某總裝車間網架整體提升技術探析

盤洪玉 （長江精工鋼結構（集團）股份有限公司，安徽 六安 237161）

0 前言

某總裝車間南北總長432.48m，東西向總寬144.48m，建筑面積58777.19㎡。主要負責汽車的內飾、部件裝配、底盤裝配、總裝配、整車性能檢測、調試及返修等工作。

總裝車間屋蓋為網架結構，平面軸網為1～19軸交A～G軸，平面尺寸為432.48m×144.48m，在 7軸和 13軸出設置伸縮縫。主體屋蓋方案設計采用正放四角錐雙層網架結構，節點采用螺栓球（局部焊接球）形式。其中焊接空心球最大截面為WSR6022；螺栓球最大截面為BS300。支承形式為下弦層多點支承，支承點最大跨度為32m，支座形式選用平板壓力支撐，支座底標高為9.600m。

1 鋼結構安裝的重難點

①總裝車間網架平面尺寸144m×128m、144m×128m、144m×128m，跨度24m×24m、24m×28m，網格4m×4m。網架總重量約2300t。工期相較短，在較短的工期里需要完成的工程量相對較多。因此鋼屋蓋安裝方案的選擇是工期目標能否按時完成的重要影響因素。

②每片網架分為兩個區片進行提升，每個區片配置24組提升架。每組提升架頂端配4只電動葫蘆，如何使每個提升點提升速度協調同步是鋼屋蓋整體提升的重難點。

③單個區片網架的提升面積約為9216m2，提升高度超過 9.6m，提升點距離最大為20m。在網架提升的全過程中，如何對桿件應力及結構變形的實時監控是本工程的重難點之一。

④網架卸載過程是使屋蓋網架緩慢協同空間受力的過程，此間，網架結構發生較大的內力重分布，并逐漸過渡到設計狀態，因此，網架卸載工作至關重要。確定合理的卸載順序和正確的卸載措施以確保網架安全落位是本工程的重難點。

2 總裝車間網架提升施工技術

2.1 總裝車間網架施工方案的選擇

本工程網架面積較大，項目場地較為平整。結合本工程的特點。綜合分析各種施工方案對工程的工期、質量、安全和造價的影響。最終選定采用網架地面拼裝整體提升的施工技術。本施工技術的主要優點有：與采用高空散拼的施工方案對比，避免搭建滿堂腳手架和高空操作平臺，且高空散拼大大增加的工人的施工安全的隱患；與采用機械分片吊裝的施工方案對比，整體提升方案受力狀態較為合理，且最大限度的較少了在空中操作的部分。

2.2 網架提升方案施工工藝流程

施工準備→放線定位→擱置下弦球→調整下弦球標高→組裝下弦→組裝上弦、腹桿→檢查→校正→焊接→無損檢測→補漆→驗收→提升→補桿→焊接→無損檢測→補漆→最終驗收

①在施工現場進行初步放線，確定每個交叉點的地面上的相應位置，用磚找平。

②拼裝順序：依據施工圖紙，每個區從邊軸線起步，起步完成后向三個方向擴展拼裝，拼裝完成后進行提升。

③校核：拼裝結束后復核尺寸，縱橫向長度不得超過L/2000且不大于±30mm。

④終焊：焊接順序與拼裝順序相同。

⑤驗收：檢查軸線尺寸，誤差在規范允許范圍內即可準備整體提升網架。

2.3 網架的拼裝過程

2.3.1 網架構件的分類及吊裝

針對網架安裝進度計劃，將安裝時所需的焊接球及螺栓球，構件分批劃分出來，在地面拼裝成小的椎體單元，安裝時利用汽車吊吊至網架安裝面施工。

2.3.2 拼裝順序及方法

為確保拼裝精度，網架拼裝應按照由中間向四周擴散方案進行拼裝，拼裝過程應嚴格遵循“小拼→中拼→大拼”的原則進行。拼裝應從中間開始，向兩邊對稱進行。先組裝成小立體單元。組裝順序：下弦鋼球→下弦桿→上弦鋼球→斜腹桿→上弦桿，然后依上述順序向兩邊對稱安裝。

安裝順序表如表1。

2.4 網架整體提升

圖1 地面拼裝完成后

表1

表2

總裝車間按照7軸和13軸伸縮縫位置將屋面分成三個區，1-7軸為W J-1，7-13軸為 W J-2，13-19軸為W J-3，每個區又均分成兩片網架進行提升。以1-7軸屋面網架W J-1為例進行說明，W J-1分為1-4軸和4-7軸兩片進行吊裝，每片網架設置24組提升架。首先在拼裝區域內將網架拼裝焊接成整體，網架拼裝完成后，開始整體提升網架，提升50～100㎝后靜置12小時，觀察各部位受力狀況，特別是提升架底部、捆綁繩索位置網架是否有變形等，確認后繼續提升至預定標高(比預埋件支座位置高50～100mm)，在提升時及時檢查各點的提升速度，確保網架提升的同步性，為保證網架提升的同步性，本工程采用電動葫蘆集成系統進行控制，該系統可將所有電動倒鏈集成到一個控制箱控制，從而保證提升時受力的安全性及同步性；水平移動網架至柱頂上方，然后將網架輕輕落在柱頂上，焊接支座，至此網架安裝完成。

網架提升施工的流程如表2所示。

2.5 網架整體提升仿真模擬

本工程采用電動葫蘆集成系統進行控制。但是由于網架提升面積比較大，提升點較多，如何保證提升時受力的安全性及同步性是本工程重點。

由于在各個提升點位置處的桿件不盡相同，且在提升過程中的各個桿件的受力情況亦未可知。故有必要進行仿真模擬分析。本工程擬采用m idas Gen程序進行施工階段有限元分析。網架桿件采用梁單元進行建模。網架提升計算模型如圖2。

2.5.1 網架仿真分析

①sLCB1荷載組合下，各提升點的反力：圖 3（單位：kN）,其中提升點最大的反力為187kN。

圖2 WJ-1仿真計算模型

圖3 提升點反力圖

圖4 提升過程的變形

②提升過程中網架的變形：圖四（單位：mm），其中最大變形為 6.4mm。

③網架綜合應力比：表3（網架主要桿件的最大應力比）。

由表3可知各桿件替換以后綜合應力比均小于1，最大應力均小于設計強度，故滿足提升要求。

2.6 網架提升過程中的技術要求

網架提升分為試提升和正式提升兩個階段，必須先對吊具進行仔細的檢查確定無誤后方可進行提升。在提升時，網架離開組裝平臺50～100cm為第一階段，現場兩名副指揮應認真檢查提升架的受力狀況，檢查提升架地基是否有下沉現象，提升用的倒鏈受力是否均勻，纜風繩與提升架的連接卡扣是否有松動現象等。同時，應檢查網架邊緣與混凝土結構是否有相碰的地方，若存在相碰的地方應及時采用水平向倒鏈進行調整，調整完成后才能繼續向上提升。

表3

在第一步試提升成功后，應觀察12小時，對吊具及網架的受力情況進行詳細的檢查，確定沒有問題后方可進行正式提升。

第二步的正式提升以50cm為一階段，檢查員要隨時檢查網架以及提升架的受力狀況，并隨時進行調整。

網架提升時要保證做到同步，通過觀察控制箱集成系統電子顯示屏查看各吊點的提升速度，嚴格控制各吊點之間的高差不能過大。

為保證網架提升的平衡，所有電動葫蘆集成到一個控制器，保證所有吊點同步提升。同時，應在每一組提升架上設置刻度，并在網架上懸掛線錘，觀察網架提升的速度，以控制網架提升的統一。

網架在提升到設計的標高后，必須將所有吊點組銷死，防止在高空對接中吊點松動。

網架吊裝就位后，進行網架初調，初調后方能進行下道工序的安裝及焊接。

網架分片位置高空補裝，利用25t汽車吊進行高空散裝，由中心向兩邊同時進行。

網架整體焊接結束后，對網架進行調整就位，將網架落實并固定在支座上。

提升控制測量：由于鋼結構網架分片提升，此部分的測量要與提升密切配合，在提升過程中，由于提升架位置固定，以提升架的位置作為鋼結構網架水平位置控制的參照點，時刻監測網架桿件與提升架的水平距離，防止網架的水平位置產生過大偏差。同時，在提升架上固定標尺作為網架提升高程控制的依據，如提升過程中某一提升架處提升速度產生了較大偏差，必須及時予以糾正。

提升過程的監測：作用是驗證設計的合理性及結構和安裝過程的安全性，其特點監測精度高，需進行精密變形監測。采用全站儀對鋼結構網架進行三維變形觀測。變形監測的目的是為了及時反映出被監測物體的實時狀態，預測其發展趨勢，為相關操作人員提拱信息反饋，確保鋼結構網架在施工過程的安全性。

3 結論

本工程總裝車間網架的提升方案大大縮短了施工工期，保證工程能在合同期限內完成施工。同時也最大限度的減少了網架在高空拼裝的部分，降低了工人在高空作業時的安全隱患。本文結合工程場地條件、施工措施，并從施工工期和施工安全等對維度進行比較分析，最后對網架拼裝和網架提升過程的技術措施進行了闡述，可為類似工程提供。