超高層大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升施工技術(shù)分析

段于師

1.工程概況

某超高層項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)一棟主塔樓、一棟副塔樓，兩樓之間采用40.5m 大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊連接，其架空高度41m；剛連廊共設(shè)三層，寬42m；一端伸進(jìn)主塔樓，另一端外露置放在副塔樓上，兩端均與主體結(jié)構(gòu)型鋼混凝土柱中的型鋼固結(jié)連接，總重量3189t，鋼連廊共設(shè)四榀主桁架，主桁架之間采用系桿固結(jié)連接。規(guī)劃紅線內(nèi)存在海拔93.98m 山體，需將一半山體挖除，剛連廊東側(cè)緊挨山體，建筑外邊緣與坡腳僅隔6.0m；剛連廊西側(cè)為下沉廣場(chǎng)，寬度與剛連廊跨度相同。

2.施工比選

2.1 高空散裝

鋼結(jié)構(gòu)高空散裝法要有較寬闊的場(chǎng)地并且其承載力滿足要求，對(duì)起重機(jī)械站位要求高；需要搭設(shè)超高支撐架，高空吊裝、組裝、焊接工作量大增加了安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)[1]。對(duì)于本項(xiàng)目零場(chǎng)地較難實(shí)施。

2.2 整體提升

結(jié)合施工環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地對(duì)鋼連廊進(jìn)行分割，在首層頂板整體拼裝后利用超大型液壓同步提升施工技術(shù)，將其提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再進(jìn)行與預(yù)留構(gòu)件焊接，降低了現(xiàn)場(chǎng)高空的施工質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，綜合分析采用滑移拼裝+整體提升法最優(yōu)，能實(shí)現(xiàn)在滿足安全性的前提下，建造質(zhì)量更優(yōu)的工程。

3.施工方案

3.1 總體施工部署

因連廊西側(cè)為下沉結(jié)構(gòu)不能設(shè)置起重設(shè)備，只能在東側(cè)設(shè)置。首先在12-17 軸～E-J 軸下沉部位安裝拼裝平臺(tái)和滑移軌道?，F(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)120 t 履帶吊，在17-20 軸～D-J 軸安裝履帶吊作業(yè)平臺(tái)，在17 軸逐一拼裝和滑移至確定位置，在進(jìn)行系桿、樓承板連接，最后整體提升、定位焊接。

3.2 安裝平臺(tái)拼裝

安裝平臺(tái)主梁采用箱型500mm×300mm×30mm、次梁采用箱型300mm×200mm×16mm、鋼軌采用QU100（h=150mm）、鋼管支撐柱采用600×25；每根臨時(shí)鋼管柱用相同厚度鋼板封底增加與混凝土柱的接觸面積，鋼管柱頂切割槽型使主梁置放在其中，主梁間采用箱型梁連接加固形成整體，主梁上安放四道軌道，用于鋼連廊桁架滑移，安裝的軌道表面必須光滑、平整，軌道與主梁存在間隙時(shí)采用鋼墊板塞實(shí)，軌道尾部焊接擋板防止軌道滑動(dòng)。

履帶吊作業(yè)平臺(tái)，共設(shè)置四根主鋼梁（H700mm×300mm），主鋼梁間采用型鋼（H700mm×300mm）加密連接，主梁置放在鋼筋混凝土主梁和柱上，便于傳遞上部荷載，以保護(hù)樓面不被破壞。具體見圖1。

圖1 桁架拼裝滑移平臺(tái)與履帶吊作業(yè)平臺(tái)

3.3 主梁拼裝和滑移

3.3.1 準(zhǔn)備階段

鋼結(jié)構(gòu)工廠化加工生產(chǎn)，每榀桁架重達(dá)460t，超寬、超高、超重須進(jìn)行分割運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接。為了保證桁架結(jié)構(gòu)提升就位能夠順利對(duì)口，所以桁架結(jié)構(gòu)在設(shè)置提升分段時(shí)，按照各層弦桿錯(cuò)開的原則來進(jìn)行設(shè)置，最上層弦桿斷口距離柱邊最遠(yuǎn)，各層弦桿最小錯(cuò)開距離為100mm～200mm。由上至下分割呈梯形，最上一層梁距D 軸2.4m，依次往下1.4m、1.2m、1.0m，斜撐距節(jié)點(diǎn)板1.0m。為了傳遞荷載及保證鋼連廊的滑移和提升時(shí)的整體穩(wěn)定性，提升部分需要設(shè)置臨時(shí)的加固桿件，主要用于將荷載傳遞至節(jié)點(diǎn)，主桁架立面、平面加固桿件設(shè)置在桁架上弦桿吊點(diǎn)位置附近。

桁架平移采用TLC-1.3 型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及TLPG-1000 自鎖型液壓爬行器能自動(dòng)夾緊軌道形成反力（楔形結(jié)構(gòu)），從而實(shí)現(xiàn)推移；爬行器一個(gè)行程滑移300mm，在平移過程中油壓、設(shè)備參數(shù)通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析，反應(yīng)設(shè)備和桁架狀態(tài)。

3.3.2 滑移

一個(gè)滑移單元拼裝完成后，對(duì)桁架、滑移設(shè)備檢查無異常進(jìn)行滑移。先進(jìn)行40%加載，桁架、油壓、滑移設(shè)備等進(jìn)行檢查無異常，繼續(xù)進(jìn)行理論值的60%，80%，90%及100%加載。在所有滑靴（支座）開始滑移后，暫停滑移，全面檢查各設(shè)備運(yùn)行正常情況：如滑移支座的滑移量、滑靴擋板是否卡位、爬行器夾緊裝置、滑移軌道及原結(jié)構(gòu)受力的變化情況等，確認(rèn)一切正常后，進(jìn)行正式滑移。在整個(gè)滑移過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查鋼結(jié)構(gòu)在各條軌道兩側(cè)所標(biāo)出的刻度，來隨時(shí)測(cè)量復(fù)核每一支座滑移的同步性；在滑移過程不同步超過10mm，系統(tǒng)自動(dòng)停止，查找原因及時(shí)調(diào)整防止鋼結(jié)構(gòu)變形，通過調(diào)節(jié)該頂推點(diǎn)對(duì)應(yīng)泵站的流量改變?cè)擁斖泣c(diǎn)的滑移速度，或采用單點(diǎn)調(diào)節(jié)。

3.4 滑移就位

整體同步滑移至距離就位點(diǎn)200mm時(shí)，降低滑移速度，檢查滑移設(shè)備、桁架姿態(tài)保證其處于平衡狀態(tài)，防止桁架某個(gè)節(jié)點(diǎn)存在應(yīng)力集中。整體滑移至距離就位位置相差15mm 時(shí)暫停，再次檢查對(duì)桁架就位距離調(diào)整，采取先到就位點(diǎn)截止的控制方式進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，直至所有滑移點(diǎn)達(dá)到要求值?；葡到y(tǒng)的速度取決于泵站的流量和其他輔助工作時(shí)間，滑移速度約6m/h，實(shí)際速度可根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，防止加大加速度對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生沖擊和震動(dòng)。

3.5 整體提升

液壓同步提升采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)控制。共設(shè)8 個(gè)提升平臺(tái)，分 別在12 軸、13 軸、16 軸、17 軸 各設(shè)置兩個(gè)提升平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)設(shè)置TLJ-2000 型和TLJ-4500 各一臺(tái)提升器（一個(gè)行程20cm），每臺(tái)提升器配置12 根1×7-17.8mm 鋼絲繩，單根鋼絲繩破斷拉力為36 噸。依據(jù)提升器的數(shù)量及泵站流量配置8 臺(tái)60kW 的液壓變頻泵站，每臺(tái)泵站有兩個(gè)獨(dú)立工作的單泵，每個(gè)單泵驅(qū)動(dòng)兩個(gè)吊點(diǎn)位置的提升器。

提升平臺(tái)采用牛腿形式，與主體結(jié)構(gòu)型鋼混凝土中的型鋼連接，提升平臺(tái)承受整個(gè)提升荷載。在桁架下弦桿件兩側(cè)面焊接短牛腿的形式作為提升點(diǎn)，與提升器上下對(duì)應(yīng)，保證提升鋼絲繩處于平行狀態(tài)。

首先進(jìn)行試提升，提升器分級(jí)加載依次為20%、40%、60%、80%；在確認(rèn)各部分無異常的情況下，繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至使整體提升部分脫離拼裝架100mm，停止提升，液壓缸鎖緊，靜置12 小時(shí)，檢查結(jié)構(gòu)、臨時(shí)桿件、提升吊點(diǎn)和提升平臺(tái)的焊縫和變形等情況。每一分級(jí)加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等加載前后的變形情況，以及主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況[2]。若存在不同吊點(diǎn)不能同時(shí)離地可進(jìn)行單點(diǎn)提升，確保各吊點(diǎn)處于同一標(biāo)高、平衡狀態(tài)。影響提升速度的因素主要有液壓油管的長(zhǎng)度及泵站的配置數(shù)量，提升速度不大于10m/h。

提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高約200mm，降低提升速度，提升器微調(diào)使桁架對(duì)口處精確就位；提升器停止工作錨具鎖緊，對(duì)口焊接，安裝后補(bǔ)桿件；所有吊點(diǎn)同時(shí)下降卸載10%，荷載轉(zhuǎn)移至預(yù)裝段上，卸載速度較快的點(diǎn)將載荷轉(zhuǎn)移到卸載速度較慢的點(diǎn)上，可能使個(gè)別點(diǎn)超載，需調(diào)整泵站頻率，放慢下降速度，密切監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的壓力和位移值。若某個(gè)吊點(diǎn)載荷超過卸載前載荷的10%，則立即停止其它點(diǎn)卸載，而單獨(dú)卸載異常點(diǎn)，直至鋼絞線徹底松弛。

3.6 重要桿件驗(yàn)算

桁架結(jié)構(gòu)提升滑移計(jì)算過程桁架跨中下?lián)喜淮笥贚/400，其中L 為桁架跨度。本區(qū)域滑移最大下?lián)霞s12mm，提升桁架最大下?lián)霞s42mm＜41500/400=103.75mm，最大滑靴反力為1600KN，桿件應(yīng)力比均不大于0.6，可以滿足施工要求。

提升平臺(tái)計(jì)算過程提升架進(jìn)行建模計(jì)算，恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.3，活載分項(xiàng)系數(shù)為1.5，水平力取豎向提升反力的5%以考慮風(fēng)荷載中傳遞過來的水平力作用。由整體建模計(jì)算結(jié)果可以得出，提升平臺(tái)撓度約2mm，提升平臺(tái)桿件應(yīng)力比均小于0.7，滿足施工要求。

4.總結(jié)

場(chǎng)地狹小，鋼連廊架空高度大、寬度大、重量大，塔吊吊裝基本不能協(xié)助，采用大噸位起重履帶吊吊裝。為保證地下室結(jié)構(gòu)安全在鋼結(jié)構(gòu)拼裝，構(gòu)件吊裝盡量在臨時(shí)平臺(tái)上實(shí)施。為解決上述問題采用平移技術(shù)，使整個(gè)整體提升部分在地面拼裝，整體提升，減少高空拼裝、焊接、防腐防火涂料等工藝施工的安全、質(zhì)量、工期等風(fēng)險(xiǎn)。