浅析大跨度钢连廊的提升与舒适度

陈明雪

(聊城大学建筑工程学院，山东 聊城 252000)

随着社会的发展，科技的进步，人们对美好生活的向往越发强烈，现在建筑不仅要满足人们对建筑功能的需求，更要成为审美对象。而我们的钢结构设计种类多种多样，满足了人们的审美需要，这也使得钢结构得到了大力发展，大跨度钢结构连廊正是其中的一种。在两幢主塔楼之间大跨度钢结构连廊能够起到交通枢纽的作用。钢结构的材料强度高，质量轻，韧性和塑性好。特别适用于跨度大的结构和构件，良好的韧性使结构对动力荷载的适应性强，良好的塑性使得结构在一般条件下不会因超载而突然断裂。因上述优点大跨度钢连廊得到了发展，而在设计过程中需要对大跨度钢连廊的整体提升与舒适度进行研究以保证工程优质。因现在钢连廊结构的跨度比较大，安装高度比较高，常采用整体提升法，以保证施工安全和施工质量，节省人力、物力及财力。钢连廊不仅具有跨度大、质量轻的优点，还有刚度小、阻尼低、基频低的特点，人在行走的过程中容易产生共振现象，使钢连廊的振动进一步变大，让人们有不适感，影响钢结构的使用功能。

1 大跨度钢连廊的提升与卸载

1.1 各工程实例的特点与提升方案

俞晓敏等[1]以某办公楼多层钢结构连廊的施工为背景，对大跨度钢连廊的施工整体方案、施工技术难点及关键技术、提升工作流程进行了研究。本工程连廊为了减小拼装高度采用倒装法+顺装法+整体提升的方式。为了减小拼装时对地下室顶板的影响，在顶板通道闷头柱顶设置拼装台。将整个连廊分为三部分进行拼装，第一部分为连廊上层桁架及之间的钢梁结构，第二部分为底部桁架及上部桁架下部的三层框架，第三部分为剩余钢结构。整体提升是先将连廊第一部分在胎架上分段拼装，在两侧主楼牛腿上安装提升器及钢绞线等提升装置；再至设计标高安装临时搁置牛腿结构；第三步将第二部分拼装完成后，将刚提升的第一部分落下与其对接，重复第二步将对接后的结构进行提升；第四步拼装剩余第三部分，将刚提升的结构落下与其完成对接，最后重复第二步完成整个结构的整体提升。

黄俊富等[2]、孙婷等[3]、杨金华等[4]、肖建文等[5]分别以南京市明星国际商务中心、某金融中心建筑双塔楼顶部大跨度钢连廊、东阳市总部中心一期G地块工程的大跨度钢连廊、厦门万科广场工程的大跨度钢连廊为背景，对大跨度钢连廊的施工难点及施工方案等进行了研究。工程均具有质量大、安装高度高等特点，因此，采用安全度高、施工快、费用低的地面整体拼装方案，连廊桁架与提升器用钢绞线进行连接，通过提升器的往复运动将连廊整体提升就位后焊接，在全过程中进行变形与应力监测。若在提升的过程中各吊点出现高差超出20mm时，将暂停提升工作，微调各吊点，确保各吊点在同一水平面上后，再继续进行提升至设计标高附近，通过微调使钢结构连廊与主体结构精确对准连接。

余向辉[6]以研究了某工程项目的大跨度钢连廊，本工程因原结构的混凝土柱外伸牛腿与钢连廊在提升过程中存在干涉问题，故大跨度钢连廊在地面拼装时错开。拼装完成后进行试提升，试提升确认无误后再进行正式提升，提升到设计标高处，将提升器支座利用液压爬行器纵向移回连接处，校正初始拼装偏移，使结构移动至支座正上方，确认钢连廊结构已水平推移至设计投影位置后进行焊接。

综上所述，虽然根据各工程实例的特点，大跨度钢连廊的提升存在各自的独特之处，但大跨度钢连廊的提升多采用的是整体提升方案。首先对大跨度钢连廊进行地面拼装(如图1所示)，拼装完成后再试提升，确认无误后正式提升(如图2所示)，提升时要分级加载，提升至标高处，检查无误进行焊接(如图3所示)。

图1 地面拼装图

图2 提升过程图

图3 焊接过程图

1.2 各工程实例的卸载

俞晓敏等以某办公楼多层钢结构连廊的施工为背景，对大跨度钢连廊的卸载就位进行了研究；黄俊富等以南京市明星国际商务中心为背景，对大跨度钢连廊的卸载进行了研究；杨金华以东阳市总部中心一期G地块工程的大跨度钢连廊为背景，对大跨度钢连廊的卸载就位进行了研究。所有的吊点先卸载通过计算得出的提升荷载的10%；在此卸载过程中通过调整泵站频率，放慢下降速度，密切监控计算机控制系统中的压力和位移值防止会出现载荷转移的现象，导致个别点超载。出现某些吊点荷载超过卸载前荷载的10%，或者各吊点出现高差超过10mm情况时，则立刻停止其他点的卸载，而对这些异常点进行单独卸载，重复上述操作直至完全卸载，然后逐一拆除设备，完成提升安装作业。

综上所述，在卸载时要同步分级卸载并对卸载过程进行密切监控，注意各吊点的卸载速度，对卸载异常的吊点进行单独卸载，直至钢绞线彻底松弛。

液压千斤顶卸载过程如图4所示。

图4 液压千斤顶卸载过程

2 大跨度钢连廊的舒适度

吕佳[7]对大跨度钢连廊舒适度的研究发现，大多是对人致激励引起的大跨度钢连廊舒适度问题的研究。国内规范主要采用频率调整法以及限制加速度来评价楼板舒适度。JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程3.7.7[8]规定了楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，并规定了竖向振动加速度峰值的限值进行。国外相关规定采用AISC 11标准，用表1所列的加速度限值对连廊舒适度进行评价。

表1 振动舒适度加速度限值

郭宏超等[9]对大跨度钢连廊人致激励的舒适度研究发现，当人行走的频率与结构固有频率形成共振或结构加速度响应超过舒适度标准的要求时，必须对其进行控制。单频率的TMD减振频率带宽度较窄，具有良好的减振效果，去谐效应明显，维持减振性能的实际应用较差。而MTMD系统与之相反，既达到舒适度标准的要求，又在减振频带宽度内稳定性较好，当实际结构频率存在偏差时，维持减振性能的实际应用较强。

郭宏超等[10]针对45m的大跨度钢连廊的振动舒适度问题，建立了结构的有限元模型，选用美国AISC-11中钢结构设计指南中的评价标准为代表对大跨度钢连廊的舒适度进行评价。研究结果表明：楼板厚度与边界条件影响了结构刚度，楼板厚度对大跨度结构的使用舒适度影响较大，楼板边界条件的影响较小；人的阻尼特性可以吸收结构振动能量降低结构的振动加速度，在不考虑人作用时得出的结果偏于保守。单人通过工况的舒适度分析结果是单人对结构的激励不均匀，没有出现典型的共振现象，满足舒适度要求；连续人群通过工况的舒适度分析结果是连续人群慢速通过时，单双层连廊均存在明显的共振现象；随机人群通过工况的舒适度分析结果是每个人的步频相位均不相同，没有共振现象。结构的人致振动加速度和舒适性能可以通过被动的减振装置TMD来有效降低；MTMD可以获得更大减振的频带宽度，在激励频率偏离时维持减振性能的实际应用更强。

综上所述，大部分文献都是对大跨度钢连廊人致激励下的舒适度问题进行研究分析。采用美国AISC-11中钢结构设计指南中的评价标准为代表对大跨度钢连廊的舒适度进行评价。选用TMD或MTMD系统对人致激励产生的振动进行减振控制。

3 结语

综上所述得出以下主要结论：

(1)根据各工程实例的特点，大跨度钢连廊的提升存在各自的独特之处，但大跨度钢连廊的提升多采用整体提升的方案。首先对大跨度钢连廊进行地面拼装，拼装完成后再试提升，确认无误后正式提升，提升时要分级加载，提升至标高处，检查无误进行焊接。

(2)在卸载时要同步分级卸载并对卸载过程进行密切监控，注意各吊点的卸载速度，对卸载异常的吊点进行单独卸载，直至钢绞线彻底松弛。

(3)采用美国AISC-11中钢结构设计指南中的评价标准为代表对大跨度钢连廊的舒适度进行评价。选用TMD或MTMD系统对人致激励产生的振动进行减振控制。

随着土木工程的发展，大跨度钢连廊的建筑将会越来越多，对于大跨度钢连廊的提升与舒适度的研究将进一步加强。对于高层建筑与超高层建筑风荷载、交通荷载对大跨度钢连廊也有很大的影响，也需要我们作进一步的研究。