大跨度平面错位钢连廊整体液压提升施工技术

［摘要］某高层办公楼结构形式为框架+ 核心筒钢筋混凝土结构，2幢高层主楼沿矩形平面东西向展开，南北向错位布置， 23， 24 层采用钢结构连廊连接。重点介绍了钢连廊的地面原位拼装技术、整体液压提升技术及提升连廊结构的优化和加固。

［关键词］高层建筑; 钢连廊; 提升; 优化; 施工技术

1 工程概况

郑州市上上中部崛起大厦位于河南省郑州市郑东新区心怡路和福禄路交叉口东南角。工程由2 栋高层大型综合办公楼组成，高层办公楼的结构形式为框架+ 核心筒钢筋混凝土结构，结构层数为地上24 层、地下2 层，总建筑面积107 284． 23m2，建筑高度99． 160m。内设银行、证券、会议中心、办公等。

两幢高层主楼沿矩形平面东西向展开，南北向错位布置，两幢办公楼在23， 24 层位置采用钢结构连廊连接，连廊结构标高91． 110 ～ 99． 160m，高度8. 05m( 见图1) 。

图1 建筑效果

2 钢结构连廊概况

整个钢结构连廊由桁架HJ1，HJ2，过梁GL-3 及其余附属杆件组成。连廊桁架主弦杆和过梁截面采用焊接型箱形截面，分别为上弦杆、上过梁箱700( H800) mm × 450mm × 25mm × 30mm、中弦杆、中过梁箱600( H800) mm × 450mm × 22mm × 28mm、下弦杆、下过梁箱1 300 ( H1 300) mm × 500mm × 25mm × 40mm( 注: 括号内为过梁截面) 。其余杆件截面均采用焊接型H 型钢，杆件材质均采用Q345 钢材。HJ1，HJ2 为竖向桁架，桁架高9． 35m，跨度达28m。钢结构连廊长21． 8m，宽度19． 1m，高度9． 35m，重约400t。钢结构连廊区域楼面板、屋面板均采用钢筋桁架楼承板现浇钢筋混凝土组合楼板( 见图2 ～ 3) 。

3 钢结构连廊施工技术

3． 1 施工技术路线

钢结构连廊施工总技术路线为: “连廊地面原位拼装为整体，采用计算机控制液压千斤顶同步整体提升到位，到位后部分杆件补缺”。

图2 钢结构连廊平面示意

图3 构件

连廊施工流程如下: 测量放线，地面连廊投影轴线放样→连廊拼装胎架布置→采用汽车式起重机拼装连廊→连廊拼装构件验收→结构型钢柱提升架安装→提升系统调试→连廊整体提升→焊接固定主弦杆及过梁GL3 杆→部分杆件补缺→卸荷→连廊验收合格→提升系统拆除。

3． 2 钢连廊地面原位拼装技术

3． 2． 1 原位拼装技术思路

1) 在地面放样连廊投影轴 ，布置连廊拼装胎架。采用汽车式起重机进行连廊拼装工作。

2) 钢结构连廊采用2 台120t 汽车式起重机在连廊正下方区域平面设计位置进行地面拼装( ⑩ ～13轴，G ～ E轴) ，拼装顺序由低到高，由中心向两侧进行。利用原结构柱预先浇筑混凝土柱墩作为支点，由型钢组成拼装胎架，将钢结构连廊桁架及其附属杆件拼装成整体。钢结构连廊拼装区域的胎架搭设利用± 0． 000楼层原结构的混凝土柱( 暂不向上施工) 作为支座，其上搭设H400 × 400 × 13 × 21 和［20a 组成的胎架体系( 见图4 ～ 5) 。

图4 连廊拼装胎架示意

图5 原位立式拼装立面示意

3． 2． 2 拼装基本流程

1) 在找平的胎架上按图纸尺寸用卷尺放出连廊桁架的纵横轴线，胎架的水平位置采用水准仪进行测量定位，其偏差应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度。

2) 按照由低到高、由中心向两侧的顺序依次进行拼装施工。①第1 步拼装G，E轴的桁架下弦杆件，进行测量定位并固定牢靠; ②第2 步拼装G，E轴的桁架下弦杆件之间的连系杆及跨E轴线的下过梁; ③第3 步拼装下弦杆的水平斜撑; ④第4 步连廊下弦水平拼装完毕，进行校正和焊接; ⑤第5 步拼装桁架的竖向腹杆，竖向腹杆垂直度的校正; ⑥第6 步拼装桁架中部的弦杆、主梁及连系梁; ⑦第7 步拼装桁架中部的桁架斜撑及水平斜撑; ⑧第8 步连廊中部平面拼装完成进行校正和焊接; ⑨第9 步拼装上部桁架腹杆; ⑩第10 步拼装桁架上部的弦杆、主梁及连系梁; 11第11 步拼装桁架上部的桁架斜撑及水平斜撑、连廊钢结构拼装完成进行校正和焊接。

3． 3 钢结构连廊整体液压提升施工方案

3． 3． 1 整体液压提升技术思路

钢结构连廊提升高度约为91m，总重约400t。连廊拼装验收合格后，在屋顶结构型钢柱上安装提升架，采用计算机液压控制千斤顶4 点同步整体提升到位。

图6 拼装流程

3． 3． 2 液压提升控制要点

为确保钢结构连廊及混凝土立柱在提升过程中的安全，根据钢结构连廊的特性，采用“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸载落位控制策略。

本工程共设置4 个同步提升吊点，每个吊点处各设置一套位移同步传感器。计算机控制系统根据这4套传感器的位移检测信号及其差值，构成“传感器－ 计算机－ 泵源比例阀－ 液压提升器－ 钢架结构”闭环系统，控制整个提升过程的同步性。每一吊点处的液压提升器并联，对每个提升吊点的各液压提升器施以均衡的油压，使这些吊点以恒定的荷载力向上提升，保证钢结构连廊整个提升过程的同步性。

4 钢结构提升关键技术

4． 1 钢结构连廊提升吊点的选择和加固

根据连廊钢结构特点及现场实际情况，在两榀桁架结构HJ-1 和HJ-2 的端部各设置一个提升点，由4 点共同提升该连廊结构。提升平台均设置在屋顶相应型钢立柱顶部( 见图7) 。鉴于每个提升点的荷载达到100t，为防止吊点结构起吊荷载过大和过于集中将箱形钢梁翼板局部撕裂，导致吊点结构与箱梁脱离，酿成钢连廊摔落的事故，对吊点结构和箱型钢梁进行了有限元计算和加强。

4． 2 钢连廊提升支架的选型和布置

提升支架采用三点支承形式，其中一点立于标高103． 060m 的型钢柱顶，下支承点立于99． 010m 的桁架端部牛腿处。三角形提升支架主梁采用H500 × 200 ×10 × 16 双拼工字钢，斜撑采用480 × 10 圆管，均为Q345B 钢材。因连廊平面形状在其中一条对角线端部有外突，故提升支架主梁有长、短两种，分别为5 460mm和3 630mm; 撑杆也有长、短两种，分别为4 860mm和4 010mm。如图8 所示。

因每个吊点的提升荷载较大( 达到100t) ，为保证吊装过程中每个提升架在平面内及平面外的稳定性，

图7 提升吊点

在型钢柱设置背部增设1 根加固用斜拉杆、支架主梁

两侧增设一对斜撑。

4． 3 提升设备的选择

图8 提升架立面示意

本次提升总重约为400t，共4 个提升点。根据MIDAS计算可知，连廊结构基本对称，各点差值不是非常大，则考虑按照最大反力值在4 点布置同样能力的提升设备。

提升设备采用12 台LSD40 千斤顶，每个提升点布置3 台。每个千斤顶中穿4 根直径15． 24mm 的钢绞线，经过计算提升能力满足规范的要求。

提升支架采用三点提升支架，泵源、配电柜、分控箱、启动柜等均采用当时与之设计配套的设备。其他提升用相关辅助设备，均按照上述提升千斤顶和钢绞线相应配置。

4． 4 对提升连廊结构的优化及加固

1) 由于部分连廊结构与两幢主楼混凝土结构连接的杆件会影响提升，因此，部分构件需先拆除，待提升到位后再补充完整。另外，连廊下弦装修设计需做吊顶，考虑到提升到位后再行装修需搭设高空操作架，施工难度大、对安全性要求高，故采用在地面原位拼装时直接将连廊底部装饰吊顶一次安装到位，与连廊结构一起提升。

2) 由于优化时拆除了部分杆件，被提升的连廊结构强度与变形不能达到要求，因此，需要进行加固。加固采用双拼［28a，材料为Q235。另外，在提升过程中，连廊下弦附带了吊顶装饰结构将会造成连廊结构内部某些部位应力较为集中，且产生一定的变形。因此，在连廊结构主桁架之间的连接结构内部也增加了临时杆件用以补强、加固。

4． 5 散件补缺

连廊提升到位后，对连廊主次结构进行补缺，连廊主要补缺杆件如表1 所示。

补缺杆件采用土建主体结构施工塔式起重机进行安装。主要补缺杆件安装到位后，采用临时连接件装配固定，及时焊接固定( 见图9) 。

4． 6 卸荷

在完成连廊支座结点的焊接后，随即进行结构由提升点受力状态向两端主楼结构承载状态转换的卸荷工作。

由于钢结构连廊连接点均设置在距离主楼结构支座非常近的点上，这些点位的最终设计挠度很小，提升卸载过程中，各提升吊点产生的下降位移量也极小，卸载应以荷载控制为主，故采用以下控制措施: 以卸载前的提升吊点荷载为基准值，所有吊点同时下降卸载相同的力值比例。在此过程中可能会出现荷载转移现

图9 散件补缺示意图

象，即卸载速度较快的点将荷载转移到卸载速度较慢的点上，以至个别点超载。计算机控制系统监控并阻止上述情况的发生，调整各吊点卸载速度，使快的减慢，慢的加快。万一某些吊点荷载超过卸载前荷载的这个比例值，则立即停止其他点卸载，而单独卸载该点。如此往复，直至钢绞线彻底放松，被提升物荷载完全转移到主楼立柱支座结构上，液压提升系统卸载作业完毕。

根据以上原则，我们对连廊两端4 个吊点12 个液压千斤顶，通过计算机系统微调，实现了若干次同步等比例卸荷，顺利安全地完成了连廊卸荷工作。

5 对整体提升结构的受力分析及节点构造

5． 1 计算模型与荷载情况

连廊提升结构MIDAS 模型与边界条件如图10 所示。

考虑节点与附加杆件重量，自重取1． 2 倍系数。在连廊桁架下弦分10 个点，加载40t 的吊顶，每点0． 4t。

5． 2 计算结果

1) 结构应力连廊结构本身最大应力值为127． 19MPa。

2) 加固杆件应力加固杆件最大应力为103． 07MPa。

3) 结构变形连廊结构z 向最大位移值为5． 1mm。

5． 3 稳定性验算

1) 桁架整体提升点处，悬挑的桁架上弦，计算长度为4 500mm，经计算满足要求。

2) 加固杆件加固杆件截面为双拼［28a，计算长度为5 665mm，经计算满足要求。

6 结语

1) 本工程采用超大型构件液压同步提升技术，将钢结构连廊整体一次提升到设计位置，顺利地完成了钢结构连廊的吊装任务，大大降低安装难度，充分保证安全文明施工，保质保量按期完成。

2) 本次吊装在周围环境上存在诸多不利因素，我们克服了各种困难，安全、准确地安装到位: ①由于提升高度较高，连廊在空中起吊、停留时间长，受天气因素影响大，起吊前多方商讨，采取了切实可行的应急预案和应急保证措施; ②连廊整体形状不规则，主体结构原设计部分构件影响连廊吊装。为此，我们在主体结构施工时，充分考虑吊装所需要的空间尺寸，把影响吊装的主体构件采取预留插筋，待连廊提升完毕再施工的措施，保证了连廊的顺利提升; ③由于连廊设计水平位置距离现场临时道路较远，整个拼装过程需在地下室顶板上完成，连廊本体构件和拼装所需的机械设备质量较大，而地下室顶板设计荷载不足以承受如重量。为此，连廊拼装前对地下室顶板进行支撑加固，确保了连廊的顺利拼装。

3) 吊装时，为防止连廊空中整体摆动过大，使得连廊偏位到一侧，与原主体结构构件发生碰撞，影响连廊上升，吊装过程中派专人同步跟踪，时时测量位移情况，及时反馈数据，及时处理，确保了钢结构连廊的顺利提升。

4) 连廊与固定支座焊接完成后，对四个吊点12 个液压千斤顶，通过计算机系统微调进而实现若干次同步等比例卸荷。这种卸荷方法在本工程取得成功应用。

参考文献:

［1］ 同济大学，上海建工( 集团) 总公司． DG/TJ08—2056—2009重型结构( 设备) 整体提升技术规程［S］． 2009．

［2］ 中冶集团建筑研究总院． JGJ81—2002 建筑钢结构焊接技术规程［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2003．

［3］ 冶金工业部建筑研究总院． GB50017—2003 钢结构设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2003．

［4］ 王燕红． 超高层建筑之间的钢结构连廊安装施工技术［J］． 建筑施工， 2014，36( 3) : 240 － 241，244．