大跨度高空钢结构连廊整体提升施工技术

王永敏

五洋建设集团股份有限公司 杭州 310009

1 工程概况

美的林城时代E03、F01栋写字楼位于贵阳市长岭北路东侧，毗邻贵阳国际会展中心，总建筑面积约6.92 万m2，地下1 层、地上23 层，建筑主体高度96.45 m。钢桁架连廊位于E03、F01栋写字楼之间（图1），钢结构最大跨度为 36 m，由13层、14层、15层楼面桁架组成，整体高度为8.7 m，桁架结构顶部标高为58.95 m。

设置3 榀主桁架（主梁），主桁架（主梁）十字型劲性混凝土柱刚性连接，主桁架间布置3 榀次桁架、支撑钢梁、次梁等结构，钢桁架及附属结构总质量约298 t。

图1 工程效果图

2 工程难点

本工程中，钢连廊结构最高安装标高为+58.95 m，跨度36 m，如果按常规采用高空散装施工，存在组装、焊接工作强度大，机械设备无法满足作业要求，作业效率低，不利于钢结构施工的质量、安全及工期控制。

参照以往成功项目的经验，若将连廊在地面整体拼装完毕后，选择“液压同步提升技术”进行整体的提升作业，可以有效保证施工质量、安全和工期，同时还可以控制安装作业风险，因此我们选择“地面拼装、整体提升”作为最终的吊装方案。

3 施工方案

3.1 整体安装思路

钢连廊采取整体提升的施工方法，首先将其在裙房5层楼面上单独拼装，并在主楼结构16 层（标高+62.95 m）利用主楼的劲性柱设置提升平台（上吊点），每榀主桁架设置2 组提升平台（计6 组）。在钢连廊主桁架上弦处对应上吊点的位置设置下吊点并安装提升吊具，下吊点与上吊点间通过专用底锚和钢绞线连接。利用液压同步提升系统将连廊整体提升到位，连廊安装完毕（图2）。

图2 连廊吊装立面示意

3.2 提升吊点布置

3.2.1 吊点布置

连廊总质量298 t，在3 榀主桁架上共设置6 组提升吊点，所对应的6 组提升平台上各配置1 台YS-SJ-75型液压提升器，主桁架之间是3 榀次桁架。提升吊点布置见图3。

图3 吊点布置示意

3.2.2 连廊整体提升段整体建模计算

考虑到桁架在吊装过程中杆件受力改变的问题，特别用国内常用的结构分析软件3D3S进行复核，而且和设计院也进行了充分沟通后，吊点的设置和吊装过程对杆件的受力影响没有问题。

3.3 提升设备与控制系统

根据连廊提升段建模计算的结果，本工程中采用穿芯式液压提升器，具体型号为YS-SJ-75型液压提升器。

本工程中液压整体提升作业的计算机控制系统，主要由功率驱动系统、动力控制系统、传感检测系统等组成。

3.4 连廊结构预分段

3.4.1 结构预分段

因连廊有小结构位于混凝土型钢柱上，无法进行整个连廊的整体提升，因此每榀主桁架的两端均需要在安装前进行预制分段的处理。两端的预分段先行安装到位；在地面上散件拼装主体分段，整体提升安装；分段接口处的斜腹杆将根据提升安装的需要先预留后装段，在对接完上下弦杆之后进行安装（图4）。

图4 预分段示意

3.4.2 连廊预装段整体建模计算

取悬挑部分最大的预装段进行整体建模，反力则按照最大反力进行计算，通过计算可知临时杆件最大应力为171 MPa，提升平台端部变形13.2 mm。通过软件查询，桁架永久结构直腹杆最大应力为150 MPa，满足设计要求。

4 设计提升吊点

4.1 上吊点

根据本工程钢结构连廊特点，结合液压同步提升的施工工艺，通过方案对比，主要从稳定、安全、对结构的影响以及制作、安装的角度出发。提升平台上吊点的设计如图5所示。

吊点1、3、5所在提升平台主要利用桁架端部预装段设置，经计算，吊点的平台梁、立柱、斜撑及拉杆的强度、稳定性均满足要求。

吊点2、4、6所在提升平台主要利用型钢混凝土柱设置，经计算，吊点的平台梁、斜撑的强度、稳定性均满足要求。

4.2 下吊点

考虑到在提升过程中连廊结构将主要承受由自重产生的垂直荷载，以尽量不改变原有受力体系的原则来设置下吊点。本工程下吊点设置在主桁架上弦杆上，位置分别垂直对应每一上吊点。

图5 上吊点示意

由于无法在提升之前安装连廊安装分段位置的斜腹杆，提升过程中会出现端部变形过大以及局部节点强度不足的情况。为满足提升要求，现场对下吊点位置处的上弦杆与斜腹杆分段处将利用增设临时杆件进行加固。选用规格为H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm，材质为Q345，加固杆件与桁架连接部位相应地增加加劲板，加劲板厚度为16 mm。为防止加固杆件意外失效，下吊点采用2 道保护加固杆，在1 道加固杆件的基础上增加1 道杆件作为二次保护利用，规格和原加固杆件规格一致。

5 提升施工[1-5]

5.1 提升过程

为确保提升过程中连廊结构的平稳，提升和卸载过程中采用“结构姿态微调、均衡吊点油压、同步位移控制、卸载分级就位”作为控制策略。

为控制整个提升过程的同步性，每台液压提升器均单独设置行程传感器，用来测量提升作业过程中各液压提升器的同步性。

依据计算机仿真计算得出的各吊点反力值，分8 级进行加载。缓慢级增加各吊点处液压提升系统的伸缸压力，前五级依次为20%、40%、60%、70%、80%；在确认无异常的情况下，继续加载至90%、95%、100%，直至连廊与拼装胎架脱离。

连廊提升脱离胎架一定高度后（约150 mm），锁定提升设备，悬停空中12 h进行全面检查，待各项检查完成，确认无异常后，正式进行提升。

提升至700 mm高度后，再次暂停作业，检测各吊点距离地面的高度，计算出相对高差。通过液压提升系统对各吊点高度进行微调，确保连廊达到水平姿态。

姿态调整后立即复位位移传感器，以微调后的吊点高度为起始位置，在后续的提升过程中，保持该姿态直至提升就位。

连廊提升至设计位置后，暂时悬停在空中，利用提升设备分别对各吊点进行调整，微调使各层弦杆精确到达设计标高，水平方向利用倒链进行调整；调整完成后，继续保持连廊的空中姿态以进行杆件安装，待连廊结构形成整体稳定受力体系后，同步卸载液压提升设备，拆除提升设备及临时措施，完成连廊的整体提升安装。

5.2 提升速度控制

根据液压泵源系统的工作状况、辅助工作所占用的时间以及提升作业稳定性控制的要求，将提升速度控制在10～12 m/h。

5.3 稳定性控制

（a）采用液压整体同步提升，与传统的卷扬机或吊机不同，可通过调节液压设备的压力和流量，严格控制起动、制动的加速度接近于零，保证提升过程中连廊和临时支撑结构的稳定性。

（b）为防止突发的大风天气影响，保证连廊结构提升作业的安全，在作业过程中应指定专人观测连廊结构的偏移量，当偏移量超过安全范围时，立即停止作业，将连廊四角与邻近的主楼结构用钢丝绳进行连接，将连廊的水平摆动限制在安全范围内。

（c）本次作业过程时间较长，必然存在空中停留的情况，为保证连廊在提升作业过程中能够在空中停留较长时间，必须确保液压提升器的自锁装置完好有效，连廊离地之前，应将水平限位所需的钢丝绳、导链等在其四角预先挂好，以便随时使用。

6 结语

经过项目部的精心准备，整个提升作业历时20 h，与传统的空中散装作业相比，作业设备简单，减少了工人的工作量，工期大为缩短，显著降低了成本，同时还提高了作业施工的安全保障，是一项非常值得推广的施工安装技术。