升千斤顶、顶升链接杆、液压泵站、PLC控制总台等组成，每台液压泵站控制一台顶升千斤顶，PLC总控制台通过每台千斤顶上的位移传感器控制着该油路电磁阀的开通或关闭，通过泵站上的油压表读取该路的油压，从而换算出该路顶升力值，千斤顶安装在顶升支架的底部对角线交点上，通过顶升架、连接螺栓和销钉将千斤顶和顶升支架连接在一起。顶升过程中，经过上、下托架受力置换，液压油缸上行，交替加设标准节。 5 安全措施

（1）施工前，对所有顶升设备进行校验检测达到使用要求。

（2）配备专职电工检查各电线路是否正常，严禁带电作业及无证人员上岗。

（3）现场配备专职安全员旁站，顶升区域内不予许有人员。

（4）每个节点处设一根缆风绳，避免大风天气对屋架结构造成破坏。

6 结束 液压整体顶升技术的主要特点是对原结构破坏很小，安装风险隐患控制在最小，且工期短造价低,降低人工及物资成本10%以上，效果较为显著。本次工程的成功实施，获得业主的一致好评，提高了施工安全的整体性，节省了工期，提高了安装精度。对施工安全和质量提升取得很好的效果，并为同类工程的施工起到很好的借鉴作用。 参考文献： [1] 周国军. 现代大跨度钢结构施工技术研究[J]. 科技风,2018(17):111.

[2] 朱敬东. 大跨度体育场馆钢结构施工技术的研究[J]. 智能城市,2018,4(14):54-55.