超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)

超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)

李守江

廣州航城房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)有限公司

摘要：本文結(jié)合實(shí)例介紹超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)，為今后工作提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：超大型鋼連廊結(jié)構(gòu);整體提升;施工技術(shù)

1、工程概況

項(xiàng)目鋼連廊結(jié)構(gòu)在33層（標(biāo)高137.04m）以上平面轉(zhuǎn)換為鋼結(jié)構(gòu)體系和懸挑鋼結(jié)構(gòu)體系，在空中合攏為L(zhǎng)型空間結(jié)構(gòu)體系，共有7層。鋼連廊結(jié)構(gòu)的自身高度約為25.65m，從結(jié)構(gòu)的137.04m開(kāi)始，一直延伸到塔樓的屋面層，即162.69m，由兩棟平面上互相垂直的主塔樓延伸的懸挑結(jié)構(gòu)交錯(cuò)而成，其中北側(cè)塔樓懸挑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為41.2m，西側(cè)塔樓懸挑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為26m。整個(gè)懸挑連廊總重約2500噸，本次提升的總重量約為1700t。連廊結(jié)構(gòu)平面布置及本次提升范圍如下圖1所示。

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根據(jù)本工程連廊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，擬采用“超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)”進(jìn)行連廊結(jié)構(gòu)的安裝。連廊結(jié)構(gòu)在地面拼裝為整體，在兩座塔樓的屋面層（標(biāo)高+162.67m）設(shè)置提升上吊點(diǎn)，共設(shè)置5組吊點(diǎn)，每組提升吊點(diǎn)設(shè)置1組液壓提升器，分別布置在連廊的提升單元的14線和K軸。

2、連廊鋼結(jié)構(gòu)的地面整體拼裝

根據(jù)連廊提升整體思路需要在地面拼裝，考慮整個(gè)需要提升部分的連廊總重約1700t，為分?jǐn)備摻Y(jié)構(gòu)自重對(duì)地面混凝土結(jié)構(gòu)的荷載作用及為拼裝焊接提供平臺(tái)，所以要在懸挑連廊以下設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺(tái)，支座反力已提交原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位復(fù)核滿足施工要求。

根據(jù)經(jīng)設(shè)計(jì)審核批準(zhǔn)的深化加工圖結(jié)合運(yùn)輸條件及加工尺寸加工構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)焦さ剡M(jìn)行焊接和螺栓連接兩種連接方式的拼裝，拼裝過(guò)程根據(jù)詳圖軟件中的控制坐標(biāo)事先在平臺(tái)上標(biāo)識(shí)好軸線位置，嚴(yán)格控制焊接變形位移，保證所有拼裝桿件的控制坐標(biāo)尺寸控制在規(guī)范偏差范圍內(nèi)，以保證整體提升就位后的位置準(zhǔn)確性。

土建施工單位的主體塔樓施工還在進(jìn)行，為不耽誤進(jìn)度不考慮用工地的塔吊拼裝，特租憑2臺(tái)50T的汽車(chē)吊在西、北塔樓分別進(jìn)行拼裝作業(yè)，結(jié)合目前的現(xiàn)場(chǎng)施工、運(yùn)輸條件現(xiàn)樓板結(jié)構(gòu)滿足汽車(chē)吊作業(yè)承載力要求，并報(bào)原設(shè)計(jì)單位確認(rèn)。

3、J～K交9～11軸懸挑部分的安裝

由于提升吊點(diǎn)3、4、5是設(shè)置在K軸，而西塔樓主體結(jié)構(gòu)是到J軸為止，所以必須先吊裝此區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)

由于此部分總重約55噸，靠近西塔塔吊中心30m，塔吊的最大起重量在13噸，需將此部分分為5個(gè)吊裝單元進(jìn)行安裝，第一單元重約10.3噸、第二單元重約10.38噸、第三單元重約12.3噸;第四單元重約10.83噸、第五單元重約9.9噸;安裝時(shí)采用10噸葫蘆臨時(shí)固定，測(cè)量尺寸無(wú)誤后進(jìn)行拼接點(diǎn)焊接作業(yè);在完成相應(yīng)結(jié)構(gòu)層桁架后及時(shí)連接3榀之間的次梁安裝，使整個(gè)區(qū)域成為一個(gè)倒三角受力結(jié)構(gòu)體系，以滿足提升吊點(diǎn)3、4、5的設(shè)置。

第一步：安裝懸挑第一部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第二步：安裝懸挑第二部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第三步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第四步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第五步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性，使J～K軸形成整體受力桁架體系，滿足提升吊點(diǎn)的要求;由于此部分是高空懸挑散裝，為保證施工作業(yè)的安全按本方案中安全文明施工的要求搭設(shè)臨時(shí)操作平臺(tái);

4、M、9軸提升吊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固措施

經(jīng)多方計(jì)算復(fù)核提升吊點(diǎn)的反力滿足原結(jié)構(gòu)的要求，為保證提升過(guò)程的結(jié)構(gòu)安全性，對(duì)應(yīng)力比達(dá)到0.853的桿件做加固措施，主要是9、M軸兩個(gè)部分。

5、連廊結(jié)構(gòu)分段

連廊采用整體提升工藝吊裝，因其主弦桿及端部腹桿與主樓鋼骨柱剛性連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每榀桁架的兩端均需要在安裝前預(yù)制分段處理：兩端分段作為鋼牛腿結(jié)構(gòu)，與鋼骨柱一起預(yù)制好，直接安裝到位;中間分段在地面上散件拼裝，整體成型;分段接口處節(jié)間的部分斜腹桿影響主桁架的提升就位，根據(jù)提升安裝所需尺寸預(yù)留后裝段，在上下弦桿對(duì)接完成之后安裝。同時(shí)，由于鋼連廊整體提升過(guò)程中，結(jié)構(gòu)單元需從下至上通過(guò)各層鋼牛腿。為保證已安裝牛腿結(jié)構(gòu)不影響結(jié)構(gòu)單元的提升過(guò)程，連廊的每一層桿件在分段位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)約50～100mm;

斜腹桿后裝段長(zhǎng)度預(yù)制時(shí)應(yīng)放長(zhǎng)至少50mm。待現(xiàn)場(chǎng)主桁架提升到位，上下弦桿定位焊接后，根據(jù)實(shí)測(cè)長(zhǎng)度對(duì)后裝段現(xiàn)場(chǎng)下料后安裝。

以上分段接口處根據(jù)安裝對(duì)口、焊接工藝要求預(yù)留對(duì)口間隙，并應(yīng)考慮設(shè)置對(duì)口工裝件。

本工程中，由于北塔、西塔樓外側(cè)的施工腳手架在連廊提升時(shí)尚未拆除，腳手架距離14線、K軸線鋼柱外邊分別為3300mm、3100mm，故分段時(shí)考慮將分段點(diǎn)設(shè)置在腳手架外側(cè)，以避開(kāi)腳手架對(duì)提升的影響。

6、提升吊點(diǎn)選擇與設(shè)置

6.1提升吊點(diǎn)選擇

考慮到本工程的連廊的特殊性，連廊提升共設(shè)置5組吊點(diǎn)，每組提升吊點(diǎn)設(shè)置1組液壓提升器，分別布置在連廊結(jié)構(gòu)的兩端，其中，J軸×9、10、11線和14線×K、L、M軸處共設(shè)置5組吊點(diǎn)，利用連廊框架柱的延伸段設(shè)置。

為減少9交M軸的偏心的結(jié)構(gòu)提升的影響，特將此部分弟33～35層先整體提升，35～39層約700噸的構(gòu)件在提升完成后再安裝，將其中的400噸的散構(gòu)件固定堆放在11交9軸作為平衡外挑角的配重，同時(shí)也為梯形構(gòu)件高空安裝縮短吊裝時(shí)間。

5個(gè)提升吊點(diǎn)的液壓系統(tǒng)如果有個(gè)別在提升過(guò)程中失效，其獨(dú)立自鎖機(jī)構(gòu)將各自提升的部分處于鎖定的工作受力狀態(tài)，不會(huì)將其吊重荷載傳遞給其他吊點(diǎn)。

6.2提升吊點(diǎn)的設(shè)置

⑴提升上吊點(diǎn)的設(shè)置

采用液壓同步提升設(shè)備吊裝大跨度鋼連廊，需要設(shè)置合理的提升上吊點(diǎn)。提升上吊點(diǎn)即提升平臺(tái)，在其上設(shè)置液壓提升器。液壓提升器通過(guò)提升專(zhuān)用鋼絞線與鋼連廊整體提升單元上的對(duì)應(yīng)下吊點(diǎn)相連接。

根據(jù)以上思路，提升吊點(diǎn)在塔樓結(jié)構(gòu)標(biāo)高162.69m柱頂設(shè)置提升平臺(tái)，提升設(shè)備與塔架頂部及鋼連廊下吊點(diǎn)相連接。提升平臺(tái)安裝要點(diǎn)：

①臨時(shí)措施材料均為Q345B;

②臨時(shí)牛腿連接焊縫等級(jí)均為二級(jí)熔透焊縫;

③所有交叉焊縫處應(yīng)設(shè)置應(yīng)力孔，應(yīng)力孔半徑R=25mm;

④建議提升牛腿制作完成后在現(xiàn)場(chǎng)焊接;

⑤所有H型支撐桿件需增設(shè)加勁板，t=12，間距1000mm。

⑵提升下吊點(diǎn)的設(shè)置

鋼連廊提升單元在整體提升過(guò)程中主要承受自重產(chǎn)生的垂直荷載。提升吊點(diǎn)的設(shè)置以盡量不改變結(jié)構(gòu)原有受力體系為原則。提升下吊點(diǎn)措施安裝要點(diǎn)同上（與提升平臺(tái)安裝要點(diǎn)一致）。

7、提升平臺(tái)的水平構(gòu)造措施

考慮水平穩(wěn)定性問(wèn)題，提升平臺(tái)、支撐提升平臺(tái)的上弦桿件及提升下吊點(diǎn)需增設(shè)水平構(gòu)造措施，提升平臺(tái)受力點(diǎn)加勁位置與162.690m標(biāo)高桁架水平桿件節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置水平構(gòu)造措施;在162.690m標(biāo)高桁架弦桿支撐提升平臺(tái)立柱位置與桁架水平桿件節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置水平構(gòu)造措施，桿件選用H500×200×10×20的H型鋼;提升吊具對(duì)應(yīng)弦桿加勁位置與桁架水平桿件節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置水平構(gòu)造措施，桿件選用H500×200×10×20的H型鋼。為保證提升的可靠性，將主體懸挑已安裝部分鋪設(shè)完鋼承板及澆筑混凝土，是整個(gè)組合結(jié)構(gòu)樓板共同承受提升的支座反力;

8、提升過(guò)程中的穩(wěn)定性控制

⑴液壓提升的穩(wěn)定性

采用液壓提升整體同步提升鋼連廊單元，與用卷?yè)P(yáng)機(jī)或吊機(jī)吊裝不同，可通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量，嚴(yán)格控制起動(dòng)的加速度和制動(dòng)加速度，使其接近于零以至于可以忽略不計(jì)，保證提升過(guò)程中鋼連廊單元和主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

⑵臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性控制

與鋼連廊單元整體提升有關(guān)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括加固措施，均應(yīng)充分考慮各種不利因素的影響，保證整體提升過(guò)程的穩(wěn)定性和絕對(duì)安全。

臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮荷載分布不均勻性、提升不同步性、施工荷載、風(fēng)荷載、動(dòng)荷載等因素的影響，在計(jì)算模型的建立過(guò)程以及荷載分項(xiàng)系數(shù)選取時(shí)充分考慮以上因素，還應(yīng)該對(duì)相關(guān)永久結(jié)構(gòu)的加固以及臨時(shí)結(jié)構(gòu)與永久結(jié)構(gòu)的連接要求有充分的認(rèn)識(shí)。這樣才能夠保證提升過(guò)程中不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患。

⑶主結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的保護(hù)

鋼連廊整體提升完畢、后序施工中，不可避免會(huì)對(duì)主結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接或鉆孔等，同時(shí)根據(jù)建筑功能的調(diào)整需要，也可能出現(xiàn)局部荷載與設(shè)計(jì)工況有出入的情況。

考慮到本工程中鋼連廊跨度較大，中間無(wú)剛性支撐特點(diǎn)，在安裝就位后，焊接必須嚴(yán)禁大范圍、大電流焊接，防止局部受熱變軟，結(jié)構(gòu)空間尺寸發(fā)生突變。因此在鋼連廊單元整體提升安裝施工前，應(yīng)盡可能把所有可能想到的掛件、吊點(diǎn)考慮到位，提前在地面焊接安裝。

⑷鋼連廊的穩(wěn)定性控制

通過(guò)對(duì)整體提升的鋼連廊單元進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析，對(duì)提升安裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行預(yù)先調(diào)整控制;鋼連廊在拼裝時(shí)、提升之前通過(guò)加設(shè)臨時(shí)加固構(gòu)件、板件，臨時(shí)改變提升單元結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到控制局部變形和改善局部應(yīng)力狀態(tài)的目的，保證鋼連廊整體提升過(guò)程的穩(wěn)定性和安全。

⑸液壓提升力的控制

先通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析計(jì)算得到的鋼連廊單元整體同步提升工況各吊點(diǎn)提升反力數(shù)值，再進(jìn)行不同步最不利工況分析得出安全范圍內(nèi)的最大吊點(diǎn)反力。在液壓同步提升系統(tǒng)中，依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)每臺(tái)液壓提升器的最大提升力進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。

當(dāng)遇到某吊點(diǎn)實(shí)際提升力有超出設(shè)定值趨勢(shì)時(shí)，液壓提升系統(tǒng)自動(dòng)采取溢流卸載，使得該吊點(diǎn)提升反力控制在設(shè)定值之內(nèi)，以防止出現(xiàn)各吊點(diǎn)提升反力分布嚴(yán)重不均，造成對(duì)永久結(jié)構(gòu)及臨時(shí)設(shè)施的破壞。

⑹空中停留的水平限位

液壓提升器在設(shè)計(jì)中獨(dú)有的機(jī)械和液壓自鎖裝置，保證了鋼連廊單元在整體提升過(guò)程中能夠長(zhǎng)時(shí)間的在空中停留。同時(shí)，應(yīng)在連廊結(jié)構(gòu)靠近主樓的位置拉設(shè)鋼絲繩及倒鏈等臨時(shí)措施，用來(lái)限定鋼連廊提升單元在空中停留水平位置。

9、結(jié)語(yǔ)

由于本工程鋼連廊結(jié)構(gòu)重量較重，高度較高，大型起重設(shè)備無(wú)法滿足吊裝要求。另外為減少高空焊接量，將結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝焊接完畢后進(jìn)行整體吊裝。避免了由于大型吊裝設(shè)備耗資較高，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益不利的情況。液壓提升法在準(zhǔn)備工作充分、操作過(guò)程規(guī)范的前提下，是工效最高、最省力和最安全的施工技術(shù)。因此，它具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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