懸挑及連體鋼桁架連廊液壓提升施工技術

李發林

【摘要】本文將介紹某工程項目懸挑鋼結構、杵架連廊的施工吊裝。

【關鍵詞】懸挑鋼構；桁架連廊；施工吊裝

1. 工程概況

某工程位于蘇州市工業園區內，建筑工程建筑面積98000m2，地下2層，地上25層雙塔式主樓5層裙房。主樓雙塔為框架——核心筒鋼混組合結構。在第22～第23層的2層高度內設有空中二個懸挑鋼桁架及一個鋼桁架連廊，由鋼桁架連廊連接兩塔樓。懸挑鋼結構位于結構的⑨～⑾線之間，包括5榀外伸桁架及1榀通長桁架組成，外伸桁架跨度為9m，通長桁架跨度為40.5m；連體鋼結構位于結構⑨～⑾軸×～（K）軸之間，由三榀桁架組成，桁架跨度27.0m，杵架擱置于南主樓結構軸和北主樓（K）軸的12個外伸牛腿上，鋼牛腿頂標高84.850m和+92.850m，最大安裝標高93.850m。鋼結構桁架連廊高8.20m，主弦桿為H型鋼最大規格為H1200×400×35×35。結構提升分為三個大段，第一大段北樓懸挑鋼結構重約213t，第二大段南樓懸挑鋼結構重約156t，第三段連體鋼結構重約191t，提升總重約560t（圖1）。

2 提升方案

2.1提升條件。懸挑鋼桁架提升前先安裝其端部的兩榀外伸桁架，用于搭設通長桁架的提升用平臺；需要利用裙房屋面進行拼裝。連體鋼結構共由三榀桁架組成，一榀桁架直接與南北主樓混凝土結構連接，另兩榀桁架，一端與主樓混凝土結構連接，另一端與主樓外伸桁架連接。因此，需在主樓結構及其懸挑桁架結構施工完成后提升。

2.2提升方案控制要點。

2.2.1提升區域劃分。將結構劃分為3個提升區域，主樓外伸懸挑鋼平臺分別為提升區一和提升區二，連體鋼結構為提升區域三。如上圖1所示。

2.2.2提升吊點布置。提升吊點布置原則如下：（1）對結構影響最小；（2）主結構的加固措施量少；（3）盡量靠近主樓結構，以減少提升時臨時加強措施。提升區一設置5組吊點，提升區二設置4組吊點，提升區三的吊點設置在連體鋼結構桁架端部的立柱位置，即距離G軸、K軸4500mm處，設置6組吊點（如圖2）。

2.2.4桁架的處理。桁架采用整體提升吊裝，因主弦桿、主梁等與主樓鋼骨柱剛性連接，所有主桁架及主梁兩端在安裝前預制分段處理：兩端分段為鋼牛腿結構，與鋼骨柱一起預制，直接安裝到位，中間分段在地面上拼裝，少數部分斜腹桿等在上下弦桿對接完成之后安裝。

2.2.5提升平臺設置。

（1）平臺布置。提升平臺布置如圖2所示。

（2）平臺安置。A.懸挑桁架連接的提升平臺利用桁架上弦設置提升平臺，提升平臺與桁架焊接連接。B.連體鋼結構桁架的兩端分別與主樓混凝土框架外伸牛腿上懸挑桁架外伸牛腿連接，與主樓混凝土框架連接的桁架提升平臺利用25層結構的鋼筋混凝土柱設置懸挑提升梁，并在提升梁底部增設斜支撐，底部

與鋼骨柱連接；如圖3。

（3）提升水平穩定措施。考慮結構水平穩定性，提升平臺增加水平構造措施；提升平臺五設置在結構二十四層的桁架上，水平構造設置在提升平臺受力點加勁位置與附近鋼梁之間，其構造模型如圖4所示。

其余提升平臺設置在結構二十五層剛性柱位置，標高為砼梁預埋件處。

2.2.6提升過程穩定控制。（1）液壓提升的穩定性。采用液壓整體同步提升桁架，通過調節系統壓力和流量，控制起動的加速度和制動加速度，保證提升過程中桁架和主樓結構的穩定性。（2）主結構穩定性的保護。在桁架整體提升完畢后續施工中，考慮到桁架跨度較大，中間無剛性支撐點，故安裝就位后，嚴禁大范圍焊接、大電流焊接，防止局部受熱變形，空間結構突變。（3）桁架的穩定控制。通過計算機模型分析；桁架拼裝時、提升之前通過加設臨時加固措施控制局部變形、改善局部應力集中，達到提升過程的穩定和安全。（4）液壓提升力的控制。根據計算機模型分析計算得到的桁架整體同步提升工況各吊點提升反力值，進行不同步最不利工況分析得出安全范圍內的最大吊點反力。利用計算數據對每臺液壓提升器的最大提升力進行相應設定。當某吊點實際提升力有超出設定值趨勢時，液壓提升系統自動采取溢流卸載，使得該吊點提升反力控制在設定值之內，以防止出現各吊點提升反力分布嚴重不均，造成對結構及臨時設施的破壞。

2.3提升流程。（1）在懸挑鋼平臺正下方的裙房屋面上拼裝外伸桁架及通長桁架，并安裝提升臨時吊具，即下吊點，上下吊點通過專用底錨和鋼絞線連接。連體鋼結構提升利用塔樓結構的25層（+99.500m）鋼骨混凝土柱及24層面處（+93.850m）的懸挑桁架設置提升平臺，即上吊點，并在每個提升平臺上安裝液壓提升器。（2）用液壓提升系統將懸挑鋼平臺兩端的兩榀外伸桁架單獨提升到位，利用已安裝完成的外伸桁架及塔樓結構在99.500m標高面上設置提升平臺，即上吊點，在提升平臺上安裝液壓提升器。

2.4提升立面。懸挑鋼結構端部桁架提升立面如圖5所示。

3. 提升系統的配置

3.1液壓提升原理。

3.1.1“液壓同步提升技術”采用液壓提升器作為提升機具，柔性鋼絞線作為承重索具。液壓提升器為穿芯式結構，以鋼絞線作為提升索具。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用。當錨具工作（緊）時，會自動鎖緊鋼絞線；錨具不工作（松）時，放開鋼絞線，鋼絞線可上下活動。

3.1.2液壓提升原理如圖6所示，圖6為液壓提升器一個行程。

3.2液壓系統配置。

液壓提升系統主要由液壓提升器、液壓泵源系統、計算機同步控制及傳感檢測系統等組成。如表2所示。

3.3提升速度。

液壓同步提升系統的提升速度取決于液壓泵源系統的流量、錨具切換、同步精度設定、其他輔助工作所占用的時間以及整個系統工作的狀況。本工程理論提升速度設為8m/h，實際測定的速度為8～10m/h，前期慢，后期快。

3.4提升同步控制。

為確保桁架提升單元及兩側框架結構提升過程的平穩、安全，根據桁架的特性，采用了“吊點油壓均衡，結構姿態調整，位移同步控制，分級卸載就位”的同步提升和卸載落位控制技術。即將集群的液壓提升器中的任意一臺提升速度和行程位移值設定為標準值，作為同步控制策略中速度和位移的基準。在計算機的控制下，其余液壓提升器分別以各自的位移量來跟蹤比對標準值，根據兩點間位移量之差ΔL進行動態調整，保證各吊點在提升過程中始終保持同步。

3.5提升前準備。

液壓提升設備（包括導向架、專用地錨、鋼絞線、液壓管路及控制、動力線等）安裝連接完畢后，需要進行調試前的檢查、系統調試和分級加載試提升三項工作。開始試提升時，液壓提升器伸缸壓力逐漸上調，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，繼續加載到60%，70%，80%，90%，95%，100%。此時對液壓提升器及設備系統、結構系統進行全面檢查，在確認整體結構的穩定、安全情況下，開始正式提升。

3.6正式提升。

3.6.1同步吊點控制。在每臺液壓提升器處各設置一套同步傳感器，用以測量提升過程中各臺液壓提升器的提升位移同步性，主控計算機根據各個傳感器的位移檢測信號及其差值，構成“傳感器——計算機-泵源控制閥——提升器控制閥——液壓提升器——桁架”的閉環系統，控制整個提升過程的同步性。

3.6.2提升分級加載。（1）通過試提升過程中對桁架、提升設施、提升設備系統的觀察和監測，確認符合模擬工況計算和設計條件后，以計算機模型計算的各提升吊點反力值為依據，對桁架進行分級加載，各吊點處的液壓提升系統伸缸壓力慢分級增加，依次為20%、40%、60%、70%、80%；在確認各部分無異常的情況下，繼續加載到90%、95%、100%，直至桁架全部脫離拼裝胎架。（2）分級加載過程中，每一加載完成，均應暫停并檢查如：上吊點、下吊點結構、桁架等加載前后的變形情況，以及主樓結構的穩定性等情況。正常情況下，繼續下一級加載。

3.6.3結構離地時的檢查。桁架離開拼裝胎架約150mm后，利用液壓提升系統設備鎖定，空中停留4～12小時以上作全面檢查（包括吊點結構，承重體系和提升設備等），并將檢查結果以書面形式報告現場總指揮。

3.6.4姿態檢測調整。用測量儀器檢測各吊點的離地距離，計算出各吊點相對高差。通過液壓提升系統設備調整各吊點高度，使桁架達到水平姿態。各項數據正常無誤，后方可正式提升。

3.6.5整體同步提升。以調整后的各吊點高度為新的起始點，復位位移傳感器。在桁架整體提升過程中，保持該姿態直至提升到設計標高附近。

3.6.6提升過程的微調。桁架在提升（或下降）過程中，因為空中姿態和桿件對口等需要進行精度微調。在微調開始前，將計算機同步控制系統由自動模式切換成手動模式。對單臺液壓提升器進行微動調整。微動即點動調整精度達到安裝的精度要求（毫米級）。

3.6.7就位與固定。桁架提升至設計位置后，暫停，各吊點微調使主桁架各層弦桿精確提升到達設計位置；液壓提升系統設備暫停工作，保持桁架的空中姿態，主桁架各層弦桿與端部分段之間對口焊接固定，裝斜腹桿后裝分段，使其與兩端已裝分段結構形成整體穩定受力體系。

3.6.8分級卸載及拆除

液壓提升系統設備同步卸載，至鋼絞線完全松弛，拆除液壓提升系統設備及相關臨時措施，完成桁架的整體提升安裝。

4. 結語

本工程高空鋼桁架結構安裝提升噸位大、工藝復雜，如果措施不當施工風險較大，因本工程采取的方案和控制措施科學合理，使得工程質量水準高，施工安全，工期短，效果顯著，也為類似工程的實施提供了依據。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2013）06-12-518