超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)

超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)

李守江

廣州航城房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營有限公司

摘要：本文結(jié)合實例介紹超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)，為今后工作提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：超大型鋼連廊結(jié)構(gòu);整體提升;施工技術(shù)

1、工程概況

項目鋼連廊結(jié)構(gòu)在33層（標高137.04m）以上平面轉(zhuǎn)換為鋼結(jié)構(gòu)體系和懸挑鋼結(jié)構(gòu)體系，在空中合攏為L型空間結(jié)構(gòu)體系，共有7層。鋼連廊結(jié)構(gòu)的自身高度約為25.65m，從結(jié)構(gòu)的137.04m開始，一直延伸到塔樓的屋面層，即162.69m，由兩棟平面上互相垂直的主塔樓延伸的懸挑結(jié)構(gòu)交錯而成，其中北側(cè)塔樓懸挑結(jié)構(gòu)長度為41.2m，西側(cè)塔樓懸挑結(jié)構(gòu)長度為26m。整個懸挑連廊總重約2500噸，本次提升的總重量約為1700t。連廊結(jié)構(gòu)平面布置及本次提升范圍如下圖1所示。

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根據(jù)本工程連廊結(jié)構(gòu)特點，擬采用“超大型結(jié)構(gòu)液壓同步提升技術(shù)”進行連廊結(jié)構(gòu)的安裝。連廊結(jié)構(gòu)在地面拼裝為整體，在兩座塔樓的屋面層（標高+162.67m）設置提升上吊點，共設置5組吊點，每組提升吊點設置1組液壓提升器，分別布置在連廊的提升單元的14線和K軸。

2、連廊鋼結(jié)構(gòu)的地面整體拼裝

根據(jù)連廊提升整體思路需要在地面拼裝，考慮整個需要提升部分的連廊總重約1700t，為分攤鋼結(jié)構(gòu)自重對地面混凝土結(jié)構(gòu)的荷載作用及為拼裝焊接提供平臺，所以要在懸挑連廊以下設置鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺，支座反力已提交原結(jié)構(gòu)設計單位復核滿足施工要求。

根據(jù)經(jīng)設計審核批準的深化加工圖結(jié)合運輸條件及加工尺寸加工構(gòu)件，運輸?shù)焦さ剡M行焊接和螺栓連接兩種連接方式的拼裝，拼裝過程根據(jù)詳圖軟件中的控制坐標事先在平臺上標識好軸線位置，嚴格控制焊接變形位移，保證所有拼裝桿件的控制坐標尺寸控制在規(guī)范偏差范圍內(nèi)，以保證整體提升就位后的位置準確性。

土建施工單位的主體塔樓施工還在進行，為不耽誤進度不考慮用工地的塔吊拼裝，特租憑2臺50T的汽車吊在西、北塔樓分別進行拼裝作業(yè)，結(jié)合目前的現(xiàn)場施工、運輸條件現(xiàn)樓板結(jié)構(gòu)滿足汽車吊作業(yè)承載力要求，并報原設計單位確認。

3、J～K交9～11軸懸挑部分的安裝

由于提升吊點3、4、5是設置在K軸，而西塔樓主體結(jié)構(gòu)是到J軸為止，所以必須先吊裝此區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)

由于此部分總重約55噸，靠近西塔塔吊中心30m，塔吊的最大起重量在13噸，需將此部分分為5個吊裝單元進行安裝，第一單元重約10.3噸、第二單元重約10.38噸、第三單元重約12.3噸;第四單元重約10.83噸、第五單元重約9.9噸;安裝時采用10噸葫蘆臨時固定，測量尺寸無誤后進行拼接點焊接作業(yè);在完成相應結(jié)構(gòu)層桁架后及時連接3榀之間的次梁安裝，使整個區(qū)域成為一個倒三角受力結(jié)構(gòu)體系，以滿足提升吊點3、4、5的設置。

第一步：安裝懸挑第一部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第二步：安裝懸挑第二部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第三步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第四步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性。

第五步：安裝懸挑第三部分9、10、11軸三榀框架，然后安裝次梁GL1，保證桁架側(cè)向穩(wěn)定性，使J～K軸形成整體受力桁架體系，滿足提升吊點的要求;由于此部分是高空懸挑散裝，為保證施工作業(yè)的安全按本方案中安全文明施工的要求搭設臨時操作平臺;

4、M、9軸提升吊點的結(jié)構(gòu)加固措施

經(jīng)多方計算復核提升吊點的反力滿足原結(jié)構(gòu)的要求，為保證提升過程的結(jié)構(gòu)安全性，對應力比達到0.853的桿件做加固措施，主要是9、M軸兩個部分。

5、連廊結(jié)構(gòu)分段

連廊采用整體提升工藝吊裝，因其主弦桿及端部腹桿與主樓鋼骨柱剛性連接的結(jié)構(gòu)特點，每榀桁架的兩端均需要在安裝前預制分段處理：兩端分段作為鋼牛腿結(jié)構(gòu)，與鋼骨柱一起預制好，直接安裝到位;中間分段在地面上散件拼裝，整體成型;分段接口處節(jié)間的部分斜腹桿影響主桁架的提升就位，根據(jù)提升安裝所需尺寸預留后裝段，在上下弦桿對接完成之后安裝。同時，由于鋼連廊整體提升過程中，結(jié)構(gòu)單元需從下至上通過各層鋼牛腿。為保證已安裝牛腿結(jié)構(gòu)不影響結(jié)構(gòu)單元的提升過程，連廊的每一層桿件在分段位置應錯開約50～100mm;

斜腹桿后裝段長度預制時應放長至少50mm。待現(xiàn)場主桁架提升到位，上下弦桿定位焊接后，根據(jù)實測長度對后裝段現(xiàn)場下料后安裝。

以上分段接口處根據(jù)安裝對口、焊接工藝要求預留對口間隙，并應考慮設置對口工裝件。

本工程中，由于北塔、西塔樓外側(cè)的施工腳手架在連廊提升時尚未拆除，腳手架距離14線、K軸線鋼柱外邊分別為3300mm、3100mm，故分段時考慮將分段點設置在腳手架外側(cè)，以避開腳手架對提升的影響。

6、提升吊點選擇與設置

6.1提升吊點選擇

考慮到本工程的連廊的特殊性，連廊提升共設置5組吊點，每組提升吊點設置1組液壓提升器，分別布置在連廊結(jié)構(gòu)的兩端，其中，J軸×9、10、11線和14線×K、L、M軸處共設置5組吊點，利用連廊框架柱的延伸段設置。

為減少9交M軸的偏心的結(jié)構(gòu)提升的影響，特將此部分弟33～35層先整體提升，35～39層約700噸的構(gòu)件在提升完成后再安裝，將其中的400噸的散構(gòu)件固定堆放在11交9軸作為平衡外挑角的配重，同時也為梯形構(gòu)件高空安裝縮短吊裝時間。

5個提升吊點的液壓系統(tǒng)如果有個別在提升過程中失效，其獨立自鎖機構(gòu)將各自提升的部分處于鎖定的工作受力狀態(tài)，不會將其吊重荷載傳遞給其他吊點。

6.2提升吊點的設置

⑴提升上吊點的設置

采用液壓同步提升設備吊裝大跨度鋼連廊，需要設置合理的提升上吊點。提升上吊點即提升平臺，在其上設置液壓提升器。液壓提升器通過提升專用鋼絞線與鋼連廊整體提升單元上的對應下吊點相連接。

根據(jù)以上思路，提升吊點在塔樓結(jié)構(gòu)標高162.69m柱頂設置提升平臺，提升設備與塔架頂部及鋼連廊下吊點相連接。提升平臺安裝要點：

①臨時措施材料均為Q345B;

②臨時牛腿連接焊縫等級均為二級熔透焊縫;

③所有交叉焊縫處應設置應力孔，應力孔半徑R=25mm;

④建議提升牛腿制作完成后在現(xiàn)場焊接;

⑤所有H型支撐桿件需增設加勁板，t=12，間距1000mm。

⑵提升下吊點的設置

鋼連廊提升單元在整體提升過程中主要承受自重產(chǎn)生的垂直荷載。提升吊點的設置以盡量不改變結(jié)構(gòu)原有受力體系為原則。提升下吊點措施安裝要點同上（與提升平臺安裝要點一致）。

7、提升平臺的水平構(gòu)造措施

考慮水平穩(wěn)定性問題，提升平臺、支撐提升平臺的上弦桿件及提升下吊點需增設水平構(gòu)造措施，提升平臺受力點加勁位置與162.690m標高桁架水平桿件節(jié)點之間設置水平構(gòu)造措施;在162.690m標高桁架弦桿支撐提升平臺立柱位置與桁架水平桿件節(jié)點之間設置水平構(gòu)造措施，桿件選用H500×200×10×20的H型鋼;提升吊具對應弦桿加勁位置與桁架水平桿件節(jié)點之間設置水平構(gòu)造措施，桿件選用H500×200×10×20的H型鋼。為保證提升的可靠性，將主體懸挑已安裝部分鋪設完鋼承板及澆筑混凝土，是整個組合結(jié)構(gòu)樓板共同承受提升的支座反力;

8、提升過程中的穩(wěn)定性控制

⑴液壓提升的穩(wěn)定性

采用液壓提升整體同步提升鋼連廊單元，與用卷揚機或吊機吊裝不同，可通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量，嚴格控制起動的加速度和制動加速度，使其接近于零以至于可以忽略不計，保證提升過程中鋼連廊單元和主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

⑵臨時結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)定性控制

與鋼連廊單元整體提升有關(guān)的臨時結(jié)構(gòu)設計，包括加固措施，均應充分考慮各種不利因素的影響，保證整體提升過程的穩(wěn)定性和絕對安全。

臨時結(jié)構(gòu)設計除應考慮荷載分布不均勻性、提升不同步性、施工荷載、風荷載、動荷載等因素的影響，在計算模型的建立過程以及荷載分項系數(shù)選取時充分考慮以上因素，還應該對相關(guān)永久結(jié)構(gòu)的加固以及臨時結(jié)構(gòu)與永久結(jié)構(gòu)的連接要求有充分的認識。這樣才能夠保證提升過程中不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患。

⑶主結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的保護

鋼連廊整體提升完畢、后序施工中，不可避免會對主結(jié)構(gòu)件進行焊接或鉆孔等，同時根據(jù)建筑功能的調(diào)整需要，也可能出現(xiàn)局部荷載與設計工況有出入的情況。

考慮到本工程中鋼連廊跨度較大，中間無剛性支撐特點，在安裝就位后，焊接必須嚴禁大范圍、大電流焊接，防止局部受熱變軟，結(jié)構(gòu)空間尺寸發(fā)生突變。因此在鋼連廊單元整體提升安裝施工前，應盡可能把所有可能想到的掛件、吊點考慮到位，提前在地面焊接安裝。

⑷鋼連廊的穩(wěn)定性控制

通過對整體提升的鋼連廊單元進行計算機仿真分析，對提升安裝過程中的結(jié)構(gòu)變形、應力狀態(tài)進行預先調(diào)整控制;鋼連廊在拼裝時、提升之前通過加設臨時加固構(gòu)件、板件，臨時改變提升單元結(jié)構(gòu)體系，達到控制局部變形和改善局部應力狀態(tài)的目的，保證鋼連廊整體提升過程的穩(wěn)定性和安全。

⑸液壓提升力的控制

先通過計算機仿真分析計算得到的鋼連廊單元整體同步提升工況各吊點提升反力數(shù)值，再進行不同步最不利工況分析得出安全范圍內(nèi)的最大吊點反力。在液壓同步提升系統(tǒng)中，依據(jù)計算數(shù)據(jù)對每臺液壓提升器的最大提升力進行相應設定。

當遇到某吊點實際提升力有超出設定值趨勢時，液壓提升系統(tǒng)自動采取溢流卸載，使得該吊點提升反力控制在設定值之內(nèi)，以防止出現(xiàn)各吊點提升反力分布嚴重不均，造成對永久結(jié)構(gòu)及臨時設施的破壞。

⑹空中停留的水平限位

液壓提升器在設計中獨有的機械和液壓自鎖裝置，保證了鋼連廊單元在整體提升過程中能夠長時間的在空中停留。同時，應在連廊結(jié)構(gòu)靠近主樓的位置拉設鋼絲繩及倒鏈等臨時措施，用來限定鋼連廊提升單元在空中停留水平位置。

9、結(jié)語

由于本工程鋼連廊結(jié)構(gòu)重量較重，高度較高，大型起重設備無法滿足吊裝要求。另外為減少高空焊接量，將結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝焊接完畢后進行整體吊裝。避免了由于大型吊裝設備耗資較高，對經(jīng)濟效益不利的情況。液壓提升法在準備工作充分、操作過程規(guī)范的前提下，是工效最高、最省力和最安全的施工技術(shù)。因此，它具有很好的推廣應用價值。

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