大型異形空中連廊樓面拼裝和液壓同步提升高空安裝技術(shù)

范海平, 吳順媛

(中國華西企業(yè)股份有限公司, 四川成都 610081)

[定稿日期]2017-08-22

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展、高樓大廈拔地而起，建筑物的外觀形狀也各不相同。為滿足建筑物的外觀形狀和使用功能的需要，在兩棟或多棟建筑上部或中部設(shè)計空中連廊。連廊多設(shè)計為鋼桁架結(jié)構(gòu)，這對施工提出更高的要求。桁架的安裝，若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量大、現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備很難滿足吊裝要求，而且所需高空組拼胎架難以搭設(shè)，存在很大的安全、質(zhì)量風(fēng)險。施工的難度大，不利于鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝的安全、質(zhì)量以及工期的控制。若將鋼結(jié)構(gòu)在安裝位置的正下方樓面上(+0.000 m)拼裝成整體后，利用“液壓同步提升技術(shù)”將其整體提升到位，將大大降低安裝施工難度，于質(zhì)量、安全、工期和施工成本控制等均有利。

1 工程概況

領(lǐng)地·環(huán)球金融中心由兩棟47層超高層辦公塔樓、5層集中商業(yè)裙房、4層地下室組成，建筑面積284 358.76 m2，建筑總高度204.8 m。

本工程在兩棟主塔樓之間有一個連廊相連接，連廊連接位置在塔樓頂部178.7～197.92 m位置，連廊距離地面凈空180 m。連廊鋼結(jié)構(gòu)施工整備重量達(dá)1 200 t。該連廊為曲面造型，對于測量、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、拼裝、提升施工都是一項挑戰(zhàn)(圖1～圖4)。

圖1 鋼連廊與塔樓

圖2 連廊位置示意

圖3 連廊軸測

圖4 連廊斷面

2 施工難點

結(jié)合項目的實際情況，連廊安裝施工的難點如下：

(1) 經(jīng)計算連廊荷載(整備重量1 200 t)直接作用于樓面，大于樓面的承載極限。

(2) 兩棟塔樓主體結(jié)構(gòu)已施工完成，因施工誤差、不均勻沉降等原因，造成塔樓預(yù)裝牛腿的平面位置和標(biāo)高存在偏差。

(3) 連廊的4榀格構(gòu)式桁架中，1、4桁架跨度為73 m；2、3桁架跨度為48 m。在提升過程中、卸載后、混凝土樓面、裝飾荷載、活荷載等造成的變形。

(4) 提升就位時弦桿可能與預(yù)留牛腿相碰撞。

3 施工難點分析及應(yīng)對措施

3.1 鋼連廓自重荷載大

連廊底層面積為768 m2，對樓面的荷載為15.26 kN/m2，樓面允許荷載為3.5 kN/m2。連廊荷載直接作用于樓面將對樓面造成破壞。

應(yīng)對措施：在地下室柱頂上搭設(shè)拼裝平臺，采用圓管柱和H型鋼梁組合搭設(shè)整體拼裝平臺(圖5、圖6)。

圖5 平臺設(shè)計

圖6 平臺

3.2 牛腿位置偏差大

經(jīng)過測量：1#塔樓沉降為12.35 mm，2#塔樓沉降為19.85 mm；1#塔樓預(yù)裝牛腿位置偏差3～20 mm，2#塔樓預(yù)裝牛腿位置偏差5～15 mm，兩棟塔樓牛腿相對位置偏差10～25 mm。如按設(shè)計圖進(jìn)行深化設(shè)計和鋼構(gòu)工廠加工、現(xiàn)場拼裝、提升，造成連廊與主體結(jié)構(gòu)不能對接。

應(yīng)對措施：在深化設(shè)計前，現(xiàn)場對已經(jīng)安裝的主樓安裝誤差進(jìn)行測量；把測量結(jié)果反饋回設(shè)計人員，經(jīng)設(shè)計人員復(fù)核后作出設(shè)計變更，設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計變更進(jìn)行深化設(shè)計。加工、拼裝嚴(yán)格按照深化設(shè)計進(jìn)行。

3.3 鋼連廊的合理起拱度

根據(jù)工況仿真變形分析：連廊提升、卸載跨中最大撓度為12 mm，懸挑梁最大撓度為20 mm；樓面混凝土、裝飾荷載、活荷載加載后跨中最大撓度為30 mm，懸挑梁最大撓度為25 mm。

應(yīng)對措施：根據(jù)工況仿真變形分析結(jié)合規(guī)范要求及設(shè)計院意見合理地選擇起拱數(shù)值。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，本工程桁架起拱值定為50 mm，挑梁端部起拱為30 mm。在整個連廊提升、卸載過程中對連廊變形監(jiān)測桁架撓度最大為15 mm，挑梁最大撓度為18 mm；樓面混凝土、裝飾荷載、活荷載加載后桁架撓度最大為34 mm，懸挑梁最大撓度為20 mm。

3.4 鋼連廊與牛腿的防撞措施

按照設(shè)計與規(guī)范要求，連廊的弦桿和預(yù)留牛腿間隙為20 mm，提升至牛腿高度，防止連廊的5層弦桿相繼通過預(yù)裝牛腿。如果發(fā)生碰撞，輕的造成構(gòu)件損壞，嚴(yán)重會造成較大事故。

應(yīng)對措施：(1)在深化設(shè)計時當(dāng)考慮防撞措施，因此在深化設(shè)計時考慮牛腿采用倒品字錯開設(shè)置，這樣可避免弦桿對接口碰撞問題(圖7)。

圖7 連廊設(shè)計斷面

(2)每隔十層進(jìn)行一次吊點同步性、連廊變形量檢測。如出現(xiàn)較大不同立即進(jìn)行修正(不得大于驗算所取的安全值20 mm)(圖8、圖9)。

圖8 提升過程監(jiān)測

圖9 連廊與牛腿對接監(jiān)測

4 控制要點

4.1 精準(zhǔn)的測量

本工程安裝位置在塔樓頂部，拼裝位置在塔樓底部位置距離差近180 m，如果采用全站儀定點投放坐標(biāo)測量存在兩個問題：如果全站儀安放太近仰角不夠，全站儀放太遠(yuǎn)，誤差太大影響安裝精度。針對測量精確度要求高，測量難度大，結(jié)合現(xiàn)場情況采用相對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換測量技術(shù)與平面坐標(biāo)替換三維坐標(biāo)測量技術(shù)。

4.2 試提升

以計算機(jī)仿真計算的各提升吊點反力值為依據(jù)，對提升單元進(jìn)行分級加載，各吊點處的液壓提升系統(tǒng)伸缸壓力分級增加，依次為20 %、40 %、60 %、70 %、80 %；在確認(rèn)各部分無異常的情況下，可繼續(xù)加載到90 %、95 %、100 %，直至提升單元全部脫離拼裝胎架。在分級加載過程中，每一步分級加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查，如上吊點、下吊點結(jié)構(gòu)、提升單元等加載前后的變形情況，以及主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況。一切情況正常下，繼續(xù)下一步分級加載。

4.3 提升就位

提升單元提升至距離設(shè)計標(biāo)高200 mm時暫停提升，各吊點微調(diào)使結(jié)構(gòu)精確提升到達(dá)設(shè)計位置，保持提升單元的空中姿態(tài)，調(diào)整好后提升到位。

4.4 外界環(huán)境的監(jiān)測

主要為風(fēng)速的監(jiān)測，采取兩種手段：一是在提升前和當(dāng)?shù)貧庀缶秩〉寐?lián)系，近日天氣狀況、風(fēng)速等；二是在主樓迎風(fēng)面設(shè)置風(fēng)速檢測設(shè)備，風(fēng)速達(dá)到4級以上立即停止提升作業(yè)，連廊結(jié)構(gòu)采取可靠連接與主樓進(jìn)行連接保證連廊穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

我國的超高層建筑呈現(xiàn)日新月異的高速發(fā)展態(tài)勢，空中連廊深受建筑的使用者與設(shè)計者的喜愛。本文總結(jié)施工難點和應(yīng)對措施及控制要點，對將來類似工程的施工具有參考作用。

[1] GB 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] GB 50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2001.

[3] GB5 0026-2007 工程測量規(guī)范 [S].北京：中國中國建筑工業(yè)出版社，2007.