悬挑及连体钢桁架连廊液压提升施工技术

李发林

【摘要】本文将介绍某工程项目悬挑钢结构、杵架连廊的施工吊装。

【关键词】悬挑钢构；桁架连廊；施工吊装

1. 工程概况

某工程位于苏州市工业园区内，建筑工程建筑面积98000m2，地下2层，地上25层双塔式主楼5层裙房。主楼双塔为框架——核心筒钢混组合结构。在第22～第23层的2层高度内设有空中二个悬挑钢桁架及一个钢桁架连廊，由钢桁架连廊连接两塔楼。悬挑钢结构位于结构的⑨～⑾线之间，包括5榀外伸桁架及1榀通长桁架组成，外伸桁架跨度为9m，通长桁架跨度为40.5m；连体钢结构位于结构⑨～⑾轴×～（K）轴之间，由三榀桁架组成，桁架跨度27.0m，杵架搁置于南主楼结构轴和北主楼（K）轴的12个外伸牛腿上，钢牛腿顶标高84.850m和+92.850m，最大安装标高93.850m。钢结构桁架连廊高8.20m，主弦杆为H型钢最大规格为H1200×400×35×35。结构提升分为三个大段，第一大段北楼悬挑钢结构重约213t，第二大段南楼悬挑钢结构重约156t，第三段连体钢结构重约191t，提升总重约560t（图1）。

2 提升方案

2.1提升条件。悬挑钢桁架提升前先安装其端部的两榀外伸桁架，用于搭设通长桁架的提升用平台；需要利用裙房屋面进行拼装。连体钢结构共由三榀桁架组成，一榀桁架直接与南北主楼混凝土结构连接，另两榀桁架，一端与主楼混凝土结构连接，另一端与主楼外伸桁架连接。因此，需在主楼结构及其悬挑桁架结构施工完成后提升。

2.2提升方案控制要点。

2.2.1提升区域划分。将结构划分为3个提升区域，主楼外伸悬挑钢平台分别为提升区一和提升区二，连体钢结构为提升区域三。如上图1所示。

2.2.2提升吊点布置。提升吊点布置原则如下：（1）对结构影响最小；（2）主结构的加固措施量少；（3）尽量靠近主楼结构，以减少提升时临时加强措施。提升区一设置5组吊点，提升区二设置4组吊点，提升区三的吊点设置在连体钢结构桁架端部的立柱位置，即距离G轴、K轴4500mm处，设置6组吊点（如图2）。

2.2.4桁架的处理。桁架采用整体提升吊装，因主弦杆、主梁等与主楼钢骨柱刚性连接，所有主桁架及主梁两端在安装前预制分段处理：两端分段为钢牛腿结构，与钢骨柱一起预制，直接安装到位，中间分段在地面上拼装，少数部分斜腹杆等在上下弦杆对接完成之后安装。

2.2.5提升平台设置。

（1）平台布置。提升平台布置如图2所示。

（2）平台安置。A.悬挑桁架连接的提升平台利用桁架上弦设置提升平台，提升平台与桁架焊接连接。B.连体钢结构桁架的两端分别与主楼混凝土框架外伸牛腿上悬挑桁架外伸牛腿连接，与主楼混凝土框架连接的桁架提升平台利用25层结构的钢筋混凝土柱设置悬挑提升梁，并在提升梁底部增设斜支撑，底部

与钢骨柱连接；如图3。

（3）提升水平稳定措施。考虑结构水平稳定性，提升平台增加水平构造措施；提升平台五设置在结构二十四层的桁架上，水平构造设置在提升平台受力点加劲位置与附近钢梁之间，其构造模型如图4所示。

其余提升平台设置在结构二十五层刚性柱位置，标高为砼梁预埋件处。

2.2.6提升过程稳定控制。（1）液压提升的稳定性。采用液压整体同步提升桁架，通过调节系统压力和流量，控制起动的加速度和制动加速度，保证提升过程中桁架和主楼结构的稳定性。（2）主结构稳定性的保护。在桁架整体提升完毕后续施工中，考虑到桁架跨度较大，中间无刚性支撑点，故安装就位后，严禁大范围焊接、大电流焊接，防止局部受热变形，空间结构突变。（3）桁架的稳定控制。通过计算机模型分析；桁架拼装时、提升之前通过加设临时加固措施控制局部变形、改善局部应力集中，达到提升过程的稳定和安全。（4）液压提升力的控制。根据计算机模型分析计算得到的桁架整体同步提升工况各吊点提升反力值，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。利用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，造成对结构及临时设施的破坏。

2.3提升流程。（1）在悬挑钢平台正下方的裙房屋面上拼装外伸桁架及通长桁架，并安装提升临时吊具，即下吊点，上下吊点通过专用底锚和钢绞线连接。连体钢结构提升利用塔楼结构的25层（+99.500m）钢骨混凝土柱及24层面处（+93.850m）的悬挑桁架设置提升平台，即上吊点，并在每个提升平台上安装液压提升器。（2）用液压提升系统将悬挑钢平台两端的两榀外伸桁架单独提升到位，利用已安装完成的外伸桁架及塔楼结构在99.500m标高面上设置提升平台，即上吊点，在提升平台上安装液压提升器。

2.4提升立面。悬挑钢结构端部桁架提升立面如图5所示。

3. 提升系统的配置

3.1液压提升原理。

3.1.1“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具。液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。

3.1.2液压提升原理如图6所示，图6为液压提升器一个行程。

3.2液压系统配置。

液压提升系统主要由液压提升器、液压泵源系统、计算机同步控制及传感检测系统等组成。如表2所示。

3.3提升速度。

液压同步提升系统的提升速度取决于液压泵源系统的流量、锚具切换、同步精度设定、其他辅助工作所占用的时间以及整个系统工作的状况。本工程理论提升速度设为8m/h，实际测定的速度为8～10m/h，前期慢，后期快。

3.4提升同步控制。

为确保桁架提升单元及两侧框架结构提升过程的平稳、安全，根据桁架的特性，采用了“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸载落位控制技术。即将集群的液压提升器中的任意一台提升速度和行程位移值设定为标准值，作为同步控制策略中速度和位移的基准。在计算机的控制下，其余液压提升器分别以各自的位移量来跟踪比对标准值，根据两点间位移量之差ΔL进行动态调整，保证各吊点在提升过程中始终保持同步。

3.5提升前准备。

液压提升设备（包括导向架、专用地锚、钢绞线、液压管路及控制、动力线等）安装连接完毕后，需要进行调试前的检查、系统调试和分级加载试提升三项工作。开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，继续加载到60%，70%，80%，90%，95%，100%。此时对液压提升器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定、安全情况下，开始正式提升。

3.6正式提升。

3.6.1同步吊点控制。在每台液压提升器处各设置一套同步传感器，用以测量提升过程中各台液压提升器的提升位移同步性，主控计算机根据各个传感器的位移检测信号及其差值，构成“传感器——计算机-泵源控制阀——提升器控制阀——液压提升器——桁架”的闭环系统，控制整个提升过程的同步性。

3.6.2提升分级加载。（1）通过试提升过程中对桁架、提升设施、提升设备系统的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件后，以计算机模型计算的各提升吊点反力值为依据，对桁架进行分级加载，各吊点处的液压提升系统伸缸压力慢分级增加，依次为20%、40%、60%、70%、80%；在确认各部分无异常的情况下，继续加载到90%、95%、100%，直至桁架全部脱离拼装胎架。（2）分级加载过程中，每一加载完成，均应暂停并检查如：上吊点、下吊点结构、桁架等加载前后的变形情况，以及主楼结构的稳定性等情况。正常情况下，继续下一级加载。

3.6.3结构离地时的检查。桁架离开拼装胎架约150mm后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留4～12小时以上作全面检查（包括吊点结构，承重体系和提升设备等），并将检查结果以书面形式报告现场总指挥。

3.6.4姿态检测调整。用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使桁架达到水平姿态。各项数据正常无误，后方可正式提升。

3.6.5整体同步提升。以调整后的各吊点高度为新的起始点，复位位移传感器。在桁架整体提升过程中，保持该姿态直至提升到设计标高附近。

3.6.6提升过程的微调。桁架在提升（或下降）过程中，因为空中姿态和杆件对口等需要进行精度微调。在微调开始前，将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式。对单台液压提升器进行微动调整。微动即点动调整精度达到安装的精度要求（毫米级）。

3.6.7就位与固定。桁架提升至设计位置后，暂停，各吊点微调使主桁架各层弦杆精确提升到达设计位置；液压提升系统设备暂停工作，保持桁架的空中姿态，主桁架各层弦杆与端部分段之间对口焊接固定，装斜腹杆后装分段，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力体系。

3.6.8分级卸载及拆除

液压提升系统设备同步卸载，至钢绞线完全松弛，拆除液压提升系统设备及相关临时措施，完成桁架的整体提升安装。

4. 结语

本工程高空钢桁架结构安装提升吨位大、工艺复杂，如果措施不当施工风险较大，因本工程采取的方案和控制措施科学合理，使得工程质量水准高，施工安全，工期短，效果显著，也为类似工程的实施提供了依据。

参考文献

[1]建筑施工手册（4版）.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]钢结构设计手册（3版）.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]北京钢铁设计研究总院.GB50017-2003 钢结构设计规范.北京：中国计划出版社，2003.

[4] 许红胜，唐振兴，宾建雄，汪仕刚.异形悬臂钢连廊整体提升技术.施工技术，2013，42（8）：43～45.

[5]冶金工业部建筑研究总院.GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范.北京：中国计划出版社，2002.

[6]中国建筑技术研究院. JGJ99-98 高层民用建筑钢结构技术规程 .北京：中国计划出版社，1998.

[文章编号]1619-2737（2013）06-12-518