超高層鋼結構連廊整體提升施工技術

謝貽軍，童林浪，黃立夏 （長江精工鋼結構（集團）股份有限公司，安徽 六安 237161）

1 項目背景

某超高層建筑主要由地下室、A座塔樓和B座塔樓以及位于高100m的空中連廊組成；A座寫字樓塔樓建筑地下三層，地上33層，總高度為141.56m，結構體系為現澆鋼筋混凝土框架核心筒結構。B座塔樓為公寓，建筑地下四層，地上22層，總高度為99.48m,結構體系為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻；連廊結構位于A、B座中間，連廊兩側由兩榀主桁架支撐到標高97.650m四根鋼牛腿上，桁架上、下弦連接5道橫梁及水平支撐，組成一個空間巨型桁架結構體系。鋼連廊桁架跨距32.2m，柱距18m，高度12.6m；桁架上、下弦桿截面：800×800×35×35，直腹桿□800×800×35×35，斜腹桿截面為□400×400×16×16；上下弦橫向水平連梁截面為□800×800×35×35，水平支撐為□400×400×16×16；連廊橫向連梁端部懸挑1.75m和2.25m，并設置□500×500×20×20縱向連梁。

2 施工重難點分析

連廊為三層鋼結構，由兩榀主桁架和上、下弦樓層梁組合而成，寬度約21.8m，總高度達13.45m,桁架主跨約為32.2m。連廊結構的最大安裝標高為+111.435m，總重量約591.63t；鋼連廊（平面位置8～12軸/D～K軸）下部地下室三層，對應底板標高為-16.18m，-11.38m，-6.58m；地下室頂板標高-1.30m；其中9～11/D～K軸區域存在下沉廣場，樓面板標高為-6.58m。

圖1 連廊位置

圖2 下沉廣場現場照片

考慮連廊重，跨度大，就位高，若采用散件在100m的高空安裝，高空焊接質量難以保證，安全性存在巨大風險，且安裝起吊設備的成本較高，因此本項目將連廊結構在地下室板頂拼裝，再整體提升就位的安裝方案。此方案拼裝難度較小，施工質量、安全、成本均能有效控制。另外由于連廊投影在地面為部分下沉式廣場，需要設置足夠的支撐架支撐整個連廊桁架，并復核下部負一層底板承載力。這部分主要由原設計單位復核，后續也不再贅述。

3 施工方法

3.1 施工思路

連廊主要采用“地面原位拼裝、整體液壓提升、高空補桿”的施工方案進行施工。連廊桁架在其投影面正下方的地面上拼裝為整體，同時在塔樓A、B的牛腿處，利用連廊結構預裝的上弦桿、立柱等結構設置提上提升點，在連廊結構的下弦桿端部設置下提升點，上、下提升點由專用底錨及鋼絞線相互來連接。利用設置于A、B側塔樓的4套液壓提升設備將鋼結構連廊整體提升至設計位置，并與支座牛腿對接安裝，最后拆除液壓提升設備，完成整個提升工作。

3.2 鋼連廊提升準備

3.2.1 連廊劃分思路

本次鋼結構提升范圍為A-10～B-1軸交A-A～A-D軸。由于結構布置及提升工藝的要求，所有安裝支座的連接牛腿需要待連廊提升單元到位后方可安裝。本次提升施工范圍見圖3、圖4所示。

圖3 連廊提升單元劃分及提升點布置

圖4 A、B塔樓鋼牛腿劃分

3.2.2 整體提升施工仿真模擬分析

由于連廊桁架在施工狀態與原設計一次性安裝存在差異，因此需要考慮施工狀態的結構安全性。整體提升施工由力控制和位移控制兩種標準。力控制在提升過程中監測壓力傳感器值是否符合預期的設定值。此設定值一般控制不超過同步提升時提升點反力值的20%。位移控制在提升過程中通過位移傳感器數據與實際測量數據進行比較，并控制各提升點間位移差，保證提升點速度的均勻性。實際提升過程中，應按照不超過1.2倍同步提升反力值和不同步提升點高差最大值不超過50mm雙控制標準（當采用穿心式液壓千斤頂時，應為相鄰點距離的1／250，且不應大于25mm。最高點與最低點允許高差值為50mm）。

圖5 連廊提升時豎向撓度云圖

圖6 連廊提升時應力比云圖

圖7 提升點反力

圖8 提升平臺1

圖9 提升平臺2

圖10 提升平臺應力比云圖

圖11 提升平臺變形云圖

連廊桁架整體提升過程及支撐結構通過Midas gen進行仿真分析與設計。根據連廊的整體提升方案，主要的分析結果如下：

基本荷載組合：1.2D×1.1；標準組合：1.0D×1.1（1.1為提升動力系數）

連廊在提升施工過程中，最大應力比為0.25，符合規范要求。結構最大變形為7mm，其提升點間距約為33100mm，變形為跨度的1/4729，滿足規范1/400的要求。由于篇幅所限，不同步提升不再敘述。提取最大反力為1521kN，作為下步提升架和主體設計和復核的依據。

3.2.3 提升支架及提升點設計

提升架的設計需要滿足以下原則：①具有較大的承載力，可以將提升區鋼結構荷載有效地傳遞給下部土建結構；②具有一定的抵抗側向荷載的能力；③具有一定的穩定性。根據以上要求及提升點所在位置，本工程設置了2種提升架類型：①設置在外排柱頂的支撐架；②設置在主結構上的外部提升架。

提升平臺由提升梁、斜撐和斜拉支撐構成，各桿件和加勁板之間均采用全熔透的二級焊縫。提升平臺1適用于吊點D01、D04，提升平臺2括號外標注適用于吊點D02、括號內標注適用于吊點D03。

提升平臺結構最大應力比為0.65＜1.0，最大抗剪比為0.83＜1.0；最大豎向變形為3mm，滿足規范要求。

提升上吊點通過專用吊具與主桁架直腹桿上弦焊接，在直腹桿上弦處設置加勁板。提升下吊點通過臨時牛腿與主桁架直腹桿下弦焊接，在直腹桿下弦處設置加勁板，以滿足提升要求。下吊點二適用于吊點 D02、D03，示意圖見圖12、圖13、圖14所示。

圖12 下吊點1

圖12 下吊點2

圖13 吊點應力比云圖

圖14 吊點變形云圖

根據上述計算可知，提升時牛腿最大應力為367MPa（應力集中），其中大部分應力均在245MPa以下，小于規范要求的295MPa，最大位移為0.7mm，均滿足提升安全要求。

3.3 鋼連廊提升施工

3.3.1 提升準備工作

鋼結構連廊在其設計位置的投影面正下方-0.160m的樓面上拼裝成整體提升單元；在A、B塔樓兩側混凝土柱和勁性柱、勁性梁設置4組提升平臺（上吊點）；安裝液壓同步提升系統設備，包括兩臺YS-PP-60液壓泵源系統、4套YE-SJ-405穿心式液壓千斤頂、1臺YS-CS-01計算機控制系統、各類傳感器等并對其進行測試；在連廊上弦桿上安裝下提升點臨時吊具并與上提升點對應；安裝4組專用底錨和專用鋼絞線。

3.3.2 預提升工作

緩慢提升連廊，使得4組提升鋼絞線受力均勻；檢查鋼連廊結構及液壓同步提升設備、提升平臺、吊具等的所有措施是否符合規范及設計要求；確認無誤后，按照設計荷載的 20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的順序逐級加載，直至連廊提升單元脫離拼裝平臺；待連廊提升約150mm后，暫停提升；測量各提升點的水平標高，若不在同一標高微調其至水平位置，并靜置12h。待12h后，檢查鋼連廊結構及液壓同步提升設備、提升平臺、吊具等的所有措施有無異常；確認無異常情況后，開始正式提升；

圖15 提升準備

圖16 提升中

圖17 提升完成

3.3.3 正式提升工作

鋼連廊整體提升至設計標高向下約200mm處，暫停提升；對連廊結構及提升點尺寸、標高等進行復核無誤后，緩慢提升鋼連廊接近設計位置，并通過液壓提升系統的“微調、點動”功能，將4組提升吊點精準就位并與A、B塔樓鋼牛腿對接形成整體；

3.3.4 卸載工作

待連廊高空補桿等工作后，開始對液壓提升系統各提升點逐步卸載，并拆除提升平臺等臨時措施，將鋼連廊從安裝狀態轉換成設計狀態。

4 結語

通過對超高層連廊施工的重難點、安裝條件、安全及經濟性進行分析，最終確定地面原位拼裝、整體液壓提升、高空補桿的安裝方案，同時對施工過程仿真分析、提升支架、提升點等關鍵技術措施等進行了闡述。采用整體提升施工方案及相關的技術措施有效確保工程的質量、安全、工期及經濟性，對類似項目的施工具有借鑒意義。