鋼結(jié)構(gòu)高空連廊整體提升施工關(guān)鍵技術(shù)

摘要：國家（威海）創(chuàng)新中心一期項目中的鋼連廊安裝提升高度達115m，面臨高空安裝風(fēng)險大、塔機難以吊裝以及傳統(tǒng)落地腳手架工藝不適用等難題。以此為例，將偏離安裝位置正下方70cm、高度為23m處的裙房頂板作為鋼結(jié)構(gòu)拼裝場地，施工中嚴(yán)格控制連廊變形和受力，順利完成了安裝施工。從拼裝胎架搭設(shè)、變形提前控制、提升防風(fēng)措施等角度，闡述了鋼連廊整體提升工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，可為類似工程施工提供參考價值。

關(guān)鍵詞：鋼連廊;整體提升;安裝工藝;關(guān)鍵技術(shù)

0" "引言

鋼結(jié)構(gòu)因具有強度高、質(zhì)量輕、工業(yè)化水平高、造型美觀以及拆改便利等優(yōu)勢，在相關(guān)高層建筑物得到了廣泛應(yīng)用。其中，用于兩棟高層建筑之間的聯(lián)系通道——鋼連廊，在現(xiàn)代設(shè)計造型中應(yīng)用越來越普遍。而對于高空大跨度鋼連廊的安裝施工來講，尋找一種施工便捷、安全性高、綜合造價低的工藝，是在技術(shù)人員面臨的一個難題。

張國松等人[1]基于杭州某商業(yè)廣場的鋼連廊施工工程，對鋼連廊的加工制作技術(shù)以及變形預(yù)留值的控制工藝進行了介紹，從而減少了連廊后期的安裝誤差。孫連波[2]介紹了在現(xiàn)場條件受限條件下，無法采用塔機吊裝鋼結(jié)構(gòu)連廊時，而采用的人工手拉葫蘆提升安裝工藝，并對結(jié)構(gòu)受力性能進行了分析。李建華等[3]以蘇州中心廣場位于地鐵線上方的中庭鋼連廊安裝施工為例，提出了一種分段制作、運輸、定點分段吊裝的工藝，成功避免了對既有運營地鐵線的影響。除此之外，還有較多學(xué)者對高空鋼連廊地面拼裝后再整體提升以及高空散拼等方法進行了研究[4-6]。

本文以國家（威海）創(chuàng)新中心一期項目中的高空鋼連廊安裝施工為例，在總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上，提出先在結(jié)構(gòu)安裝位置正下方向北偏離70cm的23.05m高裙樓頂板上預(yù)先拼裝鋼連廊，而后再整體提升的工藝。此過程中需要重點考慮裙樓頂板的傳力路徑、提升初期結(jié)構(gòu)擺動控制以及提升過程穩(wěn)定性問題，在保證施工安全的前提條件下，有效確保了安裝質(zhì)量。

1" "工程概況

國家（威海）創(chuàng)新中心一期項目位于雙島灣科技城中部科教研發(fā)區(qū)內(nèi)，東臨中央商務(wù)區(qū)，南臨高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)，是雙島灣科技城中心形象區(qū)域和標(biāo)志性建筑所在區(qū)域，地塊南臨和興路，東側(cè)為硅谷路，西側(cè)為科創(chuàng)路，北側(cè)為孵化路。項目建筑面積約為27萬m2，其中地下建筑面積約為5.5萬m2。2#樓A、B塔樓建筑高度為148.50m。

國家（威海）創(chuàng)新中心一期工程2#樓AB塔樓結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土框架+核心筒結(jié)構(gòu)，地下1層，地上塔樓32層，建筑總高度為148.5m。本工程鋼連廊結(jié)構(gòu)位于2#樓AB塔樓之間，由2榀縱向主桁架和其間次梁結(jié)構(gòu)組成。連廊跨度60.9m，位于結(jié)構(gòu)26層至29層之間，標(biāo)高為115.450～128.050m，連廊自身高度為12.6m，其中主桁架的弦桿和腹桿均為箱型構(gòu)件，次梁為H型截面，總質(zhì)量約為1800t，提升高度為115.45m。連廊三維圖如圖1所示。

2" "施工難特點與總體技術(shù)路線

2.1" "連廊安裝難點

鋼桁架最大跨度為60.90m，鋼連廊整體提升質(zhì)量為1800t，滿足“超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程范圍”的相關(guān)規(guī)定，故本施工方案需組織專家論證。工程中桁架的最大安裝標(biāo)高為+128.050m，屬于高空作業(yè)。一方面，高空散拼作業(yè)時危險性和工作量大，對吊裝機械的要求也較高;另一方面，傳統(tǒng)的落地腳手架搭設(shè)工程量大，且安全、工期和施工質(zhì)量均無法有效保證。

鑒于以上存在難點，須嚴(yán)格按總公司管理文件等相應(yīng)管理制度進行管理。在工程實施中，需要積極推廣新技術(shù)、新工藝、新材料，精心組織，科學(xué)管理，優(yōu)質(zhì)高效地完成施工任務(wù)，確保實現(xiàn)目標(biāo)。

2.2" "安裝技術(shù)路線

針對本工程鋼連廊結(jié)構(gòu)的以上施工難點和要求，經(jīng)綜合分析，形成總體技術(shù)路線，即采用裙樓頂面拼裝、整體提升的施工方法，將鋼結(jié)構(gòu)提升單元在其投影面正下方向北偏移70cm的裙房頂面拼裝為整體。同時，在標(biāo)高+128.050m處，將相應(yīng)的提升平臺（作為上吊點），借助提升桁架上弦桿預(yù)拼段結(jié)構(gòu)完成設(shè)置，并在待提升桁架結(jié)構(gòu)上弦桿處設(shè)置吊具（作為下吊點），吊具設(shè)置位置應(yīng)與上吊點對應(yīng)。提升平臺和提升吊具之間通過專用錨具和鋼絞線實現(xiàn)連接。之后，利用液壓同步提升系統(tǒng)，穩(wěn)定地將桁架提升單元整體提升至待安裝的設(shè)計位置，并與預(yù)拼段的牛腿牢固連接，再及時安裝嵌補構(gòu)件。連廊安裝流程如圖2所示。

3" "鋼連廊模擬分析

3.1" "連廊提升過程位移分析

根據(jù)實際施工過程計算提升過程各桿件的受力情況，將主體塔樓、提升鋼連廊、提升支架、拉索建立一體化仿真分析模型。計算時只考慮鋼連廊自重，提升總高度為93.6m，按照提升高度10m、20m、40m、60m、80m、90m、93.6m共7個提升高度考慮，通過施加溫度荷載實現(xiàn)拉索收縮模擬提升高度的變化。塔樓底部采用固結(jié)，鋼連廊設(shè)置小剛度彈簧單元保證模型計算分析的收斂性。

經(jīng)計算可知，提升過程中鋼連廊橫向位移最大為2mm，跨中豎向位移最大為24mm（<152mm），滿足擾度允許值要求。提升支架端部下?lián)霞s為17mm（<33mm），滿足擾度允許值要求。塔樓主體結(jié)構(gòu)豎向變形為13mm，滿足擾度允許值要求。

3.2" "連廊提升過程受力分析

根據(jù)實際施工過程計算提升過程各桿件的受力情況，將主體塔樓、提升鋼連廊、提升支架、拉索建立一體化仿真分析模型。計算時只考慮鋼連廊自重，提升總高度為93.6m，按照提升高度10m、20m、40m、60m、80m、90m、93.6m共7個提升高度考慮，通過施加溫度荷載實現(xiàn)拉索收縮模擬提升高度的變化。塔樓底部采用固結(jié)，鋼連廊設(shè)置小剛度彈簧單元保證模型計算分析的收斂性。

經(jīng)計算可知，提升過程中鋼連廊最大應(yīng)力為27MPa，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。提升支架最大應(yīng)力為61MPa，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。塔樓最大應(yīng)力為40MPa，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

4" "施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1" "拼裝平臺搭設(shè)

由于本連廊鋼構(gòu)件較多且重量較大，拼裝過程中須使用拼裝胎架用以定位及支撐鋼構(gòu)件，根據(jù)以往經(jīng)驗本工程拼裝胎架體量將在110t左右。

連廊胎架搭設(shè)前應(yīng)首先利用全站儀來定位鋼構(gòu)件位置，然后搭設(shè)拼裝胎架，再將鋼構(gòu)件直接吊裝放置在胎架相關(guān)位置后便可卸下吊裝工具，剩下工作交由焊接工種施焊對接，待對接工作完成后方可拆除拼裝胎架。

4.2" "提升支架設(shè)計

根據(jù)連廊結(jié)構(gòu)特點，在連廊正上方設(shè)置提升支架，下吊點設(shè)置在連廊上弦節(jié)點位置，提升支架由提升梁、斜拉桿、斜撐、上吊點牛腿、側(cè)向支撐桿、斜撐腹桿及加固桿等組成（見圖3），材質(zhì)均為Q355B，提升梁采用1200mm×

600mm×30mm×30mm方管，斜拉桿用600mm×600mm×

30mm×30mm方管，斜撐采用900mm×600mm×30mm×

30mm方管，斜撐腹桿采用H400mm×600mm×20mm×20mm

方管，提升梁設(shè)置上吊點牛腿，牛腿截面為1200mm×700mm

×30mm×30mm方管。同時為了保證提升支架平面外穩(wěn)定性，在上弦桿側(cè)面設(shè)置水平斜撐，側(cè)向斜撐規(guī)格為H400mm×400mm×13mm×21mm，加固桿規(guī)格為H700mm×350mm×20mm×30mm。為保證提升平臺梁處的側(cè)向穩(wěn)定，在提升平臺梁處設(shè)水平斜撐作為提升平臺梁的側(cè)向支撐，連接采用熔透焊縫進行連接。

4.3" "提升吊點布置

鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升共設(shè)置4組雙吊點，每組雙吊點配置2臺TLJ-4500型液壓提升器，共計8臺，提升吊點平面布置如圖4所示。

4.4" "提升變形提前控制

本工程鋼連廊跨度較大，約為60.9m，因此在連廊整體拼裝時應(yīng)考慮拼裝預(yù)起拱。根據(jù)我司對整提升進行仿真分析計算，擬定按照2‰（122mm）跨度進行起拱，起拱采用跨中起拱。采用根據(jù)仿真工況分析數(shù)據(jù)，在深化、加工時對該位置進行預(yù)起拱處理，使其變形量達到很好控制，保證結(jié)構(gòu)對接精度。懸挑位置豎向變形控制采用后裝法;對懸挑桁架弦桿部分采用預(yù)起拱處理，起拱值為相應(yīng)位置計算值。

4.5" "支撐胎架布置

本工程進行塔樓內(nèi)桁架施工時，由于A塔30層存在梁上立柱，需使用1m×1m×1.5m支撐胎架進行回頂，以保證施工安全。胎架布置位置為A-A軸交A-1軸，回頂高度為12.6m，因回頂高度較高，在6m處支撐胎架四面采用I50c工字鋼增加支撐。26層頂?shù)踔翁ゼ苁疽鈭D見5。

4.6" "提升防風(fēng)措施

纜風(fēng)繩直徑為28mm，通過交叉布置將提升連廊與主塔樓鋼柱連接。纜風(fēng)繩留有一定余量保持松弛，僅在斜拉時為相對張緊。本工程攬風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置4套拉索，每層各2套，防止連廊在大風(fēng)情況下出現(xiàn)較大水平位移，并在提升過程中將纜風(fēng)繩循環(huán)交替上移，伴隨連廊提升到位。纜風(fēng)繩設(shè)置立面如圖6所示。

4.7" "就位安裝

提升連廊整體提升至待安裝位置后，暫時停止液壓系統(tǒng)工作，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時微調(diào)連廊各層的桿件連接精度，使之符合設(shè)計要求，在對口處設(shè)置碼板進行臨時固定，再進行對口焊接。

對口焊接完成、焊縫探傷滿足要求后，將液壓提升系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進行同步卸載，使提升鋼絞線處于松弛狀態(tài)，再進行后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)安裝。然后將提升設(shè)備、臨時設(shè)施以及鋼絞線拆除，至此鋼連廊安裝工作完成。如個別弦桿安裝螺栓無法安裝且不能及時校正，可采用馬板錨固連接。

4.8" "卸載控制

整個連廊提升到位后進行所有弦桿與鋼柱牛腿的對接焊接（24h后進行焊縫無損檢測），弦桿對接完成后進行液壓提升整體同步卸載。在卸載時采用每個吊點同步卸載，卸載采用30%、50%、80%、100%的方式。在卸載過程中采用多角度定位測量觀測，監(jiān)測連廊變形，同時對各個對接點派專人進行卸載過程觀測，一旦出現(xiàn)問題立即停止卸載，進行修復(fù)。卸載完成后進行加固桿件的拆除以及其他后裝構(gòu)件的安裝。

5" "結(jié)語

在國家（威海）創(chuàng)新中心一期項目的高空鋼連廊安裝施工中，為保證施工工效，擯棄傳統(tǒng)落地腳手架以及手拉葫蘆等方式，在結(jié)構(gòu)安裝位置正下方偏北70cm處裙房頂板上預(yù)先將結(jié)構(gòu)拼裝成整體，考慮裙樓頂板的受力要求，合理布置拼裝胎架，而后再采用基于液壓整體提升系統(tǒng)的鋼連廊整體提升安裝工藝，在保證施工安全的前提下，順利完成了鋼連廊的安裝，且安裝精度符合要求，取得了理想的社會和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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