超長超重鋼連廊液壓同步整體提升施工安全性分析

李斌，王皖，顧超，邱明明，郁龍 （安徽三建工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

高空鋼連廊是將兩棟相對獨立且具有一定距離的建筑物在空中連接起來，利用鋼連廊構筑兩個相對獨立建筑物之間的連接通道[1]。但這類鋼連廊結構一般具有大跨度、超重、構件截面尺寸大、施工復雜、安全風險大、高空安裝技術要求高等特點，且采用常規起重設備無法完成整體吊裝，通常需利用液壓同步整體提升技術進行整體提升安裝[2]。文中將通過具體案例，對采用液壓同步整體提升超長超重鋼連廊自行設計的提升平臺，進行整體提升過程的安全性分析。

2 工程概況

本工程位于安徽省合肥市，地下1層，地上10層，框架剪力墻結構；建筑高度49.8m，總建筑面積 181228.7m2（未含地下室面積）；鋼結構連廊施工區域分布：東西向分別布置3個鋼結構連廊，南北向分別布置1個鋼結構連廊。工程示意圖如圖1所示。

圖1 工程示意圖

北連廊桁架布置在16～33軸/X～AB軸之間，位于8層（+38.950m）至屋頂(+49.800m)位置，桁架跨度為54.0m；整個連廊采用鋼桁架結構及鋼框架支撐體系，在X軸、Y軸及AB軸共布置3榀鋼桁架，桁架之間設置連接鋼平臺。

圖2 北連廊軸側圖

圖3 北連廊上部結構圖

北連廊上部鋼框架支撐結構：北桁架上部在標高+47.400、+49.800設置二層鋼框架平臺，鋼框架底部位于鋼連廊上弦11層（+43.15m）；鋼柱采用箱型柱、鋼梁、柱間支撐均采用焊接H型鋼；鋼柱規格為口400×500×20，材質為Q345B；平臺鋼梁規格為H850×500×30×40、H500×300×14×20，材質為Q345B。

圖4 北連廊下部結構圖

北連廊下部鋼桁架結構：北桁架上下弦桿采用H850×500×30×40焊接H型鋼；桁架腹桿采用H500×500×40×55、H400×500×20×30、H400×500×25×35等，材質為 Q345B；三榀桁架之間采用平臺梁及支撐連接，平臺梁規格為 H500×300×14×20、H500×250×12×20、H300×200×8×12 等，材質為Q345B；平臺鋼支撐規格為Φ100×8.0、材質為Q235B。

3 整體提升思路

本工程鋼結構北連廊安裝高度最高達到50m，重量達1800t。采用常規起重設備無法完成整體吊裝，采用常規起重設備整體吊裝施工難度極大，而采用現場搭設高支撐架體進行高空原位散拼方案則存在高空定位組裝、高空焊接等困難，技術經濟性指標差，且有著較大的質量、安全風險。經多方案對比后確定采用在地面分段散件拼裝鋼連廊，拼裝完成后通過“液壓整體提升技術”將鋼連廊整體提升至設計標高,再進行端部高空對焊，采用這一方法將大大降低現場高空的施工量和施工難度。

圖5 連廊原位拼裝示意圖

圖6 連廊提升就位示意圖

本工程單體連廊最大重量達到1800t，重量大，如果在地下室頂板原位拼裝提升，則地下室頂板需要加固；所以根據本工程實際情況，連廊在地下室底板上原位拼裝提升，待連廊提升就位后，再進行連廊區域地下室頂板混凝土施工。

圖7 連廊散件補裝示意圖

圖8 提升吊點布置圖

4 整體提升技術要點

4.1 提升吊點布置及其反力

鋼連廊總重量約為1800t，共設置6個吊點，每個提升點設置1臺提升器。提升吊點布置見圖8所示。

鋼連廊整體提升吊點反力表 表1

鋼連廊整體提升器配置表 表2

4.2 鋼連廊液壓提升系統配置

液壓提升系統由液壓提升器、液壓泵源系統、傳感檢測及計算機同步控制系統三個部分組成[3]。

4.2.1 液壓提升器配置

本工程選用的液壓提升器的型號為YS-SJ-600型，額定提升重量分別為600t，其中連廊鋼結構共配置6臺600t提升器，各吊點液壓提升器具體配置情況見表2。

連廊提升：每臺YS-SJ-600型液壓提升器配置8根額定提升能力為600t鋼絞線。選用高強度低松弛預應力鋼絞線，同時鋼絞線需滿足以下參數：σ＝1860MPa（抗拉強度），D=28mm（直徑），F≥41t(破斷力)。單臺提升器最不利工況對應荷載為4358kN，則單根鋼絞線的最小安全系數為：24×41×9.8/4358＝2.3＞2.0，滿足要求。

4.2.2 液壓泵源系統

液壓提升器的動力來自液壓泵源系統，液壓泵源系統通過各種液壓閥協同控制完成工作，液壓泵源的協同控制通過模塊化結構輔助實現[4]。本工程連廊鋼結構共設置6個吊點，提升高度為49.8m，為加快提升速度，采用對稱配置2臺YS-PP-60型液壓泵源系統，兩臺設備分別布置在吊點一側的屋面結構上。

4.2.3 電器同步控制系統

本工程配置一套YS-CS-01型計算機同步控制及傳感檢測系統用于過程數據反饋和相關控制命令下達，通過此控制系統操作人員利用人機交互界面可以實現鋼連廊整體提升全過程位移、應力變化監測及故障信息提示報警等功能[5-6]，及時調整糾偏。

5 鋼連廊提升平臺設計及安全性分析

5.1 提升平臺

提升平臺的設計是用于提升設備固定，通過提升平臺將提升過程產生的荷載傳遞至結構層。提升平臺由下吊點、提升平臺、上吊點組成，下吊點用于連接鋼連廊臨時吊點，安裝提升地錨座，并通過鋼絞線與提升平臺上的液壓提升器連接。

結合本工程塔樓布置特點，擬于49.8m標高面設置提升平臺，上提升吊點示意圖見圖9。

圖9 上提升吊點布置示意圖

5.2 鋼連廊提升上吊點受力驗算

經Midas Gen數值模擬得出：上吊具設計及連接采用坡口熔透焊，等強連接，綜合上述分析結構，最大位移為1.1mm，最大應力為62MPa，結構處于安全狀態。

圖10 上吊點受力應力圖

圖11 上吊點受力位移圖

圖12 提升下吊點

圖13 提升下點效果圖

圖14 計算模型示意圖

圖15 應力云圖

圖16 位移云圖

圖17 導向架示意圖

5.3 鋼結構連廊提升下吊點設置及計算

臨時牛腿結構下表面安裝提升下吊點專用地錨結構，液壓提升器和提升地錨通過專用鋼絞線連接，鋼絞線兩端錨固固定，提升下吊點結構形式，見圖12、圖13。

5.4 鋼連廊提升下吊受力驗算

采用solidworks建立模型，并用workbench進行數值模擬分析，計算采用容許應力法，荷載采用液壓提升器額定提升力（5000kN）。

計算結果如下。

經數值模擬：下吊具設計及連接采用坡口熔透焊，等強連接，綜合上述分析結構，最大位移為0.64mm，最大應力為284MPa，結構處于安全狀態。

5.5 導向架

在鋼連廊整體提升或下降過程中，要確保提升器鋼絞線導出順暢，所以每天提升器需要設置導向架用于導出鋼絞線收納歸集。

在提升器的上方安裝導向架，導向架的導出方向要綜合考慮安裝油管、傳感器和不影響鋼絞線自由下墜等多方面因素。導向架橫梁與天錨之間保持1.5m～2m高度，與提升器中心偏心距離保持在5cm～10cm。

5.6 壓板

提升器和提升地錨均需設置壓板，提升器配置四塊壓板，提升地錨配置三塊壓板。提升器壓板作用在于固定提升器，直接與提升橫梁上表面焊接連接；地錨壓板作用在于固定地錨，直接與吊具焊接連接。

6 結語

采用液壓同步整體提升技術有效地解決了超長超重鋼桁架安裝高度高、跨度大、重量重等難題，通過對超長超重鋼連廊液壓同步整體提升工況中自行設計的提升平臺數值模擬分析，得出自行設計的提升平臺上吊點、下吊點等在整體提升過程中安全性均符合要求，其安全性分析結果可為類似鋼連廊液壓同步整體提升，提供借鑒和參考。