超高層大跨度鋼結構連廊整體提升施工技術分析

段于師

1.工程概況

某超高層項目規劃設計一棟主塔樓、一棟副塔樓，兩樓之間采用40.5m 大跨度鋼結構連廊連接，其架空高度41m；剛連廊共設三層，寬42m；一端伸進主塔樓，另一端外露置放在副塔樓上，兩端均與主體結構型鋼混凝土柱中的型鋼固結連接，總重量3189t，鋼連廊共設四榀主桁架，主桁架之間采用系桿固結連接。規劃紅線內存在海拔93.98m 山體，需將一半山體挖除，剛連廊東側緊挨山體，建筑外邊緣與坡腳僅隔6.0m；剛連廊西側為下沉廣場，寬度與剛連廊跨度相同。

2.施工比選

2.1 高空散裝

鋼結構高空散裝法要有較寬闊的場地并且其承載力滿足要求，對起重機械站位要求高；需要搭設超高支撐架，高空吊裝、組裝、焊接工作量大增加了安全風險系數[1]。對于本項目零場地較難實施。

2.2 整體提升

結合施工環境和現場場地對鋼連廊進行分割，在首層頂板整體拼裝后利用超大型液壓同步提升施工技術，將其提升至設計標高，再進行與預留構件焊接，降低了現場高空的施工質量、安全風險。經過技術經濟性比較，綜合分析采用滑移拼裝+整體提升法最優，能實現在滿足安全性的前提下，建造質量更優的工程。

3.施工方案

3.1 總體施工部署

因連廊西側為下沉結構不能設置起重設備，只能在東側設置。首先在12-17 軸～E-J 軸下沉部位安裝拼裝平臺和滑移軌道。現場配備一臺120 t 履帶吊，在17-20 軸～D-J 軸安裝履帶吊作業平臺，在17 軸逐一拼裝和滑移至確定位置，在進行系桿、樓承板連接，最后整體提升、定位焊接。

3.2 安裝平臺拼裝

安裝平臺主梁采用箱型500mm×300mm×30mm、次梁采用箱型300mm×200mm×16mm、鋼軌采用QU100（h=150mm）、鋼管支撐柱采用600×25；每根臨時鋼管柱用相同厚度鋼板封底增加與混凝土柱的接觸面積，鋼管柱頂切割槽型使主梁置放在其中，主梁間采用箱型梁連接加固形成整體，主梁上安放四道軌道，用于鋼連廊桁架滑移，安裝的軌道表面必須光滑、平整，軌道與主梁存在間隙時采用鋼墊板塞實，軌道尾部焊接擋板防止軌道滑動。

履帶吊作業平臺，共設置四根主鋼梁（H700mm×300mm），主鋼梁間采用型鋼（H700mm×300mm）加密連接，主梁置放在鋼筋混凝土主梁和柱上，便于傳遞上部荷載，以保護樓面不被破壞。具體見圖1。

圖1 桁架拼裝滑移平臺與履帶吊作業平臺

3.3 主梁拼裝和滑移

3.3.1 準備階段

鋼結構工廠化加工生產，每榀桁架重達460t，超寬、超高、超重須進行分割運至現場拼裝焊接。為了保證桁架結構提升就位能夠順利對口，所以桁架結構在設置提升分段時，按照各層弦桿錯開的原則來進行設置，最上層弦桿斷口距離柱邊最遠，各層弦桿最小錯開距離為100mm～200mm。由上至下分割呈梯形，最上一層梁距D 軸2.4m，依次往下1.4m、1.2m、1.0m，斜撐距節點板1.0m。為了傳遞荷載及保證鋼連廊的滑移和提升時的整體穩定性，提升部分需要設置臨時的加固桿件，主要用于將荷載傳遞至節點，主桁架立面、平面加固桿件設置在桁架上弦桿吊點位置附近。

桁架平移采用TLC-1.3 型計算機控制系統及TLPG-1000 自鎖型液壓爬行器能自動夾緊軌道形成反力（楔形結構），從而實現推移；爬行器一個行程滑移300mm，在平移過程中油壓、設備參數通過計算機數據分析，反應設備和桁架狀態。

3.3.2 滑移

一個滑移單元拼裝完成后，對桁架、滑移設備檢查無異常進行滑移。先進行40%加載，桁架、油壓、滑移設備等進行檢查無異常，繼續進行理論值的60%，80%，90%及100%加載。在所有滑靴（支座）開始滑移后，暫停滑移，全面檢查各設備運行正常情況：如滑移支座的滑移量、滑靴擋板是否卡位、爬行器夾緊裝置、滑移軌道及原結構受力的變化情況等，確認一切正常后，進行正式滑移。在整個滑移過程中，應隨時檢查鋼結構在各條軌道兩側所標出的刻度，來隨時測量復核每一支座滑移的同步性；在滑移過程不同步超過10mm，系統自動停止，查找原因及時調整防止鋼結構變形，通過調節該頂推點對應泵站的流量改變該頂推點的滑移速度，或采用單點調節。

3.4 滑移就位

整體同步滑移至距離就位點200mm時，降低滑移速度，檢查滑移設備、桁架姿態保證其處于平衡狀態，防止桁架某個節點存在應力集中。整體滑移至距離就位位置相差15mm 時暫停，再次檢查對桁架就位距離調整，采取先到就位點截止的控制方式進行單獨調節，直至所有滑移點達到要求值。滑移系統的速度取決于泵站的流量和其他輔助工作時間，滑移速度約6m/h，實際速度可根據具體情況進行適當調整，防止加大加速度對構件產生沖擊和震動。

3.5 整體提升

液壓同步提升采用行程及位移傳感監測和計算機控制。共設8 個提升平臺，分 別在12 軸、13 軸、16 軸、17 軸 各設置兩個提升平臺，每個平臺設置TLJ-2000 型和TLJ-4500 各一臺提升器（一個行程20cm），每臺提升器配置12 根1×7-17.8mm 鋼絲繩，單根鋼絲繩破斷拉力為36 噸。依據提升器的數量及泵站流量配置8 臺60kW 的液壓變頻泵站，每臺泵站有兩個獨立工作的單泵，每個單泵驅動兩個吊點位置的提升器。

提升平臺采用牛腿形式，與主體結構型鋼混凝土中的型鋼連接，提升平臺承受整個提升荷載。在桁架下弦桿件兩側面焊接短牛腿的形式作為提升點，與提升器上下對應，保證提升鋼絲繩處于平行狀態。

首先進行試提升，提升器分級加載依次為20%、40%、60%、80%；在確認各部分無異常的情況下，繼續加載到90%、95%、100%，直至使整體提升部分脫離拼裝架100mm，停止提升，液壓缸鎖緊，靜置12 小時，檢查結構、臨時桿件、提升吊點和提升平臺的焊縫和變形等情況。每一分級加載完畢，均應暫停并檢查上吊點、下吊點結構、桁架結構等加載前后的變形情況，以及主樓結構的穩定性等情況[2]。若存在不同吊點不能同時離地可進行單點提升，確保各吊點處于同一標高、平衡狀態。影響提升速度的因素主要有液壓油管的長度及泵站的配置數量，提升速度不大于10m/h。

提升至設計標高約200mm，降低提升速度，提升器微調使桁架對口處精確就位；提升器停止工作錨具鎖緊，對口焊接，安裝后補桿件；所有吊點同時下降卸載10%，荷載轉移至預裝段上，卸載速度較快的點將載荷轉移到卸載速度較慢的點上，可能使個別點超載，需調整泵站頻率，放慢下降速度，密切監控計算機控制系統中的壓力和位移值。若某個吊點載荷超過卸載前載荷的10%，則立即停止其它點卸載，而單獨卸載異常點，直至鋼絞線徹底松弛。

3.6 重要桿件驗算

桁架結構提升滑移計算過程桁架跨中下撓不大于L/400，其中L 為桁架跨度。本區域滑移最大下撓約12mm，提升桁架最大下撓約42mm＜41500/400=103.75mm，最大滑靴反力為1600KN，桿件應力比均不大于0.6，可以滿足施工要求。

提升平臺計算過程提升架進行建模計算，恒載分項系數為1.3，活載分項系數為1.5，水平力取豎向提升反力的5%以考慮風荷載中傳遞過來的水平力作用。由整體建模計算結果可以得出，提升平臺撓度約2mm，提升平臺桿件應力比均小于0.7，滿足施工要求。

4.總結

場地狹小，鋼連廊架空高度大、寬度大、重量大，塔吊吊裝基本不能協助，采用大噸位起重履帶吊吊裝。為保證地下室結構安全在鋼結構拼裝，構件吊裝盡量在臨時平臺上實施。為解決上述問題采用平移技術，使整個整體提升部分在地面拼裝，整體提升，減少高空拼裝、焊接、防腐防火涂料等工藝施工的安全、質量、工期等風險。