超大型结构液压同步提升技术

超大型结构液压同步提升技术

李守江

广州航城房地产开发经营有限公司

摘要：本文结合实例介绍超大型结构液压同步提升技术，为今后工作提供借鉴参考。

关键词：超大型钢连廊结构;整体提升;施工技术

1、工程概况

项目钢连廊结构在33层（标高137.04m）以上平面转换为钢结构体系和悬挑钢结构体系，在空中合拢为L型空间结构体系，共有7层。钢连廊结构的自身高度约为25.65m，从结构的137.04m开始，一直延伸到塔楼的屋面层，即162.69m，由两栋平面上互相垂直的主塔楼延伸的悬挑结构交错而成，其中北侧塔楼悬挑结构长度为41.2m，西侧塔楼悬挑结构长度为26m。整个悬挑连廊总重约2500吨，本次提升的总重量约为1700t。连廊结构平面布置及本次提升范围如下图1所示。

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根据本工程连廊结构特点，拟采用“超大型结构液压同步提升技术”进行连廊结构的安装。连廊结构在地面拼装为整体，在两座塔楼的屋面层（标高+162.67m）设置提升上吊点，共设置5组吊点，每组提升吊点设置1组液压提升器，分别布置在连廊的提升单元的14线和K轴。

2、连廊钢结构的地面整体拼装

根据连廊提升整体思路需要在地面拼装，考虑整个需要提升部分的连廊总重约1700t，为分摊钢结构自重对地面混凝土结构的荷载作用及为拼装焊接提供平台，所以要在悬挑连廊以下设置钢结构拼装平台，支座反力已提交原结构设计单位复核满足施工要求。

根据经设计审核批准的深化加工图结合运输条件及加工尺寸加工构件，运输到工地进行焊接和螺栓连接两种连接方式的拼装，拼装过程根据详图软件中的控制坐标事先在平台上标识好轴线位置，严格控制焊接变形位移，保证所有拼装杆件的控制坐标尺寸控制在规范偏差范围内，以保证整体提升就位后的位置准确性。

土建施工单位的主体塔楼施工还在进行，为不耽误进度不考虑用工地的塔吊拼装，特租凭2台50T的汽车吊在西、北塔楼分别进行拼装作业，结合目前的现场施工、运输条件现楼板结构满足汽车吊作业承载力要求，并报原设计单位确认。

3、J～K交9～11轴悬挑部分的安装

由于提升吊点3、4、5是设置在K轴，而西塔楼主体结构是到J轴为止，所以必须先吊装此区域的钢结构

由于此部分总重约55吨，靠近西塔塔吊中心30m，塔吊的最大起重量在13吨，需将此部分分为5个吊装单元进行安装，第一单元重约10.3吨、第二单元重约10.38吨、第三单元重约12.3吨;第四单元重约10.83吨、第五单元重约9.9吨;安装时采用10吨葫芦临时固定，测量尺寸无误后进行拼接点焊接作业;在完成相应结构层桁架后及时连接3榀之间的次梁安装，使整个区域成为一个倒三角受力结构体系，以满足提升吊点3、4、5的设置。

第一步：安装悬挑第一部分9、10、11轴三榀框架，然后安装次梁GL1，保证桁架侧向稳定性。

第二步：安装悬挑第二部分9、10、11轴三榀框架，然后安装次梁GL1，保证桁架侧向稳定性。

第三步：安装悬挑第三部分9、10、11轴三榀框架，然后安装次梁GL1，保证桁架侧向稳定性。

第四步：安装悬挑第三部分9、10、11轴三榀框架，然后安装次梁GL1，保证桁架侧向稳定性。

第五步：安装悬挑第三部分9、10、11轴三榀框架，然后安装次梁GL1，保证桁架侧向稳定性，使J～K轴形成整体受力桁架体系，满足提升吊点的要求;由于此部分是高空悬挑散装，为保证施工作业的安全按本方案中安全文明施工的要求搭设临时操作平台;

4、M、9轴提升吊点的结构加固措施

经多方计算复核提升吊点的反力满足原结构的要求，为保证提升过程的结构安全性，对应力比达到0.853的杆件做加固措施，主要是9、M轴两个部分。

5、连廊结构分段

连廊采用整体提升工艺吊装，因其主弦杆及端部腹杆与主楼钢骨柱刚性连接的结构特点，每榀桁架的两端均需要在安装前预制分段处理：两端分段作为钢牛腿结构，与钢骨柱一起预制好，直接安装到位;中间分段在地面上散件拼装，整体成型;分段接口处节间的部分斜腹杆影响主桁架的提升就位，根据提升安装所需尺寸预留后装段，在上下弦杆对接完成之后安装。同时，由于钢连廊整体提升过程中，结构单元需从下至上通过各层钢牛腿。为保证已安装牛腿结构不影响结构单元的提升过程，连廊的每一层杆件在分段位置应错开约50～100mm;

斜腹杆后装段长度预制时应放长至少50mm。待现场主桁架提升到位，上下弦杆定位焊接后，根据实测长度对后装段现场下料后安装。

以上分段接口处根据安装对口、焊接工艺要求预留对口间隙，并应考虑设置对口工装件。

本工程中，由于北塔、西塔楼外侧的施工脚手架在连廊提升时尚未拆除，脚手架距离14线、K轴线钢柱外边分别为3300mm、3100mm，故分段时考虑将分段点设置在脚手架外侧，以避开脚手架对提升的影响。

6、提升吊点选择与设置

6.1提升吊点选择

考虑到本工程的连廊的特殊性，连廊提升共设置5组吊点，每组提升吊点设置1组液压提升器，分别布置在连廊结构的两端，其中，J轴×9、10、11线和14线×K、L、M轴处共设置5组吊点，利用连廊框架柱的延伸段设置。

为减少9交M轴的偏心的结构提升的影响，特将此部分弟33～35层先整体提升，35～39层约700吨的构件在提升完成后再安装，将其中的400吨的散构件固定堆放在11交9轴作为平衡外挑角的配重，同时也为梯形构件高空安装缩短吊装时间。

5个提升吊点的液压系统如果有个别在提升过程中失效，其独立自锁机构将各自提升的部分处于锁定的工作受力状态，不会将其吊重荷载传递给其他吊点。

6.2提升吊点的设置

⑴提升上吊点的设置

采用液压同步提升设备吊装大跨度钢连廊，需要设置合理的提升上吊点。提升上吊点即提升平台，在其上设置液压提升器。液压提升器通过提升专用钢绞线与钢连廊整体提升单元上的对应下吊点相连接。

根据以上思路，提升吊点在塔楼结构标高162.69m柱顶设置提升平台，提升设备与塔架顶部及钢连廊下吊点相连接。提升平台安装要点：

①临时措施材料均为Q345B;

②临时牛腿连接焊缝等级均为二级熔透焊缝;

③所有交叉焊缝处应设置应力孔，应力孔半径R=25mm;

④建议提升牛腿制作完成后在现场焊接;

⑤所有H型支撑杆件需增设加劲板，t=12，间距1000mm。

⑵提升下吊点的设置

钢连廊提升单元在整体提升过程中主要承受自重产生的垂直荷载。提升吊点的设置以尽量不改变结构原有受力体系为原则。提升下吊点措施安装要点同上（与提升平台安装要点一致）。

7、提升平台的水平构造措施

考虑水平稳定性问题，提升平台、支撑提升平台的上弦杆件及提升下吊点需增设水平构造措施，提升平台受力点加劲位置与162.690m标高桁架水平杆件节点之间设置水平构造措施;在162.690m标高桁架弦杆支撑提升平台立柱位置与桁架水平杆件节点之间设置水平构造措施，杆件选用H500×200×10×20的H型钢;提升吊具对应弦杆加劲位置与桁架水平杆件节点之间设置水平构造措施，杆件选用H500×200×10×20的H型钢。为保证提升的可靠性，将主体悬挑已安装部分铺设完钢承板及浇筑混凝土，是整个组合结构楼板共同承受提升的支座反力;

8、提升过程中的稳定性控制

⑴液压提升的稳定性

采用液压提升整体同步提升钢连廊单元，与用卷扬机或吊机吊装不同，可通过调节系统压力和流量，严格控制起动的加速度和制动加速度，使其接近于零以至于可以忽略不计，保证提升过程中钢连廊单元和主楼结构的稳定性。

⑵临时结构设计的稳定性控制

与钢连廊单元整体提升有关的临时结构设计，包括加固措施，均应充分考虑各种不利因素的影响，保证整体提升过程的稳定性和绝对安全。

临时结构设计除应考虑荷载分布不均匀性、提升不同步性、施工荷载、风荷载、动荷载等因素的影响，在计算模型的建立过程以及荷载分项系数选取时充分考虑以上因素，还应该对相关永久结构的加固以及临时结构与永久结构的连接要求有充分的认识。这样才能够保证提升过程中不出现结构安全隐患。

⑶主结构稳定性的保护

钢连廊整体提升完毕、后序施工中，不可避免会对主结构件进行焊接或钻孔等，同时根据建筑功能的调整需要，也可能出现局部荷载与设计工况有出入的情况。

考虑到本工程中钢连廊跨度较大，中间无刚性支撑特点，在安装就位后，焊接必须严禁大范围、大电流焊接，防止局部受热变软，结构空间尺寸发生突变。因此在钢连廊单元整体提升安装施工前，应尽可能把所有可能想到的挂件、吊点考虑到位，提前在地面焊接安装。

⑷钢连廊的稳定性控制

通过对整体提升的钢连廊单元进行计算机仿真分析，对提升安装过程中的结构变形、应力状态进行预先调整控制;钢连廊在拼装时、提升之前通过加设临时加固构件、板件，临时改变提升单元结构体系，达到控制局部变形和改善局部应力状态的目的，保证钢连廊整体提升过程的稳定性和安全。

⑸液压提升力的控制

先通过计算机仿真分析计算得到的钢连廊单元整体同步提升工况各吊点提升反力数值，再进行不同步最不利工况分析得出安全范围内的最大吊点反力。在液压同步提升系统中，依据计算数据对每台液压提升器的最大提升力进行相应设定。

当遇到某吊点实际提升力有超出设定值趋势时，液压提升系统自动采取溢流卸载，使得该吊点提升反力控制在设定值之内，以防止出现各吊点提升反力分布严重不均，造成对永久结构及临时设施的破坏。

⑹空中停留的水平限位

液压提升器在设计中独有的机械和液压自锁装置，保证了钢连廊单元在整体提升过程中能够长时间的在空中停留。同时，应在连廊结构靠近主楼的位置拉设钢丝绳及倒链等临时措施，用来限定钢连廊提升单元在空中停留水平位置。

9、结语

由于本工程钢连廊结构重量较重，高度较高，大型起重设备无法满足吊装要求。另外为减少高空焊接量，将结构在地面整体拼装焊接完毕后进行整体吊装。避免了由于大型吊装设备耗资较高，对经济效益不利的情况。液压提升法在准备工作充分、操作过程规范的前提下，是工效最高、最省力和最安全的施工技术。因此，它具有很好的推广应用价值。

参考文献：

[1]钱辉斌，郑健，李妍，姚尔可.异形空间钢结构安装施工技术[A].第四届全国钢结构工程技术交流会论文集[C].2012

[2]闫洪东，姜寿光，王胜.大跨度管桁架钢结构施工技术[A].第四届全国钢结构工程技术交流会论文集[C].2012

[3]吕艳斌，陈翔，张健儿.钢结构整体液压提升技术在工程实际中的应用[A].第四届全国钢结构工程技术交流会论文集[C].2012