超高層建筑鋼結構廊橋施工裝備應用技術

潘忠慶

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

隨著超高層建筑形式的多樣化發展，以及結構建筑功能性的需要，許多工程在超高層建筑群間采用連接體結構相連，形成上部多層貫通的連體建筑。這種連接體通常采用鋼結構，往往被設計成空中廊橋形式。上海國際金融中心項目鋼結構廊橋體系呈T字形，連接3幢超高層塔樓。廊橋依靠2個豎向勁性筒體結構來支撐鋼結構廊橋體系。該勁性結構體系具有結構高、跨度大、構件重、截面大、安裝精度和變形要求標準高、施工危險性大等特點。

大跨度廊橋結構體系兼具高層結構和橋梁結構的特點。已有的施工方法有：地下部分使用汽車吊進行吊裝，地上部分在支撐筒體內安裝塔吊進行施工；采用履帶吊完成全部大跨度廊橋結構的施工。上述施工方法，前者難以滿足工況復雜的大跨度廊橋吊裝需求，且在廊橋主梁結構安裝時塔吊難以滿足起重性能要求，而后者則受到結構高度的限制，且對地面結構有較大的影響[1-4]。

本文提出一種新型超高群塔建筑間的大跨度鋼結構廊橋體系施工方法，綜合應用行走式塔吊、臨時支撐、滑移提升系統等綜合裝備應用技術解決方案，從而高效地實現了大跨廊橋的安全施工。同時也為今后建筑群間連接體結構施工提供技術儲備和研究方向。

1 工程概況

本項目鋼結構廊橋位于呈品字形分布的3棟超高層塔樓中間，其正下方為地下混凝土結構。廊橋由2個支撐核心筒結構和3層T字形樓層結構組成。支撐核心筒起自結構底板，地下部分與混凝土結構連成整體，地上部分穿過樓層結構至廊橋結構頂。廊橋3層樓層結構均由2道間距為14 m的縱向主梁和橫向次梁組成，主梁延伸至塔樓，通過滑動支座與塔樓結構連接。核心筒兩側與樓層主梁連接處設置有2道銷軸斜撐，形成桁架區結構（圖1）。

圖1 廊橋結構組成

廊橋地下部分高26.25 m（地下5層），地上部分高60 m；長度為158 m，凈跨度75.50 m，與左右2座塔樓連接的邊跨32.25 m，T形跨25.75 m。廊橋主梁截面最大達到3 750 mm×1 050 mm×18 mm×60 mm，主結構構件材質為Q420GJC和Q460GJC高強度鋼材。由于截面巨大，廊橋主跨大型箱梁的最大質量達到120 t；桁架區主構件也達到42 t。

2 施工組織技術路線

廊橋施工過程中，塔樓以及廊橋下方金融劇院也在同時施工。現場場地進場，各專業工程交叉施工，工作空間重疊。綜合考慮工程總進度計劃，并結合實際工況，廊橋施工組織采取如下技術路線。

樓層面以下采用汽車吊進行鋼結構吊裝，樓層面采用大型行走式動臂塔吊進行鋼結構吊裝。其中B5～B3層廊橋核心筒跟隨地下混凝土結構施工節奏，以確保超大基坑安全，之后廊橋核心筒按照鋼結構施工節奏獨立沖高；由核心筒向兩側施工樓層結構前，設置臨時支撐，控制結構變形；主跨主梁采取現場拼裝、滑移提升進行安裝。

根據施工技術路線，廊橋施工可分為6個階段：支撐核心筒沖高、核心筒兩側設置臨時支撐并安裝桁架、左右兩側邊跨區安裝、主跨區安裝、主跨次梁完成并卸載臨時支撐、T形跨區安裝。

3 大型行走式塔吊應用技術

根據廊橋總跨度長、主梁截面大、構件質量大等特點，結合工期要求、工程安全、施工效率以及經濟效益等綜合考慮，采用行走式塔吊作為起重設備首選。選擇2臺12 000 kN·m行走式塔吊對稱布置在廊橋T形跨一側。行走軌道長度均為50 m，軌距11 m，塔吊主臂50 m，塔身自立高度為72 m。

3.1 行走式塔吊安裝

行走式塔吊安裝順序：在首層樓面混凝土柱頂設置埋件，并通過高750 mm鋼墩補平樓面結構高差→沿軌道垂直方向設置橫向枕梁，在其上安裝2道長50 m軌道鋼梁，軌道鋼梁側面增設斜撐與枕梁連接→在軌道鋼梁上鋪設行走軌道，隨后依次安裝行走機構及塔吊部件（圖2）。

圖2 行走式塔吊軌道基礎

需要注意的是，在埋件、枕梁、軌道梁以及軌道安裝過程中，相對標高應嚴格復測，避免塔身自立時將標高差放大，造成塔身傾斜。

3.2 行走式塔吊基礎校核

塔吊荷載通過軌道基礎傳遞至枕梁兩端的混凝土柱頂，由混凝土柱直接承載，減少對樓面結構的影響。建立軌道基礎及局部首層混凝土結構計算模型。經過結構校核（圖3），鋼結構基礎安全系數為2.2，混凝土結構具有1.9倍安全儲備，滿足要求。

圖3 塔吊基礎混凝土強度校核

4 大型臨時支撐實施技術

4.1 臨時支撐設計

根據廊橋施工模擬分析計算結果，邊跨一側臨時支撐承受的最大豎向荷載為1 589 kN，主跨一側最大豎向荷載為3 726 kN。結合實際工況，在邊跨一側自首層樓面至廊橋樓層底設置高37.65 m的三肢格構柱臨時支撐，截面邊長2.60 m。格構柱下端設置箱形轉換鋼梁將支撐荷載傳遞至混凝土主梁、柱，從而減小廊橋施工過程中對地下結構影響，避免結構加固。在主跨一側自結構底板至廊橋樓層底設置截面5.20 m×3.20 m、高62.53 m的方形節架支撐（圖4、圖5）。

圖4 廊橋臨時支撐體系

圖5 三肢格構柱轉換結構示意

支撐體系均分節加工，并進行實物預拼裝，減小高度誤差。隨后現場逐節安裝，從而提高施工效率，緩解堆場壓力。為避讓地下混凝土梁柱結構，方形節架平面布置均呈偏心狀態。另外，通過對基坑結構和鋼結構的一體化分析，優化臨時支撐平面和立面布置方式，化解了第1道環撐與鋼結構干涉的影響。

4.2 臨時支撐卸載和拆除

廊橋主跨主梁安裝完成后，隨后進行臨時支撐的卸載和拆除。臨時支撐頂端與樓層主梁連接節點采用漸變式滑動支撐（圖6），卸載時松動限位，上部支撐在結構變形荷載的作用下沿斜面逐漸下滑，直至卸載全部完成。卸載采取先外側三肢格構柱同步卸載，后方形節架同步卸載，過程中采用傾角儀實時監測結構變形情況。

圖6 漸變式滑動支撐

5 滑移和提升綜合實施技術

廊橋6根主跨主梁最大質量為116 t，長50 m，且塔吊距離其安裝位置較遠，即便采用雙機抬吊，起重量也無法滿足要求。即便選用超大型的起重機械，危險性也較大，施工質量亦難以保證，且對地面結構也將造成很大的影響。另外，分段吊裝的施工方案則受限于安裝精度要求非常高、施工困難等因素，將大大影響安裝進度、結構質量以及施工安全。因此，經過多方案綜合評選及合理優化，最終采用分段加工、現場拼接、牽引滑移、液壓提升的施工方案。

5.1 牽引滑移

牽引滑移系統位于地下混凝土結構上方。系統由2道間距為17 m的鋼箱梁和3根φ609 mm鋼管支撐組成，鋼管底部支承在結構底板上，側面與地下樓面結構可靠固定；鋼箱梁支承在鋼管頂部，端部與行走式塔吊縱向軌道鋼梁擱置連接（圖7）。

圖7 牽引滑移系統

隨后在滑移支承系統上方鋪設通長滑移軌道，并在軌道槽內涂刷潤滑劑。接著將滑移支承托架安裝至軌道上。同時，在滑移支承系統另一端首層樓面上安裝2臺5 t卷揚機，鋼絲繩依次穿繞導向滑輪、托架動滑輪、端部定滑輪，形成走三工況后為滑移提供150 kN的牽引力。

在與行走式塔吊連接一端設置拼裝胎架，主梁分3段進行焊接拼裝。之后，2臺卷揚機同步牽引將鋼梁同步滑移至提升位置正下方。

5.2 液壓提升

為避免整體提升導致的結構變形與安全風險，采取主跨主梁分6次自上而下單根提升（圖8）。液壓提升系統由中央同步控制系統、液壓油泵、液壓千斤頂、提升支架、鋼絞線等組成。施工流程如下：

圖8 主跨主梁現場提升

1）將提升支架安裝到主跨主梁安裝位置兩端廊橋桁架主梁上。3層主梁分東西兩側，每側3根，共需設置4臺提升支架。

2）液體千斤頂內穿鋼絞線，隨后固定在提升支架懸挑端。每臺提升架安裝2個千斤頂，即每根鋼梁采取2臺提升架4點吊裝。2個千斤頂間距大于梁寬，以便鋼絞線從鋼梁兩側下放。

3）鋼絞線與滑移到位鋼梁梁側吊耳固定，隨后中央同步控制系統控制千斤頂同步提升鋼絞線，將鋼梁提升到位。

6 結語

本超高層群塔大跨度鋼結構廊橋工程通過一系列施工裝備及技術的綜合應用，實踐出一套設計理念先進、設備運用合理、施工技術創新的鋼結構施工技術及裝備。

1）通過施工過程的模擬分析，研究掌握了結構體系的受力機理，確定了臨時支撐的合理設置，進而控制結構荷載的傳力路線，確保了施工過程的安全高效。

2）大型行走式塔吊及行走基礎的設計和實施，拓展了行走式塔吊的應用范圍，提高了結構安裝效率。

3）綜合考慮實際工況以及廊橋結構特點，創新研發廊橋主跨鋼箱梁滑移提升系統和實施技術，減小了對支承結構和施工環境的影響，以最小的代價確保了施工安全和實現了精益建造。