大跨度漂浮辦公室整體提升施工工藝

邱國(guó)軍

（湖南廣播影視集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙410000）

1 引言

近年來(lái)，隨著靜力學(xué)理論體系的發(fā)展和軋制鋼材工藝的提升，越來(lái)越多的大跨度漂浮鋼結(jié)構(gòu)建筑物涌現(xiàn)出來(lái)，不但給人們帶來(lái)更加美的視覺(jué)感受，結(jié)構(gòu)造型新穎，雄偉壯觀及現(xiàn)代感強(qiáng)，往往成為當(dāng)?shù)貥?biāo)志性建筑。從某種程度上來(lái)說(shuō)，大跨度漂浮鋼結(jié)構(gòu)建筑物的建設(shè)水平，成了衡量一個(gè)地方城市建筑水平的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。國(guó)內(nèi)聞名遐邇的東莞國(guó)際會(huì)展中心、澳門觀光塔、廣州新體育館等，都是這種大跨度鋼結(jié)構(gòu)的成功應(yīng)用，不但滿足了使用功能，還成功吸引了不少游客的目光[1]。因此，建設(shè)大跨度漂浮鋼結(jié)構(gòu)建筑物，對(duì)于提升一個(gè)城市的知名度，具有重要意義。

大跨度漂浮辦公室是近年來(lái)新興的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，主要包括框架梁柱結(jié)構(gòu)、桁架屋蓋結(jié)構(gòu)和大跨度鋼梁，依靠框架梁柱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐。這種辦公室設(shè)計(jì)方法具有大跨度漂浮鋼結(jié)構(gòu)建筑物的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠節(jié)約建設(shè)成本。這種辦公室在建設(shè)過(guò)程中不但需要考慮到自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要兼顧到與下部混凝土部分的連接方式，因此，具有一定的施工難度[2]。本文結(jié)合某省廣播電視臺(tái)節(jié)目生產(chǎn)基地及配套設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目工程，重點(diǎn)探討分析了該工程中大跨度鋼結(jié)構(gòu)漂浮辦公室整體提升的施工技術(shù)措施，以期為類似工程項(xiàng)目提供借鑒和指導(dǎo)。

2 項(xiàng)目概況及工程特點(diǎn)

2.1 項(xiàng)目概況

某省廣播電視臺(tái)節(jié)目生產(chǎn)基地及配套設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目工程占地約7.3×104m2，建設(shè)規(guī)模為2.2×105m2，主體為鋼框架結(jié)構(gòu)，用鋼總量多達(dá)到40 000t。工程建成后將是一個(gè)集大型演藝活動(dòng)、影視節(jié)目生產(chǎn)、藝術(shù)展覽、創(chuàng)意工坊、觀眾參觀通道等功能于一體的現(xiàn)代化“環(huán)球夢(mèng)工廠”式的節(jié)目生產(chǎn)基地，也是當(dāng)?shù)氐奈幕貥?biāo)。該工程依山勢(shì)而建，地下室為群體，地上為7 個(gè)建筑單體，漂浮辦公室位于整個(gè)地勢(shì)的東側(cè)最高處，地下4 層，地上9 層，漂浮辦公整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)154m，寬64.4m，采用巨型空腹式桁架結(jié)構(gòu)，樓層結(jié)構(gòu)由10 個(gè)純鋼核心筒支撐，四周最大懸挑11.9m。鋼梁截面均為H 型，鋼梁材質(zhì)Q345B 的最大截面為1 000mm×400mm×24mm×36mm，材質(zhì)Q390GJB 的最大截面為1 000mm×500mm×40mm×60mm。梁上鋼柱的截面分為箱型和H 型2 類，箱型截面最大尺寸為700mm×700mm×60mm×60mm，材質(zhì)為Q390GJB；H 型截面最大尺寸為600mm×400mm×30mm×40mm。梁下斜向支撐截面為600mm×400mm×15mm×25mm，材質(zhì)為Q345B；飄浮辦公區(qū)結(jié)構(gòu)采用鋼筋桁架樓層板，樓板厚度為120mm。支撐漂浮辦公室樓層的為2 列共10 個(gè)鋼支撐筒，鋼筒主要作為電梯及樓梯通道，從下部結(jié)構(gòu)中伸出穿過(guò)上部漂浮辦公室樓層結(jié)構(gòu)。鋼筒鋼結(jié)構(gòu)包括鋼梁、鋼柱和斜支撐。其中鋼梁為H 型截面600mm×400mm×12mm×20mm，材質(zhì)為Q345B；鋼柱為箱型截面，箱型截面為800mm×800mm×30mm×30mm，材質(zhì)為Q390B。

2.2 工程特點(diǎn)

工程特點(diǎn)包括：（1）漂浮辦公室（A～K 軸）鋼梁最大跨度33.6m、單根最重20t，離下部3 層樓面高達(dá)26.9m，分段吊裝的可操作性和經(jīng)濟(jì)性難以保證；（2）漂浮辦公室（A～K 軸）所需鋼材量較大，重達(dá)2 000 多噸，且鋼材型號(hào)廣，因此，高空鋼梁柱焊接質(zhì)量、施工安全均難以保證；（3）該項(xiàng)目施工要求較高，在該省內(nèi)這種大跨度漂浮辦公室屬首例，因此，既沒(méi)有現(xiàn)成的施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，又需要盡全力建設(shè)好，以給后續(xù)類似工程提供指導(dǎo)。

3 施工機(jī)械設(shè)備選擇

經(jīng)過(guò)對(duì)漂浮辦公（A～K 軸）鋼結(jié)構(gòu)的分析和計(jì)算，兩側(cè)布置2 臺(tái)TC7052（臂長(zhǎng)70m）的固定式塔吊作為吊裝構(gòu)件在3 層樓面拼裝，采用22 臺(tái)提液壓升器（6 臺(tái)75t，14 臺(tái)180t，2 臺(tái)405t）整體提升。

4 整體提升施工工藝概述

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，確定本工程漂浮辦公室（A～K 軸）整體結(jié)構(gòu)在下部3 層樓面上進(jìn)行組拼后，采用液壓提升器整體提升到位。

具體施工步驟為：懸浮辦公室A～K 軸鋼結(jié)構(gòu)位于3 層樓面整體拼裝；安裝筒體之間主梁（3 層柱頂鋪設(shè)H 型鋼拼裝胎架）→安裝筒體主梁之間次梁→安裝筒體之間2 層主梁和次梁→安裝底層外側(cè)懸挑主梁及部分立柱→（懸挑構(gòu)件超出樓板范圍2.8m，部分大跨度外邊梁分段吊裝，需搭設(shè)懸挑三角支架）→安裝底層外側(cè)懸挑主梁間次構(gòu)件→安裝底層外側(cè)懸挑2 層鋼構(gòu)件→安裝2 層豎向構(gòu)件→安裝3 層主梁和次梁；漂浮辦公室A～K 軸提升單元拼裝完成→在鋼結(jié)構(gòu)筒體角柱柱頂安裝22 個(gè)液壓千斤頂提升器，并安裝加固工裝，準(zhǔn)備提升→提升單元提起200mm 進(jìn)行整體試提升，并靜置24h 進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安全性能檢測(cè)→通過(guò)試提升確定結(jié)構(gòu)安全性后，整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行正式提升→整體結(jié)構(gòu)提升就位→拆除部分水平向加固工裝，部分次梁進(jìn)行補(bǔ)桿安裝→待整體結(jié)構(gòu)和筒體補(bǔ)桿焊接完成后，拆除臨時(shí)加固工裝，并進(jìn)行卸載，卸載完成后拆除提升器。

5 整體提升施工保證措施

整體提升施工保證措施包括：

1）以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)建立有限元計(jì)算模型，進(jìn)行安裝過(guò)程仿真分析。結(jié)論：根據(jù)漂浮辦公室A～K 軸鋼結(jié)構(gòu)拼裝和提升過(guò)程有限元分析結(jié)果，結(jié)構(gòu)拼裝過(guò)程中最大豎向位移為2.65mm，提升就位后結(jié)構(gòu)最大豎向位移為23.14mm（一次成型計(jì)算結(jié)果為11.64mm），結(jié)構(gòu)外側(cè)懸挑長(zhǎng)度為11 900mm，撓跨比為23.14/11 900=1/514（懸挑端構(gòu)件安裝時(shí)考慮安裝起拱10mm），安裝過(guò)程最大桿件應(yīng)力比為0.18（一次成型計(jì)算結(jié)果為0.18），因結(jié)構(gòu)整體變形值和桿件應(yīng)力比值均較小，該安裝過(guò)程是安全的。

2）液壓同步提升施工技術(shù)采用傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)集中控制，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過(guò)程顯示和故障報(bào)警等多種功能。

3）用于本工程的液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備采用CAN 總線控制以及從主控制器到液壓提升器的3 級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)液壓提升器的獨(dú)立實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，從而使得液壓同步提升過(guò)程的同步控制精度更高，更加及時(shí)、可控和安全。

4）操作人員可在中央控制室通過(guò)液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓提升過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。

5）通過(guò)計(jì)算機(jī)人機(jī)界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、順控（單行程動(dòng)作）、手動(dòng)控制以及單臺(tái)提升器的點(diǎn)動(dòng)操作，從而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)提升安裝工藝中所需要的同步提升、空中姿態(tài)調(diào)整、單點(diǎn)毫米級(jí)微調(diào)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上施工措施，該省廣播電視臺(tái)節(jié)目生產(chǎn)基地及配套設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的漂浮辦公室（A～K 軸）整體提升順利完成，各種力學(xué)性質(zhì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。因此，本文所論述的施工工藝，具有一定的科學(xué)性和合理性。通過(guò)本文的研究，可以為類似工程項(xiàng)目的施工奠定基礎(chǔ)。