连廊钢结构整体提升技术

连廊钢结构整体提升技术
摘要：XXXX工程钢结构连廊跨度大、质量大、提升高度高。

结合工程进度及施工条件，确定了“地面拼装、整体提升”的总体施工方案，并对工程难点进行分析，介绍整体提升的施工流程。

运用有限元软件对施工全过程及提升桁架节点进行模拟计算，保证整体提升的安全性和可行性。

通过制定提升施工管理措施控制风险，有效保证了提升施工顺利完成。

关键词：钢连廊；整体提升；有限元分析；施工技术
1 工程概况
XX工程位于XX区东太湖大道以北、XX路以西，总建筑面积79 930 m2，其中地上建筑面积57 200 m2，地下建筑面积22 730 m2，建筑高度99.8 m，地下室1层，地上分为塔楼和裙房两个单体，其中塔楼21层、裙房4层。

该项目建筑体系为钢筋混凝土剪力墙、框架结构体系。

本工程钢结构连廊提升结构分别位于高层V型主楼9层、14层、19层，共3个钢连廊，如图1所示。

图1 工程效果示意
钢结构为塔楼屋顶钢连廊、钢梁以及支撑采用H型钢截面，截面规格主要有：H1 200×500×30×40、H1 000×500×30×40、H1 200×600×30×40等；钢柱采用箱型截面，主要规格为：□800×800×30×30、□ 600×600×20×20。

钢连廊长56.7 m，宽9.1 m，拼装难度较大，跨度较大，
连廊结构安装高度从84～105.3 m，总高度为21.3 m，重量为6 500 kN。

考虑到工程进度及现场施工条件，采用整体提升钢连廊能有效地保证安全，提高工作效率。

因此，确定“地面散拼，整体提升就位”的施工方案[1]，如图2所示。

图2 屋顶钢连廊平面布置 m
2 工程难点
1)钢连廊对口数量多，安装精度要求高[2]。

提升钢连廊为19～23层，共5层。

每层两边各3个对接口，共6个对接口。

提升到位时高空对接口达到30个。

这样对整体钢连廊提升对接精度要求非常高，同步提升控制和对接难度大。

整体提升的钢连廊在地面安装拼装时，定位准确，且确保提升吊点与千斤顶位置上下精确对应。

2)钢连廊重量大。

钢连廊自身质量600余吨，此外，幕墙施工前预先在钢连廊上固定的钢板也增加了整体钢连廊质量，使整体提升钢连廊质量达到650 t。

3)提升高度高，历经时间长。

整体提升钢连廊自身高度达到21.3 m，地面原位铺装标高为0 m，提升完成标高为105.3 m，提升高度约为84 m。

同时，提升季节正值秋季，大风天气较多，增加提升控制难度。

4)重心不在提升平面中心位置[3]。

整体提升钢连廊平面似梯形，短边长31.2 m,长边长56.7 m,高为9.1 m，重心不在提升平面中心位置，且钢连廊结构不对称，提升吊点分布不均匀，在侧向水平力作用下可能造成结构侧翻，增加提升风险。

3 施工方案
3.1 提升设计
采用液压提升设备提升钢连廊，提升的上、下吊点安装在待提升钢连廊正上方的塔楼主体钢结构上，提升上吊点安装在钢梁伸出的牛腿上，满足强度要求的钢绞线贯穿提升的上、下吊点，在上吊点安置提升器，在下吊点设置地锚，并采用临时斜撑对牛腿进行加固。

如图3所示。

1—TJJ2000提升器；2—上吊点；3—临时支撑；4—下吊点。

图3 上、下吊点设置
3.2 提升施工流程
1)地面原位整体拼装。

根据现场施工平面布置，在地面精确定位整体拼装。

如图4所示。

2)将两侧固定提升吊点的提升平台在主体结构上安装固定，如图4所示。

a—连廊结构地面拼装;b—安装临时提升平台。

图4 连廊结构地面拼装及安装临时提升平台
3)选择屋顶宽阔平面安装液压提升系统，包括提升器、液压泵站及控制系统。

4)调试液压同步提升系统。

根据提升重量的要求，检测提升钢绞线受力状况，且保证钢绞线均匀受力。

正式提升前，进行试提升，试提升采用分级加载，根据设计提升力的20%、40%、60%、80%、90%、95%、100%顺序分级加载，直至钢连廊脱离拼装胎架，并向上提升0.2 m，停止提升，然后对
各吊点标高进行调整，保证钢连廊处于水平状态，停止观测约12 h，检测液压同步提升系统工作状况，及时调整。

5)正式提升。

根据提升进度调整钢连廊提升速度，保证钢连廊平稳上升，且每提升20 m对各吊点进行水平偏差调整，保证整体提升的偏差，最后提升至设计标高下约50 mm处，停止提升，分别对各吊点标高进行微调，使各吊点依次达到设计标高。

6)整体钢连廊与上部牛腿焊接固定。

钢连廊提升对接完毕后，进行各对接口的焊接工作，并安装补杆。

安装焊接完成后拆除临时固定杆件，移除液压提升系统，整个提升工作结束。

4 施工方案的设计与验算
4.1 钢连廊计算分析
利用有限元软件MIDAS对钢连廊提升全过程进行模拟，对其受力进行分析验算。

4.1.1 同步提升验算
同步提升验算中荷载组合为[4]：1.2×1.35G，其中G为自重荷载。

计算结果如图6、图7所示。

通过计算可知，杆件Z向最大变形分布在各层中间外侧的杆件上，且杆件Z向最大变形为13 mm。

杆件最大应力比为0.57。

经与GB 50017—2003《钢结构设计规范》[5]比较，钢连廊最大竖向变形未超出限值，且杆件最大应力比满足GB 50017—2003，符合提升要求。

图6 杆件Z向变形 mm
图7 杆件应力比
4.1.2 不同步提升验算
本次提升的4个吊点编号如图8所示。

在进行不同步提升模拟时，不同步差值为50 mm，荷载组合为：1.2×1.35G+1.0FL,其中自重系数取值为1.35，恒荷载的分项系数为1.2；FL为强制位移荷载,用以模拟不均匀提升的位移，其分项系数为1.0。

根据4个吊点不同步差值50 mm分别组合8种工况，分别为COM1，COM2，COM3，COM4，COM5，COM6，COM7，COM8，计算结果如表1。

从表中可知，工况5中1号吊点与4号吊点不均匀提升偏差50 mm时，杆件最大应力比为0.73，此时为最不利状态。

各工况下的杆件最大应力比均满足设计要求。

1—1号吊点；2—2号吊点；3—3号吊点；4—4号吊点。

图8 吊点分布
表1 不均匀提升各工况下的杆件最大应力比
工况不均匀提升吊点号(+50mm)零点位移吊点号最大应力比COM112、3、40 57COM221、3、40 63COM31、23、40 57COM41、32、40 59COM51、42、30 73COM62、41、30 57COM71、2、340 63COM81、
3、420 61
4.2 提升架及节点计算分析
利用有限元软件MIDAS对支座处提升平台进行数值模拟，并对其受力进行分析验算。

由图9可知，杆件最大应力比为0.57，上吊点的最大应力为171 MPa，下吊点最大应力为231 MPa，均能保证施工安全及安装要求。

图9 提升架有限元模拟
5 施工管理措施
1)整体提升钢连廊过程中，设专人对提升设备受力及荷载波动情况进行监控，准确把控各监测点位移。

2)提升作业前进行安全交底，检查安全设施牢固可靠。

加强施工安全信息管理，排查提升过程中存在的安全隐患，及时反馈相关信息，并制定整体提升应急预案。

3)钢连廊试提升[6]。

试提升能全面有效地检查提升设备正常工作状况，能及时有效预先发现提升过程中可能出现的安全隐患，确保提升顺利进行。

4)施工作业区域设置警示标志，设专人看管，严禁非提升作业人员进入。

提升过程中时，钢连廊提升辐射区域内下方严禁作业及人员进入。

5)液压提升系统具备自锁系统[7]，遇到突发情况或断电，尽管提升装置停止工作，提升装置的自锁系统能有效、长时地紧锁钢绞线，保证整体钢连廊不会滑落或出现其他安全事故。

6 结束语
结合XX工程钢连廊结构施工情况，确定钢连廊结构整体提升施工方案，利用有限元软件MIDAS 对工程钢连廊提升吊点、提升过程进行模拟分析，确保整体提升方案的安全性和可行性。

本工程的顺利实施为类似形式的结构施工积累了宝贵的经验。