高空鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升實(shí)踐探索

高空鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升實(shí)踐探索

［摘要］結(jié)合工程實(shí)例，利用空間有限元程序?qū)Ρ惶嵘Y(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模分析，對(duì)提升吊點(diǎn)、連廊拼裝、提升單元進(jìn)行了靜力線性分析，得出了結(jié)構(gòu)在提升過程中的變形、應(yīng)力比。結(jié)果表明相關(guān)受力構(gòu)件滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，能抵抗動(dòng)力荷載等對(duì)結(jié)構(gòu)的不利作用，可作為相關(guān)工程的理論依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］鋼結(jié)構(gòu)；整體提升；結(jié)構(gòu)應(yīng)力；有限元

1工程概況

東陽市總部中心一期G地塊工程位于東陽市廣福路與藝海北路交叉口，是東陽市江北的經(jīng)濟(jì)核心區(qū)。該工程由1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)樓組成，總建筑面積25萬m2。其中4號(hào)樓由東樓、西樓、鋼連廊組成，形成“城市之門”的建筑效果。4號(hào)樓地下2層，地上26層+3層構(gòu)架層，總高度107m。鋼連廊位于4號(hào)樓23層至構(gòu)架層，共6層，高度為88.8~107m，尺寸為24m×25m。采用H型鋼梁及鋼桁架樓板組合結(jié)構(gòu)。每層連廊結(jié)構(gòu)質(zhì)量為156t，4層鋼連廊總質(zhì)量約624t。

2鋼連廊施工難點(diǎn)

本工程屬于高層建筑的鋼連廊范疇，具有以下特點(diǎn)。（1）鋼構(gòu)件質(zhì)量大，最大質(zhì)量為624t，在高層建筑中使用塔式起重機(jī)最大起重質(zhì)量為10~30t，無法滿足吊裝要求。如果采用汽車式起重機(jī)，因本工程為整體地下室，頂板無法滿足汽車式起重機(jī)的荷載，且多臺(tái)汽車式起重機(jī)同時(shí)起吊安全風(fēng)險(xiǎn)大。（2）結(jié)構(gòu)懸空，高度較高，達(dá)到88.8~107m，對(duì)高空作業(yè)的安全要求高。（3）起吊過程中對(duì)結(jié)構(gòu)變形要求高。（4）就位時(shí)整體鋼結(jié)構(gòu)與原預(yù)留的鋼梁對(duì)接的精度控制難度大。

3方案確定及施工設(shè)計(jì)

鋼連廊施工前施工單位高度重視，監(jiān)理單位積極參與方案的確定，并組織各參建單位對(duì)其他整體提升技術(shù)成功應(yīng)用的工程進(jìn)行考察（杭州市民中心R座鋼連廊，提升質(zhì)量2600t，提升高度105m；杭州UT斯達(dá)康鋼連廊，提升質(zhì)量850t，提升高度26m）。綜合考慮最終確定采用液壓提升設(shè)備（液壓泵源系統(tǒng)TJV-60）提升鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因無國家標(biāo)準(zhǔn)，采用上海市工程建設(shè)規(guī)范DG/TJ08–2056—2009《重型結(jié)構(gòu)（設(shè)備）整體提升技術(shù)規(guī)程》，并編制專項(xiàng)施工方案，由專業(yè)人員對(duì)液壓提升設(shè)備的提升能力進(jìn)行計(jì)算并利用計(jì)算機(jī)建立空間有限元程序?qū)Ρ惶嵘Y(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模分析，結(jié)構(gòu)應(yīng)力比應(yīng)小于1，結(jié)構(gòu)變形應(yīng)小于規(guī)范要求1/400，提升反力及鋼絞線安全系數(shù)均應(yīng)大于2。確保整體提升符合安全要求并組織了專家論證，針對(duì)專家提出的建議，完善施工方案監(jiān)理項(xiàng)目部編制《鋼結(jié)構(gòu)整體提升監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》，由總監(jiān)審核并報(bào)總工批準(zhǔn)。

3.1整體構(gòu)思

根據(jù)工程特點(diǎn)在地面上進(jìn)行拼裝，然后利用液壓千斤頂將整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)提升到設(shè)計(jì)位置，完成鋼結(jié)構(gòu)的安裝，在成本上較劃算。由于絕大部分工作都在平臺(tái)上操作，在施工安全上比較有保障。

3.2吊點(diǎn)布置與設(shè)備選擇

采用液壓提升設(shè)備（液壓泵源系統(tǒng)TJV-60）提升鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在待提升構(gòu)件的正上方設(shè)置專用的提升吊點(diǎn)，通過鋼絞線與設(shè)置在提升構(gòu)件上的下吊點(diǎn)連接來提升構(gòu)件。提升吊點(diǎn)設(shè)置在框架柱外，本工程提升吊點(diǎn)各吊裝單元布置8個(gè)，位置相同。鋼絞線采用17.8，1860MPa，提升器采用穿芯式液壓提升器，額度提升能力為600kN，液壓同步提升速度約為6m/h，設(shè)備配置見表1。

3.3提升工況

總體安排先提升構(gòu)架層處3層連廊，連接后再提升23層處一層連廊。采用整體液壓同步提升技術(shù)，預(yù)提升250mm后，停留4h，檢查上下吊點(diǎn)及原結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，確認(rèn)無誤后開始正式提升。在提升過程中當(dāng)出現(xiàn)各吊點(diǎn)高差超出20mm時(shí)暫停，利用計(jì)算機(jī)對(duì)各吊點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)，確保各吊點(diǎn)在同一水平上。提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高附近，微調(diào)各提升點(diǎn)，使鋼連廊整體高度滿足與混凝土柱上預(yù)留主梁的對(duì)口精度要求。當(dāng)出現(xiàn)就位時(shí)提升梁與預(yù)留主梁在水平位置不能對(duì)中時(shí)，采用在兩端對(duì)面焊接7字形鋼板利用千斤頂加壓，使其對(duì)中焊接。連接采用先中間后兩邊，同一軸線（同一主梁）兩端同步焊接。結(jié)構(gòu)在空中各主梁與預(yù)埋主梁進(jìn)行對(duì)口焊接，補(bǔ)焊斜撐，使提升結(jié)構(gòu)與原預(yù)留主梁成為1個(gè)整體受力體系，即提升安裝就位。安裝就位后各吊點(diǎn)同步卸載，依次為20%,40%,60%,80%，在確認(rèn)無異常的情況下，可繼續(xù)卸載至100%，即提升鋼絞線不再受力，逐一拆除設(shè)備，完成提升安裝作業(yè)?？紤]提升過程中風(fēng)力對(duì)提升將產(chǎn)生不利影響，在拼裝時(shí)樓承板不予安裝，待吊裝完成后再安裝樓承板，提升單元僅為梁柱結(jié)構(gòu)，減少風(fēng)力影響，并選擇在天氣晴好的時(shí)候提升。

3.4吊點(diǎn)監(jiān)測

液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測液壓泵源系統(tǒng)（TJV-60）和計(jì)算機(jī)控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報(bào)警。監(jiān)理部在吊裝前要求在每個(gè)吊點(diǎn)上設(shè)置標(biāo)尺（豎向焊接短鋼筋并將500mm短卷尺固定在短鋼筋上），安排專人每提升1個(gè)樓層測量2次水平變形，并要求施工單位及時(shí)調(diào)整（單個(gè)吊點(diǎn)微調(diào)），確保結(jié)構(gòu)在提升中各吊點(diǎn)的水平變形在可控范圍內(nèi)。

3.5有限元模擬分析計(jì)算書

3.5.1構(gòu)架層有限元模擬分析計(jì)算書

（1）構(gòu)架層計(jì)算模型如圖2所示。（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力比。通過SAP2000建模分析，結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力比為0.57，應(yīng)力比均小于1，結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求。（3）結(jié)構(gòu)變形圖。通過SAP2000建模分析，結(jié)構(gòu)最大豎向變形僅為9.3mm，跨長約為25000mm，變形為跨長的1/2688，滿足規(guī)范小于1/400的要求。

3.5.223層有限元模擬分析計(jì)算書

（1）結(jié)構(gòu)應(yīng)力比。通過SAP2000建模分析，結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力比為0.339，應(yīng)力比均小于1，結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求。（2）結(jié)構(gòu)變形圖。通過SAP2000建模分析，結(jié)構(gòu)最大豎向變形僅為6.5mm，跨長約為25000mm，變形為跨長的1/3846，滿足規(guī)范小于1/400的要求。

4結(jié)束語

通過有限元分析軟件，對(duì)東陽市總部中心一期G地塊工程鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升吊點(diǎn)及拼裝、提升過程進(jìn)行模擬分析，為施工工藝控制提供了有力支持。現(xiàn)場施工時(shí)項(xiàng)目部嚴(yán)格按照規(guī)范控制，達(dá)到了預(yù)期效果，得到了施工單位、建設(shè)單位、質(zhì)量安全監(jiān)督站、建筑業(yè)管理局的一致好評(píng)。監(jiān)理單位在吊裝前積極參與，吊裝過程中安排專人對(duì)吊點(diǎn)檢測及安全管理進(jìn)行全過程旁站，吊裝后及時(shí)整理相關(guān)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)報(bào)公司存檔。通過本工程的實(shí)踐為大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工開拓了新的思路，提供了成功實(shí)例。

參考文獻(xiàn)

[1]吳欣之.現(xiàn)代建筑鋼