某项目大跨度钢结构连廊整体提升施工技术

文 /Article ＞徐松林

一

工程概况

本工程钢结构连廊位于两栋建筑 7~9层连接处（图1），两栋建筑均为混凝土核心筒 + 外框架结构体系。连廊最大安装标高为 +40.7m，最大跨度 48.85m，其中提升区域跨度为 34.10m，连廊自身高度为 10.2m，其中原位拼装桁架重约 574t，提升单元体重约 1000t，钢桁架总重量约1574t。

（图 1 钢结构连廊位置示意）

本工程钢结构连廊总重量大，安装位置位于高空，施工方法目前主要有设置高空胎架、分件高空组装及地面拼装、液压整体提升两种施工方法。采用高空组装方式焊接工作量大，现场垂直运输设备很难满足吊装要求，且所需高空组拼胎架用量多，搭设高度高，存在很大的安全、质量风险，不利于钢结构连廊安装的工期控制，结合本工程的实际情况，从精度要求、效率性、安全性、经济性以及现场条件等多维度分析比较，最终选择地面拼装，采用液压整体提升的施工方法。

二

施工步骤

2.1 施工总体思路

为避免提升单元与建筑裙楼雨棚结构碰撞，提升上吊点设在悬挑出裙房雨棚投影范围。整体施工思路为：随土建专业施工桁架劲性结构及埋件→混凝土强度达到 100%后，提升上吊点悬挑结构施工→进行提升单元地面拼装→拼装时插入塔吊拆除→采用 100t 汽车吊嵌补塔吊影响区域杆件→拼装完成后进行提升作业→提升至设计标高后嵌补后装段→检测合格后进行卸载。

2.2 劲性、悬挑结构安装

非桁架区劲性结构随土建进度插入施工，核心筒封顶后开始外挑区桁架安装，首先安装 7 层桁架下弦杆及次钢梁，依次安装右侧桁架斜腹杆、桁架上弦杆及次钢梁、桁架悬挑下弦杆及斜撑措施杆，在安装右侧桁架上弦杆时，同时进行左侧桁架斜腹杆安装，安装右侧桁架斜腹杆，同时进行左侧桁架上弦杆安装，安装右侧桁架剩余措施杆，同时完成左侧 9 层桁架剩余杆件安装，至此劲性、悬挑结构安装完成（图 2）。

（图 2 劲性、悬挑结构安装完成示意）

2.3 提升单元桁架地面拼装

利用塔吊安装 HJ02、HJ03 第一段下弦杆，安装桁架下弦杆间主梁及次梁，重复上述步骤完成 7 层提升单元构件（除塔吊影响区域外）地面拼装，7 层构件拼装完成后，安装桁架直腹杆，同 7 层类似方法，完成 9 层桁架地面拼装，在拆除塔吊后，利用汽车吊嵌补安装 7 层及 9 层钢梁，至此提升单元地面拼装完成（图 3）。

（图 3 提升单元地面拼装完成示意）

2.4 提升及嵌补施工

提升单元地面拼装阶段结束后，在桁架上弦设置提升平台，在提升上吊点对应的位置安装提升下吊点，并安装液压提升系统，提升器分级加载，提升单元脱胎 150mm 停止提升，静置 12 小时，检查结构、临时杆件、提升吊点、提升平台的焊缝、变形是否正常。检查无误后，提升单元整体同步提升，提升单元提升至设计标高约 200mm，降低提升速度，对口精确就位，进行对口焊接，安装后补杆件，结构形成整体受力后，液压提升器同步卸载，提升作业完成（图 4）。

（图 4 提升单元整体安装完成示意）

三

主要施工方法

3.1 连廊钢桁架分段

依据塔吊起重性能对钢桁架进行分段，本工程在桁架的上下弦、斜腹杆、直腹杆位置处断开，最重杆件重量为 21.5t，腹杆普遍在 7t 左右范围。主梁依据运输要求为两段，分段后重量为 2~10.5t，次梁依据设计图纸分为一段，分段后重量为 0.2~0.25t。主梁运至现场后，采取设置拼装胎架在地面焊接组成整体，再利用塔吊或汽车吊吊装就位，避免临时支撑措施投入。

3.2 吊装分析

提升单元处塔吊为 STT603-26T（R=60m）平臂塔吊，吊装最不利工况为 7F 钢柱，吊装半径 37.9m，吊装重量为 13.1t，此塔吊 38m 额定起重量 14.9t ＞13.1t，满足吊装要求。采用 100t汽车吊进行钢梁吊装，最不利工况为 9F 钢梁吊装，吊装半径16.0m，吊装重量为 11.8t，100t 汽车吊 42m 工作幅度、16m 吊装范围，额定起重量 15.0t ＞11.8t，满足吊装要求。

3.3 提升措施

地面拼装胎架设置：大跨度钢结构连廊整体提升部分在设计位置投影下方进行整体拼装，拼装胎架选用 H488×300×11×18型钢垫高至 +1.100m 标高，对地面反坎等高差进行找平，并辅助拼装起拱。

桁架立面加固杆：加固杆件主要作用是将荷载传递至节点。为保证钢连廊的整体稳定性，本次安装设置临时的加固杆件，根据加固杆件位置，分为立面加固杆件和平面加固杆件。立面加固杆件主要为上下吊点传力杆件，主要截面为：H500×500×30×30、H600×600×30×30。

桁架平面加固杆：桁架平面加固杆件截面根据次梁截面高度选取，7 层（桁架下弦平面）为 HN800×300×14×26，9 层（桁架上弦平面）为 H900×600×20×40，布置于 HJ02 与建筑单体核心筒相连处，加固杆件与桁架结构采用全熔透焊接。

3.4 提升设计

提升吊点设置：钢结构连廊提升设置 6 组提升点，每个提升吊点配置 2 台 TLJ 型液压提升器，分别为 D01~D06，同一时间最多 12 台设备工作。其中 D01、D03、D04、D06 采用 TLJ-2000 型提升器，D02、D05 采用 TLJ-4500 型提升器提升（图 5）。

（图 5 提升吊点平面布置及提升设备配置表）

提升平台设计：提升平台在主桁架的上弦挑装段端部两侧焊接钢牛腿；下吊点在主桁架下弦提升段端部两侧焊接钢牛腿。提升平台及下吊点材料均采用 Q355B，焊缝均为等强熔透焊。

提升接口设置：为了避免与土建裙房结构碰撞，保证桁架结构提升就位能够顺利对口。桁架结构在设置提升分段时，按照各层弦杆错开的原则来进行设置，最上层弦杆断口距离柱边最远，上下层弦杆最小错开距离为100~200mm，本次提升断口距离均为 1m 左右。

3.5 液压提升施工流程

同步吊点设置：每台液压提升器各设置一套行程传感器，计算机根据各传感器的检测信号，控制提升过程的同步性。提升分级加载：以计算机仿真计算各提升吊点的反力值为依据，对提升单元进行分级加载（试提升），依次为20%、40%、60%、70%、80%；在确认各部分无异常的情况下，可继续加载到 90%、95%、100%，直至提升单元全部脱离拼装胎架。结构离地检查：提升单元离开拼装胎架约 150mm 后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留 12 小时作全面检查（包括吊点结构，承重体系和提升设备等），各项检查正常无误，再进行正式提升。姿态检测调整：用测量仪器监测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。通过液压提升系统调整各吊点高度，使提升单元达到设计姿态。整体同步提升：调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位位移传感器。保持该姿态直至提升到设计标高附近。提升过程微调：提升单元提升至距离设计标高约200mm 时，液压提升系统暂停工作，与设计值核对，根据需要对整个或对单台液压提升器进行微动调整。提升最终就位：嵌补后装杆件使提升单元结构形成整体稳定受力体系。卸载操作要求：钢构件全部安装完成后，进行卸载工作。在此过程中会出现载荷转移现象，即卸载速度较快的点将载荷转移到卸载速度较慢的点上，以致个别点超载。此时需立即停止其他点卸载，单独卸载这些异常点。如此往复直至钢绞线彻底松弛。

四

施工模拟分析

本工程采用有限元分析软件 Midas Civil、ANSYS 进行分析。

4.1 汽车吊上楼板施工模拟

取一层局部楼层建立局部模型，分行驶状态和吊装站位状态加载计算，验算楼板承载力是否满足需求。选取汽车吊行走反力 264kN/㎡ 及吊装支腿反力 554kN。从汽车吊行走的结构图可得到，楼板最大跨度为 8.4m，我们分别选择汽车吊作用在楼板跨中位置及结构梁中位置进行模拟分析。经模拟验算，100t 汽车吊在地下室顶板上行走满足受力要求，汽车吊吊装支腿支撑在结构梁上进行吊装。

4.2 地面拼装胎架应力验算

根据结构施工图纸“结构设计概述”将地下室顶板按照功能分区分两部：双向楼盖板（板跨不小于 3m×3m）的消防车道、一层室外非消防车道。现场施工时非消防车道范围覆土高度为 1.4m，消防车道范围覆土高度为 3m，拼装胎架选用 H488×300×11×18 型钢作竖向支撑，双拼 H488×300×11×18 型钢作分配梁，路基箱规格为2.5m×2.5m×0.25m。通过计算机建模模拟得出各个支撑胎架反力值，根据反力值分布、应力传递范围进行 CAD 放样，遇挡土墙部分应力不进行传递，应力重叠部分采取应力均布叠加，得出应力分布范围及数值大小，共计 13 个区域。经验算，地下室顶板满足施工胎架要求。

4.3 两端支撑结构、提升单元结构、上吊点、下吊点的最大应力及变形经验算均满足规范要求。

五

总结

本工程大跨度钢结构连廊采用地面拼装，液压整体提升的施工方法，工程质量、安全、效率、成本得到了很好的保障，整个过程不需要搭设大量的高空支撑胎架，减少了高空组装和焊接的工作量，避免了对地下室顶板进行大范围的加固。该施工方法经过实践，解决了受吊装场地所限，吊装半径不能满足大型钢结构的安装需求，只需使用多台汽车吊集中拼装即可，减少了对塔吊的依赖，加快项目施工效率，可为其他同类工程施工借鉴。（作者单位：深圳市万科城市建设管理有限公司）