高層建筑鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓同步提升施工工藝

摘要：簡述了天馬總部大廈工程兩座塔樓之間鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓同步提升施工概況，從液壓提升設(shè)備組成與提升過程、橋架提升施工要點(diǎn)、橋架吊裝點(diǎn)與提升點(diǎn)設(shè)置、橋架提升前準(zhǔn)備工作、橋架正式提升施工、橋架加固施工等方面，詳細(xì)闡述了鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓同步提升施工工藝，通過收集和整理監(jiān)測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了本文研究的鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓同步提升施工工藝具有良好的應(yīng)用效果，取得了優(yōu)異的施工質(zhì)量，保證了施工安全，積累了施工經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)橋架；同步提升；應(yīng)力和應(yīng)變；聯(lián)機(jī)調(diào)試

0" "引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高層建筑的需求不斷增加。高層建筑連體鋼結(jié)構(gòu)因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一[1-2]。然而，連體鋼結(jié)構(gòu)的整體提升施工過程涉及到大量的工程技術(shù)和安全風(fēng)險，因此對其進(jìn)行深入研究具有重要意義。目前，針對高層建筑連體鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工技術(shù)研究，已經(jīng)取得了許多進(jìn)展，研究者大多通過優(yōu)化吊裝平面布置、改進(jìn)吊點(diǎn)提升技術(shù)、研究主桁架加固方法、優(yōu)化施工工藝以及加強(qiáng)施工安全管理等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐[3-4]。這些研究旨在提高施工效率和質(zhì)量，確保施工過程中的安全性。

然而，目前高層建筑連體鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工技術(shù)，在施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜以及設(shè)備和技術(shù)配套等方面仍然面臨挑戰(zhàn)，還需持續(xù)地進(jìn)行研究和改進(jìn)[5-6]。為此，本文以推動高層建筑連體鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工技術(shù)的應(yīng)用水平為目的，展開進(jìn)一步研究。

1" "工程概況

天馬總部大廈工程總建筑面積73409m2，由兩座塔樓組成，地下均為4層。其中A座研發(fā)塔樓為21層，高度為97.9m；B座宿舍塔樓為16層，高度為68.8m。

在A座15層和B座16層（兩座塔樓的等高層）頂板上面即地面標(biāo)高70.9m處修建整層連體鋼結(jié)構(gòu)樓層的“城市云臺-孔中漫步觀景花園”，其層高為4.5m，采用三榀主桁架+次桁架+鋼梁的結(jié)構(gòu)形式，主次桁架均為平面鋼桁架結(jié)構(gòu)，主桁架最大跨度為52.1m。連體鋼結(jié)構(gòu)樓層與A座位剛性連接，與B座為鉛芯橡膠支座彈性連接。

兩座塔樓之間的鋼結(jié)構(gòu)橋架跨度為22.0m，共有5幅桁架，每幅桁架的高度均為4.5m，總用鋼量約為90t。為了縮短施工工期、保證施工安全、提高施工效率，該橋架采取地面組裝和液壓同步提升技術(shù)。為了保證橋架起升的完整性，增加了垂直和水平臨時錨固件。本文以該橋架為研究對象，闡述其整體液壓同步提升施工工藝。

2" "橋架整體液壓同步提升施工工藝

2.1" "液壓提升設(shè)備組成和提升過程

2.1.1" "設(shè)備組成

液壓提升設(shè)備主要由液壓泵、提升千斤頂、鋼絲繩卷揚(yáng)裝置、鋼絲繩、楔形錨具，以及計算機(jī)和控制柜等組成。其中提升千斤頂為穿心結(jié)構(gòu)，鋼絲繩從其中心穿過，使其受力均勻、工作平穩(wěn)。楔形錨具即鋼絲繩自鎖裝置，由上、下兩組錨具組成，其作用是保證橋架正常提升，防止橋架自由下滑造成安全事故。

2.1.2" "提升過程

液壓提升過程如下：提升橋架時，操縱下錨具松開鋼絲繩、同時上錨具夾緊鋼絲繩；操縱提升千斤頂活塞伸出，將橋架提升到提升千斤頂行程范圍之內(nèi)的規(guī)定高度；操縱下錨具夾緊鋼絲繩、上錨具松開鋼絲繩，卷揚(yáng)裝置收緊橋架提升后多出的鋼絲繩；操縱提升千斤頂活塞縮回、下錨具松開鋼絲繩、同時上錨具夾緊鋼絲繩，重復(fù)下一個輪回動作，直到橋架提升到位。

2.2" "橋架提升施工要點(diǎn)

該橋架的同步提升過程必須得到穩(wěn)定控制，為此須抓好以下重要環(huán)節(jié)：

一是確保液壓同步提升系統(tǒng)的安全性。針對可能遇到液壓泵停轉(zhuǎn)、供電中斷和輸油管道破裂等意外情況，配備了液壓自鎖和機(jī)械自鎖系統(tǒng)，以保證液壓升降系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止出現(xiàn)安全事故。

二是確保液壓同步提升系統(tǒng)的精確性。在進(jìn)行該橋架連續(xù)提升施工之前，應(yīng)對液壓同步提升系統(tǒng)進(jìn)行檢查調(diào)試，確保該橋架吊裝過程中的整體提升精度控制在設(shè)計規(guī)定的范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)提升偏差。

三是對橋架的提升過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。在吊裝橋架之前，在每個吊裝點(diǎn)下方安裝測量設(shè)備。在提升過程中，每移動約5m的高度，使用激光測距儀測量每個吊裝點(diǎn)的實(shí)際高度。如果吊裝點(diǎn)的高度差大于正常值，則需要立即調(diào)整，使橋架吊裝的平面度保持在設(shè)計范圍內(nèi)。

2.3" "橋架吊裝點(diǎn)和提升點(diǎn)設(shè)置

2.3.1" "橋架吊裝點(diǎn)設(shè)置

為了保證該橋架具有良好的受力性能，其主要載荷體系是軸線K和N上的主桁架。根據(jù)該橋架的結(jié)構(gòu)特征和受力情況，在軸K和軸N上的主桁架末端共設(shè)置4個吊裝點(diǎn)（下吊點(diǎn)）。橋架吊裝點(diǎn)平面布置如圖1所示。

2.3.2" "橋架提升點(diǎn)設(shè)置

在選擇橋架提升點(diǎn)時，要充分考慮應(yīng)力體荷載系統(tǒng)的特點(diǎn)[7]。為此將提升點(diǎn)設(shè)置在A座15層和B座16層、即兩座塔樓等高層的水平桁架上，每座塔樓各設(shè)置2個提升點(diǎn)。根據(jù)橋架4個吊裝點(diǎn)的位置，在A、B座塔樓的水平桁架上確定4個提升千斤頂?shù)奶嵘c(diǎn)（上吊點(diǎn)），并安裝提升千斤頂。

2.4" "橋架提升前的準(zhǔn)備工作

2.4.1" "安裝液壓提升設(shè)備

按照設(shè)定位置安裝液壓泵、提升千斤頂、鋼絲繩卷揚(yáng)裝置、楔形錨具和控制柜，串接鋼絲繩并安裝吊具，連線控制柜。按照盡可能保持橋架結(jié)構(gòu)應(yīng)力系統(tǒng)穩(wěn)定性原則，待所有提升點(diǎn)完成吊具懸掛后，進(jìn)行提升試操作，以確保將橋架的應(yīng)力和變形控制在設(shè)計規(guī)定的范圍內(nèi)。

在橋架吊裝點(diǎn)的平面位置上，將最低吊裝點(diǎn)放置在與每個懸掛點(diǎn)垂直對應(yīng)的鋼梁（或梁托）部位，并使用軋制鋼將牽引車和牽引輪與吊具進(jìn)行連接。

2.4.2" "檢查調(diào)整

在安裝吊具過程中，檢查鋼絲繩完好狀況。在液壓同步提升系統(tǒng)完成安裝后，要檢查其液壓系統(tǒng)的液壓泵、提升千斤頂工作是否正常，鋼絲繩卷揚(yáng)裝置是否同步運(yùn)行，楔形錨具是否按時松開、同步夾緊，控制柜線路是否連接正確、操作控制是否靈敏有效，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。

2.4.3" "聯(lián)機(jī)調(diào)試

在完成所有安裝和檢查調(diào)整等項工作后，報經(jīng)監(jiān)理單位同意，選擇晴朗天氣進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。首先對提升千斤頂進(jìn)行輕載測試，從20%、40%、60%、80%和100%負(fù)荷分級逐步加載直至滿負(fù)荷。在分級逐步加載過程中，并保持加載時間一致的設(shè)計要求。

在此期間，重新監(jiān)測和記錄橋架的應(yīng)力和應(yīng)變。當(dāng)橋架達(dá)到100%負(fù)荷時，橋架會慢慢偏離地面方向，最終達(dá)到150mm的偏離距離。試驗(yàn)結(jié)束后，對橋架重新進(jìn)行24h靜載測試，并檢查提升量，記錄正式提升前的數(shù)據(jù)。

2.4.4" "其他有關(guān)工作

在完成上述準(zhǔn)備工作后，要對橋架吊裝現(xiàn)場進(jìn)行清理。要清除作業(yè)區(qū)域內(nèi)的各種雜物和障礙物，橋架底部的電路使用盒子包裝起來，在吊裝區(qū)域周圍設(shè)置警戒線?？傊?，確保在橋架正式吊裝前完成所有準(zhǔn)備工作。

2.5" "橋架正式提升施工

靜載測試24h后，檢查整個液壓同步提升系統(tǒng)，確認(rèn)沒有錯誤后，進(jìn)行橋架正式提升。在橋架提升過程中，相關(guān)工作人員要密切合作，及時發(fā)布提升信息和相關(guān)指令。

按照施工計劃將前幾節(jié)逐步進(jìn)行整體提升。當(dāng)橋架提升至約2.5m時，測量鋼托梁每個點(diǎn)位的實(shí)際尺寸，并進(jìn)行檢查和處理。繼續(xù)提升到13層高度時，通過計算機(jī)系統(tǒng)的“調(diào)整和點(diǎn)動”功能進(jìn)行微調(diào)，使橋架的每個點(diǎn)位和每個鋼托梁調(diào)整到設(shè)計位置。

繼續(xù)以正常速度提升至A座15層和B座16層（兩座塔樓的等高層）頂板上面，即地面標(biāo)高70.9m處，并高出該處約1.2mm時，停止提升。此時測量橋架各個點(diǎn)位的實(shí)際尺寸，并通過計算機(jī)系統(tǒng)的“重調(diào)錨”功能進(jìn)行微調(diào)和轉(zhuǎn)移，確保每個提升吊點(diǎn)都達(dá)到設(shè)計位置，至此完成橋架的提升施工。

2.6" "橋架加固施工

2.6.1" "加固措施

當(dāng)橋架完成整體提升后，采取以下加固措施：

一是在橋架的兩端安裝多個連接桿，并利用數(shù)據(jù)分析和計算模型對連接桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化。

二是在A座15層和B座16層之間的立面上添加2根H500型工字鋼部件，以增強(qiáng)橋架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

三是在橋架側(cè)面設(shè)置臨時加固桿和吊點(diǎn)斜撐加固桿；四是地板采用垂直板支撐，確保地板在接近實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)下更加穩(wěn)定可靠。橋架加固位置如圖2所示。

2.6.2" "計算機(jī)輔助加固

主控單元向每個桁架的智能節(jié)點(diǎn)發(fā)送初始指令，以引導(dǎo)每個桁架智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固操作。為確保智能節(jié)點(diǎn)的有效加固，采用高性能控制方法。各個單元傳感器將其數(shù)據(jù)反饋到主控單元，并由主控單元向各個單元傳輸數(shù)據(jù)值。通過PID（比例-積分-微分）控制算法計算后，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整每個桁架的智能節(jié)點(diǎn)參數(shù)。

在調(diào)整主桁架的節(jié)點(diǎn)參數(shù)時，可對其組件的運(yùn)動進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)同步控制。整個系統(tǒng)的計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)測每個單元的性能狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置。當(dāng)確定將主液壓加固提升至參考點(diǎn)時，根據(jù)參考點(diǎn)的控制，對每個桁架分別進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以確保所有桁架在加固過程中保持同步，以保證加固過程的穩(wěn)定性。當(dāng)主桁架加固操作完成后，即完成主桁架吊裝施工。

3" "應(yīng)用效果

采用上述施工技術(shù)對天馬總部大廈工程兩座塔樓之間的橋架進(jìn)行整體提升施工。完工后，對該項施工技術(shù)的應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行效果驗(yàn)證。對該橋架的12個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得出的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，12個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的相對位移量最大值為5.64mm，均小于國家規(guī)定的8mm以內(nèi)的相對位移值。

4" "結(jié)束語

本文基于天馬總部大廈A座和B座主體工程之間鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓提升施工，制定了橋架整體液壓同步提升施工工藝，并在整個施工過程中予以實(shí)施。在完成施工后，通過收集和整理監(jiān)測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了本文研究的鋼結(jié)構(gòu)橋架整體液壓同步提升施工工藝具有良好的應(yīng)用效果，取得了優(yōu)異的施工質(zhì)量，保證了施工安全，獲得了企業(yè)和社會效益，為高層建筑連體鋼結(jié)構(gòu)整體液壓同步提升施工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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