大跨度臨時施工平臺設計及液壓整體同步下降施工技術*

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海金虹橋國際中心主樓為一幢29層的門式標志性甲級寫字樓，建筑總高度148 m。其22～29層連體層部分為多層片狀形式，中間無豎向構件，南北向跨度25.5 m，東西向長度42 m，形成了每層千余平方米平面的大空間，連體層高度為99.3～134.6 m。共8 層的空中連廊將南北塔樓連為一體，形成了獨特的門式造型（圖1）。

因建筑造型及幕墻清潔的需要，在連體層部分底部還設計有裝飾性的鋁板以及擦窗機吊軌，對構件安裝精度要求高，施工難度大。

根據施工實際，并結合以往經驗，本項目8層的連體鋼結構采用了液壓同步整體提升施工工藝，從上至下，以每2層為一單元，即29/28層、27/26層、25/24層、23/22層，共分4 個單元依次提升。

圖1 項目外觀效果圖

2 臨時施工平臺方案

為滿足幕墻鋁板及擦窗機吊軌施工作業要求，需在連廊22層底部即標高99.3 m處設置臨時施工平臺，可采用吊籃、吊腳手架及鋼平臺3 種方案。考慮到現場百米高空的施工安全及擦窗機軌道安裝精度要求，最終選定采用臨時鋼平臺方案。

該方案為將臨時鋼平臺與建筑的連體結構第4單元（即23/22層）一起整體提升至樓層標高，待建筑結構形成整體并完成底部裝修后，臨時鋼平臺與連體結構分離并下降至地面。

各階段施工工況分析如下[1-3]：

（a）地面拼裝工況：臨時鋼平臺通過系桿與第4單元（22/23層）鋼結構連體層地面拼裝成整體，形成完整的提升單元。

（b）提升工況：提升單元整體同步提升到位，臨時平臺通過層間系桿實現提升。

（c）空中擱置工況：22/23層鋼結構連體層在提升到位后與塔樓牛腿連接，形成永久結構。臨時平臺則通過層間系桿吊在22層主結構下方，呈空中擱置狀態。

（d）裝修施工工況：吊頂及擦窗機在臨時平臺上施工。

（e）結構轉換及下降工況：待22層下部裝飾及設備安裝完成，臨時平臺的兩側吊點受力并拆除與22層結構的層間系桿，完成臨時平臺受力轉換。通過提升器將臨時鋼平臺同步下降至地面，完成整個施工過程。

3 臨時施工平臺設計

臨時施工平臺南北向跨度25.5 m，東西向長度42 m，該平臺下降階段由兩側8 個吊點受力，在下降階段，其東、西兩側的懸臂長度達到8.1 m。

臨時施工平臺設計為平面桁架結構，東西方向為主桁架、南北方向為次桁架，其中下降吊點位置的中間4 根受力縱桁架上下弦桿采用H450 mm×250 mm×8 mm×10 mm焊接，其余桁架的弦桿采用H450 mm×250 mm×6 mm×8 mm焊接，腹桿采用D159 mm×8 mm及D89 mm×4 mm熱軋無縫鋼管；平面次梁為H350型鋼，間距＜1 000 mm，垂直次梁方向上鋪木模板。吊桿采用D159 mm×8 mm無縫鋼管，與22層主體結構鋼梁連接。臨時鋼平臺平面布置和模型如圖2、3所示。

3.1 典型工況結構受力模擬

從臨時平臺各工況的受力情況看，第1～4工況，臨時鋼平臺與22/23層單元通過系桿連接，其中第4工況裝修階段臨時鋼平臺增加了施工荷載；至第5工況，臨時鋼平臺通過吊點受力并同步下降。在工程施工前對各工況進行了模擬分析，其中第2、5兩個典型工況結構受力模擬情況如下：

3.1.1 第2工況：結構提升階段

臨時平臺通過系桿與22層主結構連接，形成提升單元，整體同步提升到位（圖4）。

圖2 臨時平臺桁架布置平面

圖3 臨時平臺模型

圖4 提升工況恒載下變形值

在恒載作用下，懸挑位置跨中的變形較大，由圖4可知，最大撓度值為－13 mm。在風載作用下，第4單元剛度較好，變形較小，臨時平臺位置最大側向變形值為5 mm。經過對結構所有標準組合的分析比較，結構在（恒載+風）組合工況下的端部位移最大，位移值為－16 mm。由于結構跨度達20 m，所以16/20 000＝1/1 250＜1/400，滿足規范要求。結構桿件最大應力比值為0.67，結構有較大的大安全儲備，故設計安全可靠。

3.1.2 第5工況：結構轉換及下降

待22層下部裝飾及設備安裝完成，通過提升器及臨時平臺的8 處吊點，將結構同步下降至地面，完成整個施工過程。在第5工況下，臨時鋼平臺上的所有吊桿均拆除，僅剩下8 個吊點為平臺結構的主受力點，本狀態下僅考慮恒載作用和風荷載作用（圖5、圖6 ）。

圖5 下降工況恒載下變形值

圖6 下降工況風載下變形值

結構在（恒載+風）組合工況下的懸挑端部跨中位移相對最大，位移值為－42 mm，因結構跨度20 m，所以42/20 000＝1/476＜1/400；滿足規范要求。結構桿件最大應力比值為0.56，結構亦處于安全狀態。

4 臨時施工平臺整體下降中的施工控制措施

4.1 荷載均衡控制

在臨時平臺下降過程中，為了確保結構安全，必須使各吊點在下降時的實際載荷與理論計算載荷相符，主要采用了荷載均衡的控制方法[4,5]。

我們在每一個提升吊點布置了1 個壓力傳感器，通過壓力傳感器反饋的壓力值，使中央控制單元可以實時采集各個提升吊點的載荷，從而可以得知各個提升吊點的載荷分配情況，并可以根據理想的載荷分配比例進行實時調整，以保證下降載荷分配的正確性。

4.2 位移同步控制[6-8]

臨時平臺為平面桁架結構，屬于單層片狀體系，整體抗變形能力較弱。提升過程中利用28 組系桿與主結構連接，下降過程前將系桿拆除，再利用原有8 個提升吊點進行下降。由于其前后過程中結構受力體系轉變，因此，如何確保結構受力安全成了下降工作的重點。

為此，我們在結構設計階段即對下降工況進行模擬，得到下降過程中結構不同步時的位移及應力閥值，通過在閥值范圍內進行位移及應力模擬，結果顯示，下降過程中的整體結構變形及應力的可變范圍較提升過程中的可變范圍大幅減小。因此，在下降過程中必須嚴格控制同步性，以確保整個片狀結構的安全。

臨時平臺結構受力體系轉換完成后，對各吊點的相對高差進行復測，并對偏差較大的點位進行微調，以使實際高差接近理論值的要求。

在對位移數據反饋過程中，采用了長行程傳感器來獲取“大”的絕對位移，使用實時性能較好的行程傳感器來獲取“小”的相對位移。2 種傳感器相互協調工作，實現了提升吊點的位移同步。

4.3 低速下降控制

在臨時平臺結構整體同步下降過程中，為確保結構整體安全，必須嚴格控制下降速度。

本平臺下降速度控制在3～4 m/h以內。下降過程中注意對各提升點標高的監測，一般下降20～30 m進行一次同步性檢查，防止各提升吊點高差出現異常，以免導致內力發生變化，影響結構安全。

5 實施效果及總結

本工程臨時鋼結構平臺質量近100 t，下降高度近100 m，且施工時間為春季大風季節，下降過程中平臺的不定向擺動又為施工增加了不少難度。通過合理的方案設計及施工組織，有效地解決了臨時平臺同步提升、構件受力轉換以及同步下降等一系列問題，使得工程順利完成。