淺析大跨度鋼連廊的提升與舒適度

陳明雪

(聊城大學建筑工程學院，山東 聊城 252000)

隨著社會的發展，科技的進步，人們對美好生活的向往越發強烈，現在建筑不僅要滿足人們對建筑功能的需求，更要成為審美對象。而我們的鋼結構設計種類多種多樣，滿足了人們的審美需要，這也使得鋼結構得到了大力發展，大跨度鋼結構連廊正是其中的一種。在兩幢主塔樓之間大跨度鋼結構連廊能夠起到交通樞紐的作用。鋼結構的材料強度高，質量輕，韌性和塑性好。特別適用于跨度大的結構和構件，良好的韌性使結構對動力荷載的適應性強，良好的塑性使得結構在一般條件下不會因超載而突然斷裂。因上述優點大跨度鋼連廊得到了發展，而在設計過程中需要對大跨度鋼連廊的整體提升與舒適度進行研究以保證工程優質。因現在鋼連廊結構的跨度比較大，安裝高度比較高，常采用整體提升法，以保證施工安全和施工質量，節省人力、物力及財力。鋼連廊不僅具有跨度大、質量輕的優點，還有剛度小、阻尼低、基頻低的特點，人在行走的過程中容易產生共振現象，使鋼連廊的振動進一步變大，讓人們有不適感，影響鋼結構的使用功能。

1 大跨度鋼連廊的提升與卸載

1.1 各工程實例的特點與提升方案

俞曉敏等[1]以某辦公樓多層鋼結構連廊的施工為背景，對大跨度鋼連廊的施工整體方案、施工技術難點及關鍵技術、提升工作流程進行了研究。本工程連廊為了減小拼裝高度采用倒裝法+順裝法+整體提升的方式。為了減小拼裝時對地下室頂板的影響，在頂板通道悶頭柱頂設置拼裝臺。將整個連廊分為三部分進行拼裝，第一部分為連廊上層桁架及之間的鋼梁結構，第二部分為底部桁架及上部桁架下部的三層框架，第三部分為剩余鋼結構。整體提升是先將連廊第一部分在胎架上分段拼裝，在兩側主樓牛腿上安裝提升器及鋼絞線等提升裝置；再至設計標高安裝臨時擱置牛腿結構；第三步將第二部分拼裝完成后，將剛提升的第一部分落下與其對接，重復第二步將對接后的結構進行提升；第四步拼裝剩余第三部分，將剛提升的結構落下與其完成對接，最后重復第二步完成整個結構的整體提升。

黃俊富等[2]、孫婷等[3]、楊金華等[4]、肖建文等[5]分別以南京市明星國際商務中心、某金融中心建筑雙塔樓頂部大跨度鋼連廊、東陽市總部中心一期G地塊工程的大跨度鋼連廊、廈門萬科廣場工程的大跨度鋼連廊為背景，對大跨度鋼連廊的施工難點及施工方案等進行了研究。工程均具有質量大、安裝高度高等特點，因此，采用安全度高、施工快、費用低的地面整體拼裝方案，連廊桁架與提升器用鋼絞線進行連接，通過提升器的往復運動將連廊整體提升就位后焊接，在全過程中進行變形與應力監測。若在提升的過程中各吊點出現高差超出20mm時，將暫停提升工作，微調各吊點，確保各吊點在同一水平面上后，再繼續進行提升至設計標高附近，通過微調使鋼結構連廊與主體結構精確對準連接。

余向輝[6]以研究了某工程項目的大跨度鋼連廊，本工程因原結構的混凝土柱外伸牛腿與鋼連廊在提升過程中存在干涉問題，故大跨度鋼連廊在地面拼裝時錯開。拼裝完成后進行試提升，試提升確認無誤后再進行正式提升，提升到設計標高處，將提升器支座利用液壓爬行器縱向移回連接處，校正初始拼裝偏移，使結構移動至支座正上方，確認鋼連廊結構已水平推移至設計投影位置后進行焊接。

綜上所述，雖然根據各工程實例的特點，大跨度鋼連廊的提升存在各自的獨特之處，但大跨度鋼連廊的提升多采用的是整體提升方案。首先對大跨度鋼連廊進行地面拼裝(如圖1所示)，拼裝完成后再試提升，確認無誤后正式提升(如圖2所示)，提升時要分級加載，提升至標高處，檢查無誤進行焊接(如圖3所示)。

圖1 地面拼裝圖

圖2 提升過程圖

圖3 焊接過程圖

1.2 各工程實例的卸載

俞曉敏等以某辦公樓多層鋼結構連廊的施工為背景，對大跨度鋼連廊的卸載就位進行了研究；黃俊富等以南京市明星國際商務中心為背景，對大跨度鋼連廊的卸載進行了研究；楊金華以東陽市總部中心一期G地塊工程的大跨度鋼連廊為背景，對大跨度鋼連廊的卸載就位進行了研究。所有的吊點先卸載通過計算得出的提升荷載的10%；在此卸載過程中通過調整泵站頻率，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防止會出現載荷轉移的現象，導致個別點超載。出現某些吊點荷載超過卸載前荷載的10%，或者各吊點出現高差超過10mm情況時，則立刻停止其他點的卸載，而對這些異常點進行單獨卸載，重復上述操作直至完全卸載，然后逐一拆除設備，完成提升安裝作業。

綜上所述，在卸載時要同步分級卸載并對卸載過程進行密切監控，注意各吊點的卸載速度，對卸載異常的吊點進行單獨卸載，直至鋼絞線徹底松弛。

液壓千斤頂卸載過程如圖4所示。

圖4 液壓千斤頂卸載過程

2 大跨度鋼連廊的舒適度

呂佳[7]對大跨度鋼連廊舒適度的研究發現，大多是對人致激勵引起的大跨度鋼連廊舒適度問題的研究。國內規范主要采用頻率調整法以及限制加速度來評價樓板舒適度。JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規程3.7.7[8]規定了樓蓋結構的豎向振動頻率不宜小于3Hz，并規定了豎向振動加速度峰值的限值進行。國外相關規定采用AISC 11標準，用表1所列的加速度限值對連廊舒適度進行評價。

表1 振動舒適度加速度限值

郭宏超等[9]對大跨度鋼連廊人致激勵的舒適度研究發現，當人行走的頻率與結構固有頻率形成共振或結構加速度響應超過舒適度標準的要求時，必須對其進行控制。單頻率的TMD減振頻率帶寬度較窄，具有良好的減振效果，去諧效應明顯，維持減振性能的實際應用較差。而MTMD系統與之相反，既達到舒適度標準的要求，又在減振頻帶寬度內穩定性較好，當實際結構頻率存在偏差時，維持減振性能的實際應用較強。

郭宏超等[10]針對45m的大跨度鋼連廊的振動舒適度問題，建立了結構的有限元模型，選用美國AISC-11中鋼結構設計指南中的評價標準為代表對大跨度鋼連廊的舒適度進行評價。研究結果表明：樓板厚度與邊界條件影響了結構剛度，樓板厚度對大跨度結構的使用舒適度影響較大，樓板邊界條件的影響較小；人的阻尼特性可以吸收結構振動能量降低結構的振動加速度，在不考慮人作用時得出的結果偏于保守。單人通過工況的舒適度分析結果是單人對結構的激勵不均勻，沒有出現典型的共振現象，滿足舒適度要求；連續人群通過工況的舒適度分析結果是連續人群慢速通過時，單雙層連廊均存在明顯的共振現象；隨機人群通過工況的舒適度分析結果是每個人的步頻相位均不相同，沒有共振現象。結構的人致振動加速度和舒適性能可以通過被動的減振裝置TMD來有效降低；MTMD可以獲得更大減振的頻帶寬度，在激勵頻率偏離時維持減振性能的實際應用更強。

綜上所述，大部分文獻都是對大跨度鋼連廊人致激勵下的舒適度問題進行研究分析。采用美國AISC-11中鋼結構設計指南中的評價標準為代表對大跨度鋼連廊的舒適度進行評價。選用TMD或MTMD系統對人致激勵產生的振動進行減振控制。

3 結語

綜上所述得出以下主要結論：

(1)根據各工程實例的特點，大跨度鋼連廊的提升存在各自的獨特之處，但大跨度鋼連廊的提升多采用整體提升的方案。首先對大跨度鋼連廊進行地面拼裝，拼裝完成后再試提升，確認無誤后正式提升，提升時要分級加載，提升至標高處，檢查無誤進行焊接。

(2)在卸載時要同步分級卸載并對卸載過程進行密切監控，注意各吊點的卸載速度，對卸載異常的吊點進行單獨卸載，直至鋼絞線徹底松弛。

(3)采用美國AISC-11中鋼結構設計指南中的評價標準為代表對大跨度鋼連廊的舒適度進行評價。選用TMD或MTMD系統對人致激勵產生的振動進行減振控制。

隨著土木工程的發展，大跨度鋼連廊的建筑將會越來越多，對于大跨度鋼連廊的提升與舒適度的研究將進一步加強。對于高層建筑與超高層建筑風荷載、交通荷載對大跨度鋼連廊也有很大的影響，也需要我們作進一步的研究。