网壳结构折叠展开式整体提升施工工法适用范围

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》适用于单层柱面网壳、多层柱面网壳、单层折板网壳、多层折板网壳、球面网壳等易于形成直线形铰线的空间网格结构。

网壳结构折叠展开式整体提升施工工法工艺原理

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》的工艺原理叙述如下：

先将网壳去掉部分杆件，使一个静定结构变成一个可以运动的机构，这样就可以将网壳结构在地面折叠起来，最大限度地降低安装高度；然后将折叠的网壳提升到设计高度；最后补装抽掉的杆件，机构又变成静定的结构。因此，整个施工过程是一个由结构→机构→结构的变化过程。见图1所示。

网壳结构折叠展开式整体提升施工工法施工工艺

• 工艺流程

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》的工艺流程见图2所示。

• 操作要点

使用《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》需要注意的施工要点有：

一、在结构适当位置设置多道铰线，将结构分成多个区域，各个区域之间的部分构件暂时不安装，区域之间用单向活动铰相连，支座也使用单向活动铰支座。铰线方向为沿柱面的母线方向，铰线将柱面网壳跨度方向分成若干块，铰线上布置若干可转动铰接点，可转动节点将相邻网壳联系在一起，每块网壳在提升过程中作刚体运动。铰线的数量通常可以选择6条，这样网壳分成了5块，铰线的位置确定宜以分解后每块网壳尽可能贴近地面为原则。铰线上铰接点数可以根据网壳结构纵向长度确定，长度长则需要多设置铰接点，在保证铰接处构件强度的基础上，尽量减少铰接点的数目，因为铰节点数量少易于结构整体活动。通常一条铰线上的铰节点可以设置3~5个。见图3所示。

二、铰线位置确定后，应对机构进行施工阶段验算，验算内容包括：

1.匀速提升状态机构受力分析；

2.冲击荷载作用下机构动力响应分析；

3.提升过程中瞬变结构的受力分析及其预防措施；

4.机构运动一维自由度控制的构造措施；

5.活动铰节点设计。

通过验算，确保机构在施工过程中处于安全状态。验算时，计算模型按图4所示图形采用，即将整个连续的提升过程划分为有限的几个阶段，分别计算各个阶段结构的内力、变形及支座反力，从结构在有限的几个阶段中作用效应变化情况归纳出结构在整个提升过程中的作用效应变化，然后进行设计。

三、单曲率网壳结构变成一个机构时，具有竖向和跨度水平向两个方向的自由度。但是在施工过程中要采取措施使机构只在竖直方向做一维运动，不可以前后左右移动。

四、网壳结构由多条铰线分成多个区域，而每条铰线又包含多个活动铰。在单曲率网壳的安装过程中应保证各条饺线互相平行，一条铰线上的各个铰节点在一条直线上，否则将阻碍机构的运动并产生较大的附加力。所以该施工方法对于安装精度要求较高。

五、对于某些网壳结构，在提升过程中可能会出现瞬变现象。此时应添加临时支撑或临时拉索，保证结构不发生瞬变。

六、将网壳结构分成几段后，每—部分都是一个拱形结构。若拱的跨度比较大，在拱的端部会产生较大的水平推力和水平位移。此时应在拱的两端之间设置拉索或采取其他措施来保证不会产生较大的水平推力和位移。

七、由于提升结构具有大吨位、高空施工的特点，就使得承重系统不但要有足够大的承载能力，而且要有足够长的承重索具，一般采用抗拉强度大、单根制作长度长的柔性钢绞线作为承重索具。而采用承载能力大、自重轻、结构紧凑的液压提升器作为提升机具。承重系统可按一定的方式组合使用钢绞线和提升器集群，使得承重系统的提升重量及高度不受限制。

八、在整体提升的过程中应使用计算机对所有液压千斤顶进行控制，确保所有液压千斤顶能够同步动作，使网壳始终保持合适的姿态。同步提升控制采用液压同步提升技术设备系统，它主要由柔性钢铰线承重系统、电液比例液压控制系统、计算机控制系统及传感器检测系统组成，如图5所示。同步提升主要控制要素是吊点的提升力和测控点高度偏差。这种系统能够实现液压提升器集群的同步协调动作，包括集群联动、局部联动、单点单动等。按施工工艺规定的作业流程进行连续提升施工，并能自动改半自动地根据不同工况修正作业流程，将提升过程中测控点高度偏差限制在设计允许的范围内。在吊点分布不均匀、吊点负载差异很大、液压系统采用多规格不同组合配置时，进行吊点负载的均衡控制。

九、提升前，应先将网壳试提升100毫米，检查吊点标高是否相同，铰点是否转动自如，网壳有否水平移动，当有异常现象时应查明原因并整改。在整个提升过程中应严格监控机构变化，及时调整不同千斤顶的进度，确保整个机构按设计要求运动，确保提升过程的安全性。

十、该方法的核心思想是机构运动，而机构运动的关键就是可动铰的构造。可动铰由一个销轴连接两块钢板而成。两边的弦杆和腹杆焊接在一块钢板上，这块钢板再与节点板交叉焊接连接。应保证可动铰节点可以在竖向方向自由转动。制作时应考虑安装误差等不利因素，插板连接以及销轴与节点板之间应留有一定的间隙，在间隙处加涂润滑油，要确保节点的自由转动。同时，为了防止在不利情况下的突然大幅度翻转转动，应在节点板的适当位置加设限位装置，以便限制节点的转动范围。见图6、图7所示。

十一、还应对提升塔进行设计，确保提升塔具有足够的强度、刚度及稳定性。同时液压提升系统的塔柱位置，也应严格模拟计算确定，确保在整个吊装过程中机构不与塔柱发生碰撞。

十二、使用液压提升设备将网壳提升到设计高度，然后进行少量构件的补缺工作。应确定合理的杆件补缺方案，尽量使需补缺的杆件数量最少。补缺时应先补缺各区域之间的杆件，然后使液压装置卸载并拆除塔柱，最后安装塔柱位置的补缺杆件。

• 整体提升过程中机构运动分析

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》在整体提升过程中机构运动分析有：

一、机构运动简化模型的建立

六道铰线将网壳分割成五个部分，每个部分相对于相邻的两道铰线可认为是固定不动的，即将网壳机构五个部分的运动视为刚体运动，因此，浙江大学空间结构研究中心、浙江东南网架股份有限公司将网壳的运动模型简化成五连杆的运动模型，见图8所示。只要掌握了五连杆机构的运动规律，也就了解整个网壳提升过程中的运动特性。

二、五连杆机构运动分析

五连杆机构由五根杆和六个平面活动铰组成，其中两个铰点固定，在提升运动过程中，C、D两点沿Y方向作直线运动，A、F两点固定不动，B、E两点分别以A、F两点做圆周运动。考虑五连杆机构的对称性，将其简化为图9所示。所要求的就是当C点上升D点时B点的坐标。

根据AB段和BC段长度不变条件建立二元二次方程组有：

求解方程组，舍去不合理的根，得：

其中：

以河南鸭河口电厂干煤棚柱面网壳为例，计算不同提升高度时的铰点坐标。将该柱面网壳简化为五连杆模型时，L₁=20.705米、L₂=13.555米。铰点坐标如表1所示。

三、确定网壳上任意一点在运动中的坐标

设网壳中任意一点的起始坐标是（x₀，y₀，z₀），z轴是母线方向。在单曲率网壳中，当机动运动时，网壳内沿母线方向没有运动，只是在与母线垂直的平面内运动。下面分别分析网壳中段和边上四段的运动。

由于网壳的中段只在竖直方向做平动，所以当提升距离为d时，中段任意一点的新坐标为（x₀，y₀ d，z₀）。

对于边上四段上的任意点则根据坐标变换求得新坐标。以BC段上任意一点P为例。以BC为x轴建立局部坐标系（图10），则局部坐标系与整体坐标系的转换矩阵为：

式中l₁，l₂，m₁，m₂——局部坐标系与整体坐标系的方向余弦，设P点在起始时刻整体坐标系下的坐标为（x₀，y₀，z₀），则P点在局部坐标系下的坐标为

在网壳运动了一段距离后，P点相对于B、C两点并没有相对位移，即P点的局部坐标值不变，而坐标转换矩阵T发生变化，设此时的坐标转换矩阵为T₁，P点在整体坐标系下的新坐标为（x₁，y₁，z₁），则

参考资料：

四、双曲率网壳的坐标转换

柱面网壳是单曲率网壳，研究其运动的五连杆模型是建立在垂直于母线的坐标平面内的，网壳上点的z方向坐标在运动中不变，而对于双曲面网壳如球面网壳，五连杆模型所在平面并不一定总与总体坐标系保持一致，所以需要进行坐标变换。

设整体坐标系为XYZ，局部坐标系为zyz，坐标变换矩阵为

式中l₁，l₂，l₃，m₁，m₂，m₃，n₁，n₂，n₃为局部坐标系与整体坐标系的方向余弦，运动分析时先从整体坐标系变换到局部坐标系，即

在局部坐标系下进行运动分析得到新坐标，再转换回整体坐标系

除了坐标转化外，双曲率网壳与单曲率网壳的运动分析相同。

五、运动过程中的瞬变现象

研究五连杆机构发现，随着提升高度的变化，两杆夹角α随之改变。当达到一定提升高度时，α=180°，方程组式的解为重根，体现在几何上就是两个圆只有一个交点。此时会发生瞬变现象，见图11所示，整个机构的受力、变形将会发生很大的变化。事实上角接近180°时就会发生瞬变。因此，应该采取合理措施防止瞬变的发生。首先，在设计阶段就应综合考虑施工问题，合理调整网壳曲率，避免出现在整体提升时发生瞬变问题。对于已有的设计，在施工方案中应合理选择铰点位置，避免出现瞬变。如果由于结构体型先天不足无法避免瞬变的发生时，应该采取足够安全的措施保证结构安全。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》所需的主要设备及工器具详见表2所示。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》的工法特点是：

1.概念新颖。先将静定结构变成机动结构，整体提升到位后，再将机动结构变成静定结构，这种施工方法与传统施工方法具有本质上的区别，概念十分新颖。

2.技术先进。"折叠展开式"整体提升施工技术采用的主要工具是液压提升设备。液压提升设备采用钢绞线承重，提升器集群，计算机控制，液压同步整体提升新原理，集机、电、液、传感器、计算机和控制论等多学科高技术于一体，能够完成人力和2005年前已有设备难以完成的施工任务。

3.质量容易控制。在近地面处组装网壳，胎架刚度、强度及稳定性较好，容易控制杆件的空间位置；同时，也便于质量监管部门对质量进行监督检查。

4.安全能够保证。在近地面处组装网壳，操作高度降低很多，高空作业的安全风险也得到了降低。

5.节约成本。在近地面处组装网壳，操作架的搭设量很少，较大幅度地节约了成本。

6.缩短施工工期。在近地面处组装网壳，包括杆件、节点、檩条和屋面板，甚至可以是马道和灯具、音箱等设备；胎架搭设、构件吊运等所需的时间减少，从而能够缩短施工工期。

7.施工现场文明、环保。由于"折叠展开式"整体提升施工技术采用的主要工具是液压提升设备，现场施工噪声很小。

网壳结构是曲面形空间网格结构，是21世纪以来发展最快、应用最广的一种空间结构。这是由于它有如下的优点：

1.具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形体都能给设计师以充分的创作自由。

2.受力合理，可以跨越较大的跨度，节约钢材。

3.可以用较小的构件组成很大的空间，这些构件可以在工厂预制实现工业化生产，安装简便快捷，综合经济指标较好。

随着轻型屋面材料的应用，网壳结构的用钢量明显减小，网壳结构施工费用比重却相对越来越大。因此，如何改进施工方法，降低整体造价，充分体现网壳结构的优越性，需要科研技术人员不断探索，研究开发新型的施工技术。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》提出的网壳结构"折叠展开式"整体提升施工技术，能够很好地解决曲率较大、矢高较大的网壳施工问题。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》需遵循《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205—2001及《空间网格结构技术规程》的要求，重点指出网壳安装过程和完成后应保证如下要求：

一、在网壳安装过程中

1.在网壳整体提升过程中网壳的间隙的偏差不超过设计位置的1～2厘米；

2.东西和南北两个方向垂直度偏差分别为不大于±10毫米和不大于±20毫米。

二、网壳安装完成后，构件及网壳的安装精度应满足表3。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》的经济效益主要体现在节省脚手架的费用和加快施工速度带来的经济效益，下面就该方法从与普通的脚手架高空散装和与类似工程的安装两方面进行比较。

一、与普通的脚手架高空散装法的比较

河南省鸭河口电厂干煤棚工程采用脚手架高空散装方案和"折叠展开式"整体提升方案的经济指标评价如表5。

二、与类似工程的比较

嘉兴电厂干煤棚与鸭河口电厂干煤棚具有相似体型，大小基本相等，具有可比性。两个工程的经济指标比较见表6。

综上所述，"折叠展开式"整体提升的施工方法带来了经济和工期效益。

注：施工费用以2005-2006年施工材料价格计算

采用《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

一、劳动组织

（一）劳动组织分工

1.网壳安装组：总体负责网壳拼装，包括在提升前把网壳拼装成型，再提升完成后完成整体网壳的合拢高空拼装；

2.液压提升组：负责将拼装成形后的网壳提升到位；

3.测量小组：负责在网壳提升和安装完成后的测量工作；

4.配合小组：进行塔柱的搭设和拆除工作，并配合现场其他小组施工；

5.安全小组：现场巡逻，及时发现安全隐患并提出处理对策。

（二）劳动组织组成

劳动组织组成见表4。

二、安全措施

（一）要求施工过程中严格执行国家《安全生产法》、《建筑施工安全检查标准》及有关部门、地区颁发的安全规程，执行三合一管理体系要求。

（二）在网壳提升的过程中，必须做到以下几点以保证安全：

1.网壳两侧各设置4根临时拉索，以防止网壳发生水平位移和网壳瞬变的发生；

2.在网壳提升过程中必须保持两塔柱位置铰之间保持空间相互平行；

3.在网壳必须做到缓慢提升，提升速度不大于0.1米/分钟。

（三）"折叠展开式"整体提升施工技术的大部分安装工作都是在近地面处完成，减少了事故发生的概率，较大程度上保障了施工人员安全，较好地从技术上解决了安全生产的问题。

（四）对于少量需高空作业的部分，安装前必须铺好安全网，安装工人在安装时需戴好安全帽、系好安全带才能施工；注意安全用电，注意"三宝"使用，做好安全技术交底，以及应急防范措施。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》的应用实例如下：

河南南阳鸭河口电厂干煤棚网壳设计跨度108米，长度90米，矢高38.766米，采用正放四角锥三心圆柱面双层网壳形式，是2005年前亚洲跨度最大的三心圆柱面煤棚结构，结构跨度大，矢高高，施工难度较大。工程采用"折叠展开式"整体施工方法，产生了较好的社会及经济效益（图12~图18）。

《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》安装速度快，不需要占用大量场地，施工时液压提升设备噪声很小，不会对周围环境造成不良影响。

2008年01月31日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》建质[2008]22号，《网壳结构折叠展开式整体提升施工工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。 2100433B

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的工法特点是：

1.采用液压提升系统垂直提升主桁架一端与主桁架另一端沿地面水平滑移同步协调就位。

2.钢结构形式奇特，为多点支承的空间网壳结构，两榀主桁架结构对称，主析架地面拼装成整体对称的两片，采用液压提升系统整体提升主桁架空中对接。

3.现场安装的吊装复杂，形式多样，80%构件拼装为高空作业，共有16个管口在高空同时准确对接，难度很大。

4.结构曲线复杂、各测量基准点均处在三维空间。测量难度较大，制作和安装现场采用全站仪等先进的测量设备。

5.节点为空间多维钢管结构，钢管规格多样，节点各管段长度、方向不同，结构复杂，节点球最多连接11根钢管。

《大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法》对工程中存在的关键技术和施工难点逐项进行了具体研究解决。该工法具有技术先进、综合经济效益、社会效益显著的特点。实践证明，三峡船闸南北两线第一、二闸首完建工程的人字闸门整体提升重新安装采用该工法进行施工，其整体提升重新安装调试的工期提前2个月时间，确保了三峡船闸按期复航取得了良好的经济和社会效益。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法适用范围

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》适用于具有刚性纵梁的重型对称钢结构的整体安装，该钢结构的主要特征是，具有对称的刚性纵梁（即主桁架），纵梁的两端落地或离地面不高，构件重量大。凡类似这种大型钢结构件，都可以采取这种纵梁分两大段、一端液压提升、一端地面滑移的方法进行施工。该方法的最大优点是吊装高度明显降低，拼装速度加快，操作安全，吊装用吊车吨位减小，同时节约大量临时支撑用钢材。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法工艺原理

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.主桁架安装分两大步骤完成，第一步，在中心竖立一座提升井架，顺着纵向中心线，在地面搭设临时支承架，将制造厂运来的小节主桁架，在支承架上拼装成两大段，两大段的一头靠近提升架，另一头放置在最外端可滑移的拖板上；第二步，在中心提升井架顶部，安装8台液压提升缸，4台为一组，每组液压缸的钢绞索，分别吊住两大段主桁架靠中间的一头，然后启动液压缸。慢慢提升。主桁架放置在拖板上的另一头，随着提升运动，慢慢向中心移动，当提升到安装高度时，将主桁架中间的两个头拼装好，形成一个似大桥的弧形拱架。详见图1所示。

2.采用计算机控制液压同步提升技术，系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）和传感检测及计算机控制（控制部件）等几个部分组成。

该工程采用的提升油缸有4台350吨和4台200吨两种规格，均为穿芯式结构。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24毫米，截面积为140平方毫米，抗拉强度为1860牛/平方毫米，破断拉力为260.7千牛，伸长率在1%时的最小载荷221.5千牛，每米重量为1.1千克。配套的液压泵站是提升系统的动力驱动部分，在液压系统中，采用比例同步技术，这样可以有效地提高整个系统的同步调节性能。

整个提升系统通过传感检测获得提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机。这样主控计算机可以根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也可以根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。

主桁架在提升过程中，落地端应随着主桁架的逐步提升，克服摩擦力，缓慢同步地沿地面向提升井架（落地端就位位置）移动，以保证主桁架提升的钢绞线保持垂直，使整个提升顺利进行。主桁架的滑移系统主要包括：滑移导轨和滑移拖板、滑移导向装置、滑移牵引装置及防止两榀主桁架外移的拉紧装置等。落地端增设了滑移牵引装置，采用规格为H32×4D滑车和由电气控制其同步的5吨卷扬机组成，每个主桁架落地端设一组，共4组。

为保证液压提升装置的承重部件钢绞线在整个主桁架提升过程中，垂直偏角不得大于2°，在整个提升全过程中采用经纬仪监控钢绞线的垂直偏角，并根据垂直偏角的大小及方向来控制调整主桁架落地端的水平滑移位置。同时，将通过对主桁架垂直提升高度与水平滑移距离的比例关系，辅助控制落地端的滑移速度和位置，以保证主桁架同侧落地端的同步以及与垂直提升的同步，从而保证钢绞线的垂直度。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法施工工艺

• 工艺流程

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的主桁架安装工艺流程为：拼装小段工厂制作→拼装施工准备→两大段分别拼装→两大段拼装的焊接→组立提升井架→两大段整体液压提升→提升过程中落地端移动的控制→主桁架支撑钢柱的安装→两大段超提、下落就位与对接→主桁架落地端支座安装→主桁架整体就位后精度测量。

• 操作要点

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的操作要点如下：

一、提升井架的设计

主桁架以及相连中间次桁架拼装完后，重量约为2800吨，提升所用提升井架需要自行设计。根据提升就位需要，提升架高度应在65米左右，四根立柱（钢管ф1500×20）中心距为8米×7米，由于安装现场紧临海边，且施工时间处于台风季节，因此，风载必须加大考虑。还有，由于提升架承受载荷大，主桁架2800吨；其一半为1400吨，提升架自重360吨；8根缆风绳对提升架产生的正压力约为120吨，加上提升液压缸、吊具等总重约2000吨。因此，还要考虑提升架基础的不均匀沉降对其影响。为此，在提升架四根立柱下面的砂地内，每根立柱下打了三根钢筋混凝土桩，每根桩承载270吨（主桁架整体提升时实测最大下沉量只有7毫米）。12根桩共承载3240吨。另外，根据现场情况，提升架的制作充分利用工程原有材料，以提高材料的重复利用率，降低成本。

为保持提升架的稳定，在提升架的四角设置了8组缆风绳，并通过与缆风绳相连的滑车、卷扬机和拉力计，可以观测和调整缆风绳受力的大小。提升井架详见图2所示。

二、主桁架上吊点的选择

主桁架分两大段就地拼接好以后，首先要选定提升钢索的吊点位置，选定的原则是：假定主桁架提升到高度且提升钢索呈垂直状态时，钢索与主桁架上弦杆的交点，即为吊点位置。

提升架设在两榀主桁架之间中部的断开位置，为了减小提升架横梁悬臂承受的弯曲力矩，提升架四根立管应尽量靠近主桁架内侧的弦杆，该间隙选定为120毫米。

8台液压缸在提升架横梁上的布置是对称的，这样可以保证提升架承载均衡，缆风系统受力对称。由于在主桁架提升的过程中在不断地向前移动和转动，而提升井架不能倾斜摆杆，这就要求选择的吊点位置在主桁架的提升过程中不能有较大的水平位移，即在提升过程中尽量保持提升钢绞线的垂直。如果按钢绞线垂直度小于2°计算。在主桁架提升至最高处时，吊点水平位移不能超过220毫米，经过对提升架位置及主桁架结构特点进行深入考虑，决定将吊点位置设在主桁架上弦杆中间两个节点处，详见图3所示。

三、整体提升的同步要求

由于提升时的每段主桁架，都是由两榀主桁架组成，其中间用次桁架连接，在主桁架的提升过程中。如果两榀主桥架不同步，构件在吊装过程中将产生变形。这是不允许的，为保证构件在吊装过程中不产生变形，这就要求提升机构具备同步功能，因此，在该方案中采用了计算机控制液压同步提升系统。同时，在提升与滑移的同步方面，采用了测量监控与提升高度与水平距离比例关系控制方式进行。

四、主桁架中间对接处嵌补段的取消

在大型钢结构的传统拼装过程中，尤其对长形构件最终合拢对口时，一般设中间嵌补段，用以调节构件分段拼接过程中的尺寸偏差，最终保证构件的整体尺寸。该工程项目中主桁架跨距有328米，整体造型奇特，为空间三维弯扭，总重量约2800吨，整体结构弹性大，给主桁架最终空中合拢对口，保证主桁架整体尺寸带来了很大难度。采用中间嵌补段可以很好地控制调整主桁架整体拼装尺寸，保证质量，但同时也带来了诸多不利，例如，需要另外的大型吊机，空中对口工作量增加一倍，安全性能降低等。中国机械工业建设总公司权衡利弊，决定取消中间嵌补段。为此，在主桁架地面拼装过程中中国机械工业建设总公司应用了激光全站仪，对主桁架分段的拼装进行逐段跟踪精确的定位。根据设计院的设计模型，将主桁架的空中状态调整到地面拼装状态，对关键节点的三维坐标进行量取，取得设计的理论值，然后据此应用全站仪对实际拼装尺寸进行测量和精确的调整，从而保证了主桁架分段以至整体的定位尺寸。达到了质量控制标准。

五、吊点、支点、顶点结构设置

主桁架在液压提升就位过程中，需要设置合理安全的吊点、支点及顶点。

1.主桁架吊点结构

主桁架在提升过程中。液压缸钢绞线和主桁架相连的吊点。在提升时存在转动，因此将吊点设置为铰支连接，吊点详见图4所示。在吊点处，经计算，固定吊耳的主桁架。

干管下方腹杆应力较大，达280兆帕，需作加强处理。加强方案是在腹杆处增加4条筋板。此时应力值为220兆帕。吊点周围其他杆件受力也均符合安全应力要求（吊耳强度验算略），以上说明吊耳设置可行。

2.落地端支点

主桁架在提升时落地端存在集中载荷，为此需对主桁架落地端支点及支点上部杆件进行加固，落地端支点加固详见图5所示。支点上方腹杆需要加固，未加固时应力为260兆帕，加固后应力降为210兆帕，满足结构安全应力值。腹杆加固方法与吊点下方腹杆加固相同。

3.落地端千斤顶顶点处理

主桁架提升到位后，需要拆除主桁架落地端的滑移小车及滑道等，以便安装落地端支座，此时需要用千斤顶顶起主桁架落地端才能进行。因此，需要在主桁架落地端千斤顶顶升处设置顶点，顶点位置应设在主桁架节点上，且受集中载荷下而不发生失稳及变形，顶点构造如图6所示。这样保证主桁架落地端在拆除滑移小车顶升时，不会对主桁架的结构造成破坏，从而保证主桁架是安全的。

4.主桁架加强处理

主桁架吊点处腹杆及落地端腹杆根据计算结果，需作加强处理，处理方案如图7和图8所示。

六、主桁架提升过程中因自重产生弹性变形的处理措施

1.在吊装过程中，主桁架的最大弹性变形发生在刚脱离胎架时，矢高减少362毫米，弦长增加106毫米，由此导致吊点达到设计高度时落地端未滑移到设计位置的结果。实际操作中，为保证主桁架落地端顺利就位，须将主桁架高度超提1米。主桁架超提1米后，落地端即可准确就位。随后固定落地端各支座、安装立柱、临时支撑，落下主桁架至立柱和临时支撑上，在空中拼接主桁架完成主桁架的安装工作。主桁架安装完成后，即可拆除提升井架。

2.当主桁架落在支撑钢柱上以后，若主桁架不设临时支撑，在6～7轴线处，最大竖向挠度（Z轴方向的变形）为40毫米，为保证安装精度，在6～7轴线中间主桁架下弦节点处设增临时支撑，此时，主桁架的最大挠度位于22轴线处，只有12毫米。

3.主桁架增设临时支撑后，主桁架对底板在X轴方向的推力由311吨降至138吨；在Y轴方向（外）的推力约20吨，为防止主桁架落地端变形和减小对底板的推力，需对其进行约束。约束方法采用钢丝绳分别在3/1轴线、29轴线处将两榀主桁架拉紧。采用上述措施后，主桁架落地端在X、Y轴方向，均满足底板水平承载力的要求。主桁架临时支撑位置详见图9所示。

七、应力应变监测

为保证主桁架整体提升过程的安全性和可靠性，对其结构和提升架在提升过程中的受力与变形采用大型通用有限元结构分析程序ANSYS软件进行充分计算分析。在此前提下，对主桁架各主要受力杆件和提升架在提升过程中的应力应变进行实时监控，为提升过程提供有力的科学保证。

应力应变监测系统采用ZX系列智能记忆弦式数码应变计进行现场应力测试。应力观测点选择原则：主桁架、提升架中经计算在提升过程中应力应变较大的杆件；主桁架在拼装完成后受力较大的杆件；测点数量：40个。

在主桁架的安装过程中，对主桁架上的监测点应变数值进行测量。在主桁架提升的过程中，按每提升1~2米及在计算书中强度验算所选取的高度下记录应变数据。最后，对整个提升阶段的应变数据进行整理并选取典型测点做应力随主桁架安装过程变化曲线。

根据施工过程，将主桁架的提升安装过程分为以下四个阶段：

阶段一：主桁架从地面提升至设计标高；

阶段二：主桁架从设计标高提升至超出设计标高1米处；

阶段三：将主桁架下落至设计标高；

阶段四：主桁架对接完成，撤除提升装置。

测试结果根据安装过程的四个阶段进行记录，根据各监测点的应变数据和应力-应变关系：σ=E·ε（E=2.06×10⁵牛/平方毫米）。

可以得到各测点的应力值。

应力应变监测系统给提升过程提供了有利的科学依据，在结构应力方面保证了提升的安全顺利地进行。

八、抗台风处理

由于该工程施工地点位于填海区，并且施工时间是台风季节，主桁架提升周期大约在15天左右，要保证整个提升过程绝对安全可靠，即在台风到来时，有防台风措施。中国机械工业建设总公司根据气候的中、近期预报，确定提升时间，同时制定了提升过程中的防台风方案。因该方案在特殊地点采用，故在此不作详述。

九、提升过程中数据统计分析技术

为保证主桁架提升过程的科学性和安全性，除应力应变的监测外，中国机械工业建设总公司还对整个提升过程中64个涉及安全和质量的监控点进行全程实时监控。保证提升的每一个指令都是在切实的实际测量状态和一定的理论计算保证的前提下发出的。中国机械工业建设总公司的实时监控项目主要包括；主桁架提升高度、提升井架的沉降、不均匀沉降及垂直度、缆风系统拉力及其滑轮组的工作状态、四个落地端滑移距离、与滑移导向装置间隙及其滑轮组工作状态、提升装置各组钢绞线垂直偏角、提升油缸油压、各提升点相对高差等。在提升的准备工作中，中国机械工业建设总公司进行了大量的计算工作，把每一个监控点理论的状态进行了量化，同时把允许的上下浮动的偏差状态（边界值）一一进行了量化，制作成了主桁架提升过程监控数据库模式，同时将理论状态、边界值状态各数据生成曲线图。在实施中，每一个提升分段点通过多台对讲机报数，及时将实际获取的数据所生成的曲线同上述三条曲线进行比较，分析它们与理论曲线的差异大小是否在允许的范围内，确定是否需要调整，为下一步提升动作指令的发出提供有力、科学、有效的依据。图10所示为其中一个控制点的曲线监控模型。

图10表示为对A区提升钢绞线垂直度的监控。计算边界值设在其偏移角不能超过±2°。由于在实际测量中钢绞线的偏移角不方便进行，中国机械工业建设总公司将偏角的限制转化为钢绞线水平偏移的限制，在不同的提升高度状态下测量。其中轴为钢绞线没有偏移的状态，蓝色曲线代表允许的在正方向的水平偏移距离曲线，黄色曲线代表允许的在负方向的水平偏移距离曲线，粉红色曲线代表提升过程中的实际测量数据。通过曲线可以看出，采用滑移牵引装置可以随着主桁架的不断提升，随时调整落地端水平滑移距离，从而达到很好控制钢绞线的偏斜角问题，保证了提升和滑移的同步协调进行。提升过程的数据统计分析技术，使得在对提升对象状态完全控制的情况下，科学安全地进行操作，结束了在大型钢结构吊装过程中的盲目性，增加了其数据化和科学性，把整体提升技术推向了一个新台阶。