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鋼結(jié)構(gòu)連廊整體吊裝的設(shè)計與施工

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    摘要：本文以長沙市中天廣場鋼結(jié)構(gòu)連廊整體吊裝工程為例，詳細介紹了其設(shè)計主旨及施工方案，對施工技術(shù)特點進行了分析，并結(jié)合作者自身對該工程的實際監(jiān)督管理經(jīng)驗，對施工過程中出現(xiàn)的問題及其整改結(jié)果進行了論述，對類似工程的推廣及施工有很強的參考價值。
    　　關(guān)鍵詞：大跨度鋼結(jié)構(gòu)； 連廊； 吊裝； 液壓同步整體提升； 質(zhì)量問題
    　　
    　　1問題由來
    　　
    　　鋼結(jié)構(gòu)因其自重輕、施工周期短、抗震能力強等優(yōu)勢和特點被人們廣泛應(yīng)用于高層建筑中。在長沙市中天廣場高層建筑工程中，連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝標高為+80.7m～98.5m，總高度為18.15m，軸線寬度為18.3m，總跨度為46.2m。連廊鋼結(jié)構(gòu)在80.7m～屋頂之間將公寓區(qū)與辦公區(qū)兩幢主樓連接為一體（圖1）。連廊鋼結(jié)構(gòu)主要由結(jié)構(gòu)層四榀鋼桁架（+80.7m～+84.1m）和上部鋼框架結(jié)構(gòu)（+84.1m～98.5m）組成（圖2）。其中，鋼桁架為平行布置單層型鋼平面桁架，分別位于2-A～2-D軸線上。鋼材主框架采用Q345B，其余次構(gòu)件采用Q235B。鋼構(gòu)件總噸位約430t。連廊鋼結(jié)構(gòu)共設(shè)有八個承載支座（設(shè)置在80.7m主樓框架大梁上）和八個穩(wěn)定支座（設(shè)置在87.720m和94.900m主樓框架大梁上），支座采用球型橡膠支座，按鉸支座連接點計算，該連廊單體規(guī)模和節(jié)點復(fù)雜程度國內(nèi)罕見（圖3），其整體吊裝問題的解決牽涉到許多方面，對類似工程的指導(dǎo)意義非常突出。
    　　
    　　2鋼結(jié)構(gòu)吊裝
    　　
    　　2.1 吊裝條件分析
    　　連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝高度達+80.700m～+98.500m，自重較大，且桿件眾多。若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量巨大，而且存在較大的質(zhì)量、安全風(fēng)險。施工的難度也可想而知，對后續(xù)專業(yè)施工和整個工程的工期影響很大。
    　　根據(jù)以往類似工程的成功經(jīng)驗，若將鋼連廊在地面拼裝成整體后，利用“超大型液壓同步提升技術(shù)”將其一次提升到位，將大大降低安裝施工難度，于質(zhì)量、安全和工期等均有利。
    　　雖然連廊鋼結(jié)構(gòu)的主體長度略小于主樓間的凈距，但由于1/1-13 線與1-E 軸、2-7 線與1-E 軸交點處的兩根砼立柱以及聯(lián)系梁、幕墻結(jié)構(gòu)的平面位置占用了鋼連廊垂直方向的組裝和安裝位置，使得鋼連廊從幾何尺寸上無法整體安裝至設(shè)計位置。也就是說，鋼連廊必須采用分段吊裝的方式完成安裝。
    　　2.2 吊點選擇與布置
    　　根據(jù)工程特點和現(xiàn)場情況，連廊采用地面拼裝，整體提升，高空延伸安裝的方法施工。即在設(shè)計位置正下方，將鋼連廊整體吊裝的部分在地面拼裝成整體，由分別安裝在兩側(cè)主樓框架柱頂上箱型斷面提升梁端的6套200t液壓提升設(shè)備將鋼連廊同步提升至設(shè)計高度，高空延伸安裝完成鋼連廊，液壓提升設(shè)備同步卸載后連廊進入設(shè)計受力狀態(tài)。（圖4）



    　3.1 提升步驟
    　　3.1.1利用主樓砼框架主柱安裝液壓提升平臺一～六；安裝液壓提升裝置；在主樓范圍內(nèi)安裝主桁架及次構(gòu)件。
    　　3.1.2在地面對應(yīng)平面位置散件拼裝主桁架及框架結(jié)構(gòu)成整體；在主桁架底部安裝提升用托梁結(jié)構(gòu)。
    　　3.1.3利用提升平臺上的液壓同步提升裝備，將鋼通廊整體提升至設(shè)計標高；微調(diào)空中姿態(tài)，主桁架對口。
    　　3.1.4主桁架分段處連接安裝；安裝預(yù)留后裝桁架及其它次結(jié)構(gòu)桿件，至鋼通廊形成設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)體系。
    　　3.1.5利用液壓同步提升裝置對鋼通廊整體卸載；拆除提升托梁、液壓提升裝置和提示平臺等臨時設(shè)施。
    　　3.2 提升驗算
    　　本結(jié)構(gòu)按實際提升狀況進行了施工驗算，結(jié)構(gòu)強度、剛度滿足施工要求，根據(jù)吊點反力設(shè)計提升設(shè)施。反力計算結(jié)果如表1。
    　　3.3 液壓同步提升施工技術(shù)
    　　3.3.1 原理及使用
    　　液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。
    　　操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓提升過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。
    　　3.3.2 液壓提升設(shè)備
    　　本工程中液壓提升承重設(shè)備主要采用TJJ-2000 型穿芯式液壓提升
    　　3.3.3 液壓提升千斤頂工作步驟
    　　第1 步：上錨緊，夾緊鋼絞線
    　　第2 步：提升器提升重物
    　　第3 步：下錨緊，夾緊鋼絞線
    　　第4 步：主油缸微縮，上錨片脫開
    　　第5 步：上錨缸上升，上錨全松
    　　第6 步：主油缸縮回原位
    　　3.4提升過程的空中停留
    　　連廊整體提升高度達到接近100m，提升速度約為6m/h～8m/h,單個鋼連廊提升過程約需要2個工作日。提升過程中及高空對接時,鋼連廊需要在空中停留。液壓同步提升器在設(shè)計中獨有的機械和液壓自鎖裝置,保證了鋼連廊在吊裝過程中能夠長時間的在空中停留。
    　　本工程建筑物很大,周圍無遮擋，高空風(fēng)力較大。因鋼連廊屬于鏤空結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載對提升吊裝過程影響較小。為確保鋼連廊提升過程的絕對安全，并考慮到高空對口精度的需要，在鋼連廊空中停留時，通過導(dǎo)鏈將連廊四角與主樓框架結(jié)構(gòu)連接，起到限制鋼連廊水平擺動和位移調(diào)整的作用。
    　　
    　　4施工方案的優(yōu)點
    　　
    　　鋼連廊在地面整體拼裝作業(yè)。液壓提升設(shè)施及設(shè)備安裝在主樓砼框架頂,對土建專業(yè)施工影響較??；
    　　鋼連廊主要的拼裝、焊接及油漆等工作在地面進行，將高空作業(yè)量降至最少,施工效率高,施工質(zhì)量易于保證,能夠有效保證鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的工期；
    　　鋼連廊上的樓承板等其它構(gòu)件可在地面安裝或帶上，可最大限度地減少高空吊裝工作量，縮短總體施工周期；
    　　采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝鋼連廊,技術(shù)成熟，有大量類似工程成功經(jīng)驗可供借鑒,吊裝過程的安全性有保證；
    　　通過鋼連廊的整體吊裝，鋼連廊結(jié)構(gòu)整體提升對其它專業(yè)要求和影響較小，充分利用了現(xiàn)場施工作業(yè)面,有利于總體施工組織；
    　　液壓提升設(shè)備設(shè)施體積、重量較小，安裝和拆除方便；提升平臺等臨時結(jié)構(gòu)利用主樓砼框架設(shè)置,使得臨時設(shè)施用量降至最小。
    　　
    　　5施工期間存在的質(zhì)量問題及處理結(jié)果
    　　
    　　該類大型吊裝工程在長沙市尚屬首次，市質(zhì)監(jiān)站對此高度重視并組織了多名技術(shù)骨干對其進行了細致的檢查和嚴格的監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)了一系列的質(zhì)量隱患：
    　　① 已安裝的第一、二層樓面?zhèn)€別ф25圓鋼拉桿未緊固到位，已變形且未調(diào)直；

    ?、?電焊條未按焊接工藝文件的規(guī)定進行烘焙和存放，導(dǎo)致個別焊條藥皮脫落、焊芯生銹（違反GB50205-2001第4.3.4條）；
    　　③ 廠家加工的個別桿件（東西兩端加強桁架及其它部分個別桿件）在工廠加工時偏差較大，嚴重影響高強螺栓安裝，部分高強螺栓連接副終擰后絲扣外露達5扣以上（違反GB50205-2001第6.3.5條）；
    　?、?個別桿件或節(jié)點局部防腐涂料在運輸及安裝過程中涂層已損壞（違反GB50205-2001第14.2.3條）；
    　?、?拼接焊縫及角焊不飽滿，且焊縫高度不符合設(shè)計及規(guī)范要求，個別立柱垂直度偏差較大（違反GB50205-2001第5.2.6條）；
    　?、?吊點3、6提升界面加強桁架未按設(shè)計圖紙施工，吊點4位置移動且未提交設(shè)計方進行圖紙變更；
    　　⑦ 本工程所用廂梁需要先將鋼板吊裝到位后在樓頂進行二次加工，所用20mm厚鋼板有一部分未按要求在其表面開坡口，導(dǎo)致無法焊透；
    　?、?部分球型支座結(jié)點保護不到位，存有少量雜物且未及時清理；
    　?、?住宅樓鋼板吊裝處混凝土構(gòu)件不密實，存在露筋現(xiàn)象。
    　　以上幾個方面的質(zhì)量問題均已在吊裝工程正式開始前由施工單位按有關(guān)要求進行了徹底的返工整改，監(jiān)理單位旁站監(jiān)理并驗收合格。（圖6）
    　　
    　　6結(jié)語
    　　
    　　6.1 在吊裝工作開始前的專家論證會上，設(shè)計單位曾提出對該鋼連廊的卸載過程參照“鳥巢”方案進行電腦數(shù)字化操控，但由于資金和場地條件的限制該提議沒有實現(xiàn)，給卸載過程中鋼結(jié)構(gòu)正常的沉降和扭曲變形程度的觀察及計算結(jié)果帶來一定的不確定性。
    　　6.2 在吊裝開始前的現(xiàn)場檢查中，質(zhì)監(jiān)人員發(fā)現(xiàn)本工程的個別焊縫外觀質(zhì)量較差，達不到設(shè)計及規(guī)范要求，給連廊吊裝的順利進行帶來質(zhì)量隱患，后委托長沙市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心對焊縫內(nèi)在質(zhì)量進行檢測（二級焊縫采用超聲波探傷檢測，比例為20%，三級焊縫只做外觀檢測），對有缺陷者全部進行返工整改，并經(jīng)監(jiān)理驗收合格，出具了書面整改報告。
    　　6.3 本工程吊裝期間天氣晴好，溫度適宜，風(fēng)速很低，過程順利（沒有使用攔風(fēng)索），但對于類似情況的操作我們建議同樣應(yīng)該關(guān)注施工時的天氣情況，避免在惡劣的天氣情況下進行提升操作，對提升過程中可能出現(xiàn)的意外情況(大風(fēng)、雷雨、停電等)要做到未雨綢繆，并制定切實可行的應(yīng)急預(yù)案。
    　　6.4 本鋼結(jié)構(gòu)所采用的球型橡膠支座在未來的工作過程中將面臨橡膠老化的現(xiàn)象，這就需要在未來的使用過程中加強觀察和檢測，并參照設(shè)計圖紙和現(xiàn)場實際情況制定切實可行的定期維護及更換措施。
    　　6.5 本工程有部分鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝及防銹處理施工由于場地原因甩項，需待幕墻工程全部完工后再繼續(xù)進行，故建議在裝飾階段繼續(xù)加強對鋼結(jié)構(gòu)連廊的成品保護，同時各方責(zé)任主體對該鋼連廊整體吊裝工程也暫未作出結(jié)論性的驗收意見。
    　　
    　　參考文獻：
    　　[1] 范基，路克寬，張繼承.1 800t鋼結(jié)構(gòu)液壓千斤頂同步整體提升施工技術(shù).施工技術(shù)，1995(11).
    　　[2] 郭彥林，崔曉強.大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的若干技術(shù)問題及探討.工業(yè)建筑，2004，34(12).
    　　[3] 冶金工業(yè)部建筑研究總院主編.中華人民共和國國家標準，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001.
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