大跨度高空鋼結構連廊整體提升施工技術

王永敏

五洋建設集團股份有限公司 杭州 310009

1 工程概況

美的林城時代E03、F01棟寫字樓位于貴陽市長嶺北路東側，毗鄰貴陽國際會展中心，總建筑面積約6.92 萬m2，地下1 層、地上23 層，建筑主體高度96.45 m。鋼桁架連廊位于E03、F01棟寫字樓之間（圖1），鋼結構最大跨度為 36 m，由13層、14層、15層樓面桁架組成，整體高度為8.7 m，桁架結構頂部標高為58.95 m。

設置3 榀主桁架（主梁），主桁架（主梁）十字型勁性混凝土柱剛性連接，主桁架間布置3 榀次桁架、支撐鋼梁、次梁等結構，鋼桁架及附屬結構總質量約298 t。

圖1 工程效果圖

2 工程難點

本工程中，鋼連廊結構最高安裝標高為+58.95 m，跨度36 m，如果按常規采用高空散裝施工，存在組裝、焊接工作強度大，機械設備無法滿足作業要求，作業效率低，不利于鋼結構施工的質量、安全及工期控制。

參照以往成功項目的經驗，若將連廊在地面整體拼裝完畢后，選擇“液壓同步提升技術”進行整體的提升作業，可以有效保證施工質量、安全和工期，同時還可以控制安裝作業風險，因此我們選擇“地面拼裝、整體提升”作為最終的吊裝方案。

3 施工方案

3.1 整體安裝思路

鋼連廊采取整體提升的施工方法，首先將其在裙房5層樓面上單獨拼裝，并在主樓結構16 層（標高+62.95 m）利用主樓的勁性柱設置提升平臺（上吊點），每榀主桁架設置2 組提升平臺（計6 組）。在鋼連廊主桁架上弦處對應上吊點的位置設置下吊點并安裝提升吊具，下吊點與上吊點間通過專用底錨和鋼絞線連接。利用液壓同步提升系統將連廊整體提升到位，連廊安裝完畢（圖2）。

圖2 連廊吊裝立面示意

3.2 提升吊點布置

3.2.1 吊點布置

連廊總質量298 t，在3 榀主桁架上共設置6 組提升吊點，所對應的6 組提升平臺上各配置1 臺YS-SJ-75型液壓提升器，主桁架之間是3 榀次桁架。提升吊點布置見圖3。

圖3 吊點布置示意

3.2.2 連廊整體提升段整體建模計算

考慮到桁架在吊裝過程中桿件受力改變的問題，特別用國內常用的結構分析軟件3D3S進行復核，而且和設計院也進行了充分溝通后，吊點的設置和吊裝過程對桿件的受力影響沒有問題。

3.3 提升設備與控制系統

根據連廊提升段建模計算的結果，本工程中采用穿芯式液壓提升器，具體型號為YS-SJ-75型液壓提升器。

本工程中液壓整體提升作業的計算機控制系統，主要由功率驅動系統、動力控制系統、傳感檢測系統等組成。

3.4 連廊結構預分段

3.4.1 結構預分段

因連廊有小結構位于混凝土型鋼柱上，無法進行整個連廊的整體提升，因此每榀主桁架的兩端均需要在安裝前進行預制分段的處理。兩端的預分段先行安裝到位；在地面上散件拼裝主體分段，整體提升安裝；分段接口處的斜腹桿將根據提升安裝的需要先預留后裝段，在對接完上下弦桿之后進行安裝（圖4）。

圖4 預分段示意

3.4.2 連廊預裝段整體建模計算

取懸挑部分最大的預裝段進行整體建模，反力則按照最大反力進行計算，通過計算可知臨時桿件最大應力為171 MPa，提升平臺端部變形13.2 mm。通過軟件查詢，桁架永久結構直腹桿最大應力為150 MPa，滿足設計要求。

4 設計提升吊點

4.1 上吊點

根據本工程鋼結構連廊特點，結合液壓同步提升的施工工藝，通過方案對比，主要從穩定、安全、對結構的影響以及制作、安裝的角度出發。提升平臺上吊點的設計如圖5所示。

吊點1、3、5所在提升平臺主要利用桁架端部預裝段設置，經計算，吊點的平臺梁、立柱、斜撐及拉桿的強度、穩定性均滿足要求。

吊點2、4、6所在提升平臺主要利用型鋼混凝土柱設置，經計算，吊點的平臺梁、斜撐的強度、穩定性均滿足要求。

4.2 下吊點

考慮到在提升過程中連廊結構將主要承受由自重產生的垂直荷載，以盡量不改變原有受力體系的原則來設置下吊點。本工程下吊點設置在主桁架上弦桿上，位置分別垂直對應每一上吊點。

圖5 上吊點示意

由于無法在提升之前安裝連廊安裝分段位置的斜腹桿，提升過程中會出現端部變形過大以及局部節點強度不足的情況。為滿足提升要求，現場對下吊點位置處的上弦桿與斜腹桿分段處將利用增設臨時桿件進行加固。選用規格為H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm，材質為Q345，加固桿件與桁架連接部位相應地增加加勁板，加勁板厚度為16 mm。為防止加固桿件意外失效，下吊點采用2 道保護加固桿，在1 道加固桿件的基礎上增加1 道桿件作為二次保護利用，規格和原加固桿件規格一致。

5 提升施工[1-5]

5.1 提升過程

為確保提升過程中連廊結構的平穩，提升和卸載過程中采用“結構姿態微調、均衡吊點油壓、同步位移控制、卸載分級就位”作為控制策略。

為控制整個提升過程的同步性，每臺液壓提升器均單獨設置行程傳感器，用來測量提升作業過程中各液壓提升器的同步性。

依據計算機仿真計算得出的各吊點反力值，分8 級進行加載。緩慢級增加各吊點處液壓提升系統的伸缸壓力，前五級依次為20%、40%、60%、70%、80%；在確認無異常的情況下，繼續加載至90%、95%、100%，直至連廊與拼裝胎架脫離。

連廊提升脫離胎架一定高度后（約150 mm），鎖定提升設備，懸?？罩?2 h進行全面檢查，待各項檢查完成，確認無異常后，正式進行提升。

提升至700 mm高度后，再次暫停作業，檢測各吊點距離地面的高度，計算出相對高差。通過液壓提升系統對各吊點高度進行微調，確保連廊達到水平姿態。

姿態調整后立即復位位移傳感器，以微調后的吊點高度為起始位置，在后續的提升過程中，保持該姿態直至提升就位。

連廊提升至設計位置后，暫時懸停在空中，利用提升設備分別對各吊點進行調整，微調使各層弦桿精確到達設計標高，水平方向利用倒鏈進行調整；調整完成后，繼續保持連廊的空中姿態以進行桿件安裝，待連廊結構形成整體穩定受力體系后，同步卸載液壓提升設備，拆除提升設備及臨時措施，完成連廊的整體提升安裝。

5.2 提升速度控制

根據液壓泵源系統的工作狀況、輔助工作所占用的時間以及提升作業穩定性控制的要求，將提升速度控制在10～12 m/h。

5.3 穩定性控制

（a）采用液壓整體同步提升，與傳統的卷揚機或吊機不同，可通過調節液壓設備的壓力和流量，嚴格控制起動、制動的加速度接近于零，保證提升過程中連廊和臨時支撐結構的穩定性。

（b）為防止突發的大風天氣影響，保證連廊結構提升作業的安全，在作業過程中應指定專人觀測連廊結構的偏移量，當偏移量超過安全范圍時，立即停止作業，將連廊四角與鄰近的主樓結構用鋼絲繩進行連接，將連廊的水平擺動限制在安全范圍內。

（c）本次作業過程時間較長，必然存在空中停留的情況，為保證連廊在提升作業過程中能夠在空中停留較長時間，必須確保液壓提升器的自鎖裝置完好有效，連廊離地之前，應將水平限位所需的鋼絲繩、導鏈等在其四角預先掛好，以便隨時使用。

6 結語

經過項目部的精心準備，整個提升作業歷時20 h，與傳統的空中散裝作業相比，作業設備簡單，減少了工人的工作量，工期大為縮短，顯著降低了成本，同時還提高了作業施工的安全保障，是一項非常值得推廣的施工安裝技術。