大跨度临时施工平台设计及液压整体同步下降施工技术*

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

1 工程概况

上海金虹桥国际中心主楼为一幢29层的门式标志性甲级写字楼，建筑总高度148 m。其22～29层连体层部分为多层片状形式，中间无竖向构件，南北向跨度25.5 m，东西向长度42 m，形成了每层千余平方米平面的大空间，连体层高度为99.3～134.6 m。共8 层的空中连廊将南北塔楼连为一体，形成了独特的门式造型（图1）。

因建筑造型及幕墙清洁的需要，在连体层部分底部还设计有装饰性的铝板以及擦窗机吊轨，对构件安装精度要求高，施工难度大。

根据施工实际，并结合以往经验，本项目8层的连体钢结构采用了液压同步整体提升施工工艺，从上至下，以每2层为一单元，即29/28层、27/26层、25/24层、23/22层，共分4 个单元依次提升。

图1 项目外观效果图

2 临时施工平台方案

为满足幕墙铝板及擦窗机吊轨施工作业要求，需在连廊22层底部即标高99.3 m处设置临时施工平台，可采用吊篮、吊脚手架及钢平台3 种方案。考虑到现场百米高空的施工安全及擦窗机轨道安装精度要求，最终选定采用临时钢平台方案。

该方案为将临时钢平台与建筑的连体结构第4单元（即23/22层）一起整体提升至楼层标高，待建筑结构形成整体并完成底部装修后，临时钢平台与连体结构分离并下降至地面。

各阶段施工工况分析如下[1-3]：

（a）地面拼装工况：临时钢平台通过系杆与第4单元（22/23层）钢结构连体层地面拼装成整体，形成完整的提升单元。

（b）提升工况：提升单元整体同步提升到位，临时平台通过层间系杆实现提升。

（c）空中搁置工况：22/23层钢结构连体层在提升到位后与塔楼牛腿连接，形成永久结构。临时平台则通过层间系杆吊在22层主结构下方，呈空中搁置状态。

（d）装修施工工况：吊顶及擦窗机在临时平台上施工。

（e）结构转换及下降工况：待22层下部装饰及设备安装完成，临时平台的两侧吊点受力并拆除与22层结构的层间系杆，完成临时平台受力转换。通过提升器将临时钢平台同步下降至地面，完成整个施工过程。

3 临时施工平台设计

临时施工平台南北向跨度25.5 m，东西向长度42 m，该平台下降阶段由两侧8 个吊点受力，在下降阶段，其东、西两侧的悬臂长度达到8.1 m。

临时施工平台设计为平面桁架结构，东西方向为主桁架、南北方向为次桁架，其中下降吊点位置的中间4 根受力纵桁架上下弦杆采用H450 mm×250 mm×8 mm×10 mm焊接，其余桁架的弦杆采用H450 mm×250 mm×6 mm×8 mm焊接，腹杆采用D159 mm×8 mm及D89 mm×4 mm热轧无缝钢管；平面次梁为H350型钢，间距＜1 000 mm，垂直次梁方向上铺木模板。吊杆采用D159 mm×8 mm无缝钢管，与22层主体结构钢梁连接。临时钢平台平面布置和模型如图2、3所示。

3.1 典型工况结构受力模拟

从临时平台各工况的受力情况看，第1～4工况，临时钢平台与22/23层单元通过系杆连接，其中第4工况装修阶段临时钢平台增加了施工荷载；至第5工况，临时钢平台通过吊点受力并同步下降。在工程施工前对各工况进行了模拟分析，其中第2、5两个典型工况结构受力模拟情况如下：

3.1.1 第2工况：结构提升阶段

临时平台通过系杆与22层主结构连接，形成提升单元，整体同步提升到位（图4）。

图2 临时平台桁架布置平面

图3 临时平台模型

图4 提升工况恒载下变形值

在恒载作用下，悬挑位置跨中的变形较大，由图4可知，最大挠度值为－13 mm。在风载作用下，第4单元刚度较好，变形较小，临时平台位置最大侧向变形值为5 mm。经过对结构所有标准组合的分析比较，结构在（恒载+风）组合工况下的端部位移最大，位移值为－16 mm。由于结构跨度达20 m，所以16/20 000＝1/1 250＜1/400，满足规范要求。结构杆件最大应力比值为0.67，结构有较大的大安全储备，故设计安全可靠。

3.1.2 第5工况：结构转换及下降

待22层下部装饰及设备安装完成，通过提升器及临时平台的8 处吊点，将结构同步下降至地面，完成整个施工过程。在第5工况下，临时钢平台上的所有吊杆均拆除，仅剩下8 个吊点为平台结构的主受力点，本状态下仅考虑恒载作用和风荷载作用（图5、图6 ）。

图5 下降工况恒载下变形值

图6 下降工况风载下变形值

结构在（恒载+风）组合工况下的悬挑端部跨中位移相对最大，位移值为－42 mm，因结构跨度20 m，所以42/20 000＝1/476＜1/400；满足规范要求。结构杆件最大应力比值为0.56，结构亦处于安全状态。

4 临时施工平台整体下降中的施工控制措施

4.1 荷载均衡控制

在临时平台下降过程中，为了确保结构安全，必须使各吊点在下降时的实际载荷与理论计算载荷相符，主要采用了荷载均衡的控制方法[4,5]。

我们在每一个提升吊点布置了1 个压力传感器，通过压力传感器反馈的压力值，使中央控制单元可以实时采集各个提升吊点的载荷，从而可以得知各个提升吊点的载荷分配情况，并可以根据理想的载荷分配比例进行实时调整，以保证下降载荷分配的正确性。

4.2 位移同步控制[6-8]

临时平台为平面桁架结构，属于单层片状体系，整体抗变形能力较弱。提升过程中利用28 组系杆与主结构连接，下降过程前将系杆拆除，再利用原有8 个提升吊点进行下降。由于其前后过程中结构受力体系转变，因此，如何确保结构受力安全成了下降工作的重点。

为此，我们在结构设计阶段即对下降工况进行模拟，得到下降过程中结构不同步时的位移及应力阀值，通过在阀值范围内进行位移及应力模拟，结果显示，下降过程中的整体结构变形及应力的可变范围较提升过程中的可变范围大幅减小。因此，在下降过程中必须严格控制同步性，以确保整个片状结构的安全。

临时平台结构受力体系转换完成后，对各吊点的相对高差进行复测，并对偏差较大的点位进行微调，以使实际高差接近理论值的要求。

在对位移数据反馈过程中，采用了长行程传感器来获取“大”的绝对位移，使用实时性能较好的行程传感器来获取“小”的相对位移。2 种传感器相互协调工作，实现了提升吊点的位移同步。

4.3 低速下降控制

在临时平台结构整体同步下降过程中，为确保结构整体安全，必须严格控制下降速度。

本平台下降速度控制在3～4 m/h以内。下降过程中注意对各提升点标高的监测，一般下降20～30 m进行一次同步性检查，防止各提升吊点高差出现异常，以免导致内力发生变化，影响结构安全。

5 实施效果及总结

本工程临时钢结构平台质量近100 t，下降高度近100 m，且施工时间为春季大风季节，下降过程中平台的不定向摆动又为施工增加了不少难度。通过合理的方案设计及施工组织，有效地解决了临时平台同步提升、构件受力转换以及同步下降等一系列问题，使得工程顺利完成。