大跨度高空鋼結構多連廊提升技術

劉 寧，錢建芳

（浙江寶業建設集團有限公司，浙江 紹興 312000）

0 引言

隨著我國建筑技術的不斷發展，高層連廊越來越多地應用在建筑中，高層連廊朝著更高、跨度更大、更復雜的方向發展，相伴隨地出現了新的結構形式、新技術、新設備、新工藝，對施工有著更高的要求［1-3］。本文以紹興瑞豐銀行大樓工程鋼結構連廊為研究對象，詳細闡述大跨度高空鋼結構多連廊提升技術，重點對連廊分段拆分及預拼裝施工模擬、提升吊點驗算、全過程提升方案模擬、施工測量檢測等關鍵技術進行研究，并給出了一套質量精度高、安全可靠的施工方法和措施，可為其他類似大跨度鋼結構連廊安裝提供參考。

1 工程概況

紹興瑞豐銀行大樓工程由南（15 層）、北（21 層）兩棟塔樓構成，塔樓間采用鋼連廊連接，總建筑面積 73 626.57 m2。南北塔樓間在 16 層、13 層、11 層、9 層、7 層、5 層、3 層共設大小 8 個鋼連廊，其中：大連廊 2 榀，為空間桁架結構，寬 4.5 m，高 2.45 m，跨度 18 m，重約 71 t，最大安裝高度為+73.5 m，分別設在④～⑤軸、⑧～⑨軸；小連廊共 6 榀，采用平面鋼筋桁架組合樓承板結構，寬 4.5 m，跨度 22.5 m，重約 38 t，分別設置在④～⑤軸大連廊下 3～13 層（見圖1）。連廊形式如圖2～圖7 所示。

圖1 整體立面圖

圖2 大連廊結構立面圖（單位：mm）

圖3 大連廊結構平面圖（單位：mm）

圖4 大連廊三維示意圖

圖5 小連廊立面圖（單位：mm）

圖6 小連廊平面圖（單位：mm）

圖7 小連廊三維示意圖

2 安裝思路

項目共8榀連廊，最上一榀連廊的安裝標高為+73.5 m，如果采用高空散裝法施工，高空吊裝、組拼、焊接工作量大，常規施工機械無法滿足吊裝要求。高空散裝需搭設胎架，鋼連廊自重大，胎架搭設困難，且存在很大的安全、質量風險，難于施工。

為降低施工難度，采用主體結構先行施工，鋼連廊后吊裝的施工方式。在南北塔樓主體結構施工完成后，在首層樓地面上進行鋼連廊整體拼裝，依次采用整體液壓同步提升技術進行多連廊提升施工，不僅可節約工期、節省施工成本，并有利于施工質量、安全的管控。

大連廊提升時，利用連廊預先安裝段及與其相接的主塔樓鋼管混凝土柱作為提升平臺，設置上吊點；在待提升的鋼連廊上部橫梁安裝提升臨時吊具作為下吊點，下吊點與上吊點位置上下對應，采用專用鋼絞線連接，利用液壓同步整體提升技術，將待提升鋼連廊整體提升到位，同預先安裝段焊接連接，大連廊安裝完成（見圖8）。

圖8 大連廊提升立面示意圖（單位：mm）

小連廊在大連廊提升就位后再提升。小連廊提升時，利用安裝完成的大連廊作為小連廊提升平臺。在大連廊上部橫梁上設置上吊點，在小連廊上部橫梁上安裝提升臨時吊具作為下吊點，下吊點與上吊點位置上下對應，采用專用鋼絞線連接，利用液壓同步整體提升技術，將待提升鋼連廊整體提升到位，同預先安裝段焊接連接，小連廊安裝完成。提升過程中，按 13 層、11 層、9 層、7 層、5 層、3 層的順序依次提升小連廊（見圖9）。

圖9 小連廊提升立面示意圖

3 關鍵技術

3.1 連廊分段拆分及預拼裝技術

連廊整體提升考慮高空對接、整體穩定及提升過程中避免構件碰撞干涉等，對連廊進行分段，分別分為支座預安裝段、整體提升段，提升就位后，將提升段與支座預安裝段焊接成整體（見圖10）。大連廊端部斜桿在提升就位后安裝，小連廊在與鋼管混凝土柱連接部位拆分。

圖10 大連廊分段圖（單位：mm）

大連廊在其安裝位置投影面正下方的地面上（標高為-0.1 m）拼裝為整體。拼裝時采用 14 mm 厚鋼板對樓面拼裝位置進行保護，選用 H 型鋼 HM488 ×300×11×18 作為拼裝胎架鋼梁，拼裝機械采用塔吊和 50 t 汽車吊，拼裝胎架如圖11 所示。

圖11 大連廊拼裝胎架（單位：mm）

小連廊在現場的指定位置完成拼裝，再采用滑移方式牽引至其安裝位置的投影面正下方標高-0.100 m 的首層樓面上，進行整體提升。

3.2 吊點設置及驗算

大連廊提升，在主塔樓鋼管混凝土柱上焊接預拼裝段及立柱、斜撐桿、提升梁等支撐桿件形成吊裝牛腿，組成提升平臺（上吊點）。南北塔樓高度不同，提升平臺結構設置不同。南塔樓提升平臺斜撐桿、拉桿、立柱采用 H200×200×8×12，提升梁采用 B200×200 ×10，水平加固桿采用 P102×6 圓管，鋼管混凝土柱上設置-30×1 200×1 200 的封板（見圖12）。北塔樓提升平臺斜撐桿、立柱采用 H200×200× 8×12，提升梁采用 B200×200×10，水平加固桿采用 P102×6 圓管，各桿件節點處設置 8 mm 厚加勁板。所有臨時措施材質均為 Q345B。提升平臺各桿件之間均采用焊接連接，焊縫均采用熔透焊縫（見圖13）。

圖12 南塔樓提升平臺三維示意圖

圖13 北塔樓提升平臺三維示意圖

大連廊下吊點通過專用吊具與桁架上弦桿焊接連接，吊具材質為 Q345B，開孔板要求底面平整，吊具焊縫為一級焊縫，吊具與提升單元采用二級熔透焊縫（見圖14）。

圖14 下吊點設置

小連廊提升時，在大連廊上弦桿上架設提升梁，形成提升平臺，提升梁與大連廊采用角焊縫焊接連接（見圖15）。

圖15 小連廊提升平臺三維示意圖

小連廊地面預拼裝完成后，在小連廊下設置提升梁作為提升的下吊點（見圖16）。

圖16 小連廊下吊點三維示意圖

提升梁采用 B200×200×10，材質為 Q345B。

3.3 提升結構驗算

3.3.1 大連廊提升平臺驗算

采用結構分析軟件 midas 對大連廊提升平臺進行驗算分析。大連廊提升平臺設計時，考慮的荷載如下。

1）提升段自重D，自重乘動力系數 1.35，由軟件自動計算。

2）提升荷載標準值L，為結構提升過程中傳遞到提升平臺頂部的最大豎向荷載，根據施工過程分析計算結果，支撐架豎向荷載F=137.5 kN。

3）風荷載W，取十年一遇基本風壓ω0=0.30 kN/m2，風壓高度變化系數μz按 B 類場地根據提升高度取值，風振系數取βz=1.5，體形系數μs=1.92，風荷載折算為線荷載施加在平臺構件上。提升平臺驗算模型如圖17 所示。

圖17 大連廊提升平臺驗算模型

在最不利荷載組合情況下，XY方向綜合變形如圖18 所示，最大水平變形為 1.46 mm；豎向變形如圖19 所示，最大豎向位移為-2.26 mm。大連廊提升平臺應力比云圖如圖20 所示，最大應力比為 0.23，滿足承載力要求；屈曲分析如圖21 所示，支撐架整體穩定安全系數達到 110，滿足穩定承載力要求。

圖18 水平方向（XY）變形云圖（單位：mm）

圖19 豎向（Z）變形云圖（單位：mm）

圖20 應力比云圖

圖21 屈曲分析圖

3.3.2 大連廊下吊點驗算

根據 GB 50017－2020《鋼結構設計規范》規定，Q345 鋼板厚度為 16 mm 時，其抗拉、抗壓、抗彎強度設計值分別為 295 MPa，抗剪強度設計值為 170 MPa。單個吊具最大使用載荷為 45 t，每個提升器穿 2 根鋼絞線。大連廊自重 71 t，共設 4 個吊點，每個吊點承擔自重 17.75 t，經計算每個吊具承擔的荷載為 33.6 t。開孔及底錨作用面積：吊具鋼絞線開孔直徑為 80 mm，底錨外徑為 110 mm。環形接觸面積A=4 476 mm2；擠壓應力；兩塊側板的拉應力為

采用結構分析軟件 ansys 對下吊點進行受力分析。經驗算，最大應力為 230 MPa（局部應力），最大變形為 0.2 mm。

3.3.3 小連廊提升驗算

提升梁計算。按簡支梁進行計算，每個提升梁承擔的豎向荷載設計值約 38 t，經計算提升梁滿足要求。

同理，被提升梁經計算滿足要求。

4 液壓提升技術

4.1 液壓提升原理

本工程中液壓提升設備采用 YS-SJ 型穿芯式液壓千斤頂作為提升器，采用鋼絞線作為提升承重索具，提升系統安全、可靠，安裝使用方便。

鋼絞線索具穿入提升器后，以楔型錨具與提升器相連。提升器內設有上錨具和下錨具，錨具具有單向自鎖功能，非工作狀態下，錨具處于放松狀態，鋼絞線可上下自由活動；工作狀態下，錨具自動鎖緊，鋼絞線同錨具緊固鎖定。液壓提升原理如圖22、圖23 所示，液壓提升一個流程，相當于提升器提升一個行程。當提升器周而復始動作時，被提升重物則逐步向上移動。

圖22 液壓提升原理

圖23 液壓提升工作原理示意圖

4.2 計算機同步控制及傳感檢測系統

本工程中配置一套 YS-CS-01 型計算機同步控制及傳感檢測系統。液壓同步提升施工技術采用傳感監測和計算機集中控制，通過數據反饋和控制指令傳遞，可全自動實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。

本工程的液壓同步提升系統設備采用 CAN 總線控制、以及從主控制器到液壓提升器的三級控制，實現了對系統中每一個液壓提升器的獨立實時監控和調整，從而使得液壓同步提升過程的同步控制精度更高，實時性更好。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓提升過程及相關數據的觀察和控制指令的發布。通過計算機人機界面的操作，可以實現自動控制、順控（單行程動作）、手動控制以及單臺提升器的點動操作，從而達到提升單元整體提升安裝工藝中所需要的同步提升、空中姿態調整、單點毫米級微調等特殊要求（見圖24）。

圖24 液壓同步提升計算機控制系統人機界面

5 連廊提升檢測控制

因為連廊提升、安裝受大氣環境、矯正焊后變形等不確定因素的影響，拼裝尺寸采取地面拼裝尺寸與牛腿安裝尺寸上下匹配為準，但連廊在提升過程中端部會發生微小的變形，為了滿足連廊提升后對口合攏工作，需在連廊提升過程中對連廊的端部變形量進行實時監測。監測過程分為三個階段，在連廊提升至 1 m 高度、提升至 30 m 高度、提升至安裝高度時，分別測量連廊端部與預裝段對口的尺寸。在每次監測結束后，將監測數據根據已有成果分析得出的變形規律及發展趨勢等信息，以書面形式報相關部門研究處置，必要時重新調整預裝段安裝尺寸。

在提升過程中，應隨時觀測液壓提升系統壓力變化情況、吊點工作狀態、連廊提升段的整體穩定性、鋼絞線的垂直度、液壓提升設備的同步性、支撐牛腿的可靠性等，務必做到認真檢查，仔細觀察，重點檢查各種傳感器及其導線。

6 注意事項

在施工前，對作業人員進行安全技術交底，詳細講解鋼連廊整體提升工藝和施工方案。檢查作業安全設施設備及安全措施，施工區域應設警戒線，警示標識，并派專人監護，非作業人員禁止進入。上吊點提升平臺操作區域，應當設置符合安全標準的走道和防護欄桿，鋪設安裝、操作臨時平臺，可利用腳手架及跳板等搭設。

施工過程中應加強安全監控。吊裝作業時，任何人員不得在起重構件、起重臂下或受力索具附近停留。提升過程中密切注意提升系統各設備的工作狀態，對壓力、荷載變化情況實時記錄，如有異常情況及時報告現場負責人。

鋼絞線作為鋼連廊整體提升主要承重結構，應采取必要特殊保護，避免在提升安裝、電焊和氣割作業時發生損傷。

7 結語

瑞豐銀行大樓工程大跨度高空鋼結構連廊采用地面拼裝、整體提升方法施工，克服了工期緊、連廊重量大、跨度大的難點，順利實現準確提升就位，工程質量和施工安全得到了很好的保障。可為其他類似大跨度鋼結構連廊安裝參考。Q