杭州新世紀(jì)標(biāo)志性建筑—杭州市市民中心工程的六座高樓巍然屹立在錢塘江邊，2007年7月13日，備受關(guān)注的，由杭州大地網(wǎng)架制造有限公司制作安裝的六座環(huán)形鋼連廊竣工驗(yàn)收。這六座連廊標(biāo)高達(dá)92m，最大的跨度有57m，重達(dá)650噸。這樣規(guī)模及高度的集中吊裝，在我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)施工鄰域也是難得一見的。
如圖1為該第一座連廊成功就位后的照片
一、工程概況與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
工程概況：杭州市市民中心主體工程為6幢弧形塔樓。地下2層，地上26層，在23～24層（標(biāo)高84.6～92.0m）處設(shè)有環(huán)形鋼結(jié)構(gòu)連廊，6幢塔樓通過(guò)6座連廊連成整體，6座連廊總建筑面積約6896平方米。鋼結(jié)構(gòu)連廊位置見下圖2。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)連廊結(jié)構(gòu)形式為一座高達(dá)8.1米的巨型弧形鋼桁架。六座鋼連廊有兩種規(guī)格：R1、R4鋼連廊外環(huán)桁架跨度57.280m，內(nèi)環(huán)桁架跨度47.012m，連廊總寬度為20.97m。重達(dá)650t，R2、R3 R5、R6鋼連廊外環(huán)桁架跨度34.060m ，內(nèi)環(huán)桁架跨度27.954m，連廊總寬度為19.7m。重達(dá)360t，以下圖3是R1的三維模型。鋼結(jié)構(gòu)連廊主體骨架由兩榀大跨度弧形桁架、五榀橫向桁架構(gòu)成、樓層及屋頂平面由交叉布置梁組成。桁架構(gòu)件為箱形截面，部分梁采用H型鋼，材質(zhì)為Q345B。最大的構(gòu)件截面為□600×400×35。
本文主要以R1的吊裝為例敘述。
二、吊裝方案綜述
因鋼結(jié)構(gòu)連廊的安裝高度有91.8m，而且構(gòu)件眾多自重較大，采用高空散裝在質(zhì)量上難以保證，且如此高度的腳手架更是難以想象。因此這種安裝方案不在考慮之列?？紤]到連廊的安裝是在主體結(jié)構(gòu)封頂后進(jìn)行。因此，將完工的主體結(jié)構(gòu)作為吊裝的受力體是非常自然的。再通過(guò)采用超大型液壓同步提升技術(shù)將鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升到位。這樣的做法無(wú)論從提升的標(biāo)高，還是提升的重量上，在國(guó)內(nèi)已有很多成功的例子。
但是，針對(duì)本工程而言，由于鋼結(jié)構(gòu)連廊是擱置在兩棟主體結(jié)構(gòu)之間的，也就是說(shuō)，連廊沿環(huán)向的長(zhǎng)度大于兩棟主體建筑物之間的凈距離。這樣，若按常規(guī)方法進(jìn)行原位提升，勢(shì)必要對(duì)連廊主體在高空進(jìn)行一次拼接。為了避免高空拼接，我們根據(jù)本工程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出另一種調(diào)整方案。
由本工程的平面布置圖可以看出，鋼結(jié)構(gòu)連廊所處的位置是一個(gè)扇形區(qū)域，外環(huán)凈距尺寸大于內(nèi)環(huán)。由此，我們將連廊的組裝地點(diǎn)由原平面位置向外環(huán)移動(dòng)的話，那么可以做到環(huán)向不分割而整體的在地面拼裝，垂直提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上后，進(jìn)行一次徑向平移就可以達(dá)到原來(lái)的平面位置。這樣，加了一個(gè)液壓同步滑移動(dòng)作，就可以避免了高空拼接。由此，本工程的施工方案就成了：“地面整體拼裝，液壓同步提升，高空同步滑移，液壓下降就位”。如圖4中虛線為滑移前連廊的輪廓線，實(shí)線為就位后的輪廓線。
三、技術(shù)重點(diǎn)
為了實(shí)現(xiàn)上述的整體吊裝思想，需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題，這也就是本工程的技術(shù)重點(diǎn)。
1、深化設(shè)計(jì)加工制作
考慮到運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)情況，我們將運(yùn)輸單件分段長(zhǎng)度控制在20m以下，重量控制在20t以內(nèi)，在這樣的原則下，對(duì)最重要的內(nèi)外環(huán)桁架，在環(huán)向分為三段，沿高度方向分為兩段，現(xiàn)場(chǎng)拼接設(shè)在中層弦桿的上表面。這樣，中弦桿下腹桿及下弦桿成為一個(gè)運(yùn)輸單元，而且容易保證上腹桿與中弦桿的對(duì)接精度，如圖5是外環(huán)桁架圖，虛線是分段位置處。
在加工制作工藝上，由于工程中主要構(gòu)件均為箱形截面，而且，匯交節(jié)點(diǎn)處受力復(fù)雜，對(duì)主弦桿箱形截面內(nèi)加勁的要求頗高。因此，我們采用了熔嘴電渣焊工藝。具體在加勁板與箱形截面的兩條對(duì)稱垂直焊縫中采用。如圖6所示。
2、拼裝
由于拼裝現(xiàn)場(chǎng)的地下室頂板在設(shè)計(jì)過(guò)程所考慮的荷載未及我們現(xiàn)場(chǎng)拼裝荷載，因此是無(wú)法上起重設(shè)備的。為解決這個(gè)問(wèn)題，仍然要利用兩邊的主體建筑物，將固定滑輪組，安裝在84.0m標(biāo)高上，通過(guò)地面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引來(lái)解決構(gòu)件拼裝定位的問(wèn)題。如圖7所示。
當(dāng)然，對(duì)拼裝位置及構(gòu)件短駁滑動(dòng)軌道下的地下室頂板結(jié)構(gòu)仍需要作適當(dāng)?shù)募庸烫幚怼?/div>
3、吊裝平臺(tái)
鋼結(jié)構(gòu)連廊的最終位置是與主體建筑的23層—25層對(duì)應(yīng)，因此，我們將吊裝平臺(tái)設(shè)在頂層。通過(guò)兩個(gè)懸挑支架，架設(shè)提升滑移箱形大梁。對(duì)應(yīng)每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)一個(gè)平臺(tái)，共四個(gè)吊點(diǎn)，因此，有16個(gè)支架，平面布置如圖4。支架與主樓的鋼筋混凝土框架柱連接，采用前后扣合式的鋼抱箍節(jié)點(diǎn)，扣合點(diǎn)用高強(qiáng)螺栓連接。支架結(jié)構(gòu)如圖8。
提升滑移大梁采用并排兩個(gè)箱形梁。提升的鋼絞線從中間穿過(guò)。箱形梁與平臺(tái)橫梁采用可靠連接，兩箱梁之間也采用可靠連接以保證協(xié)調(diào)工作。為了給提供滑移動(dòng)力的爬行器提供反力座，我們?cè)趦蓚€(gè)箱形大梁上翼緣的外側(cè)特制成鋸齒形。
4、吊裝驗(yàn)算
吊裝過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，因此涉及面比較廣，需要進(jìn)行驗(yàn)算復(fù)核的環(huán)節(jié)也比較多。首先是吊點(diǎn)位置的確定，由于連廊平面是扇形的，通常選擇吊點(diǎn)位置的原則，它是盡量使各吊點(diǎn)受力均衡，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但是，結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)具體條件，我們將吊點(diǎn)的平面位置選在連廊使用階段受力支座處，不過(guò)是在上弦處，共四個(gè)吊點(diǎn)。
通過(guò)對(duì)吊裝工況進(jìn)行分析得出，外環(huán)兩個(gè)吊點(diǎn)每個(gè)吊點(diǎn)的反力約為230t，內(nèi)環(huán)兩個(gè)吊點(diǎn)每個(gè)吊點(diǎn)反力約120t，連廊結(jié)構(gòu)本身在吊裝工況下，最大撓度為28.14mm，是跨度的1/2054。構(gòu)件的應(yīng)力比僅為0.31，滿足要求。
其他的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算內(nèi)容這里不一一詳細(xì)陳述，下面按力的傳遞路徑由下而上列出所計(jì)算的條目：
（1）連廊吊點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算；
（2）吊點(diǎn)的吊具驗(yàn)算；（銷軸，耳板等）
（3）提升滑移大梁受力分析，包括移動(dòng)過(guò)程中豎向最大的位置時(shí)受力情況，還有滑移過(guò)程中反力座對(duì)鋸齒形翼緣剪力的驗(yàn)算；
（4）吊裝平臺(tái)支架受力分析；
（5）吊裝支架與主樓框架柱的連接抱箍節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算；
（6）吊裝滑移對(duì)主樓框架柱的影響計(jì)算；
（7）吊裝過(guò)程對(duì)整個(gè)主樓建筑物的影響分析等等。
5、液壓提升，滑移設(shè)備
液壓提升（滑移）系統(tǒng)主要由液壓提升器，液壓爬行器，泵源系統(tǒng)，傳感檢測(cè)及計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)組成。
根據(jù)吊裝結(jié)構(gòu)分析所得的吊點(diǎn)反力，我們?cè)谕猸h(huán)每個(gè)吊點(diǎn)采用兩臺(tái)TJJ-2000型液壓提升器，在內(nèi)環(huán)每個(gè)吊點(diǎn)采用一臺(tái)TJJ-2000型液壓提升器，總的提升能力為1200t，滿足要求。
滑移底座與提升滑移大梁之間的摩擦面，通過(guò)除銹、打磨并涂抹黃油，對(duì)總重650t的連廊而言，最大摩擦力為130t，采用4臺(tái)TJG-1000型液壓爬行器，總的推進(jìn)能力為400t，滿足要求。
配置兩臺(tái)60kw液壓泵站，另有電氣同步控制系統(tǒng)。
6、液壓提升滑移控制的關(guān)鍵
為確保鋼結(jié)構(gòu)連廊在提升及滑移過(guò)程中的絕對(duì)安全，我們采取以下一些關(guān)鍵措施：
（1）控制同步性，設(shè)置三個(gè)同步吊點(diǎn)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)三點(diǎn)的結(jié)構(gòu)差值來(lái)控制整個(gè)提升過(guò)程中的同步性。
（2）提升時(shí)的加載和下降就位時(shí)的卸載均采用分級(jí)機(jī)制，以理論提升荷載為依據(jù)，依次為40％，50％，60％，70％，80％，在確認(rèn)各部分無(wú)異常的情況下，可繼續(xù)加載或卸載到90％，100％。直至鋼連廊結(jié)構(gòu)全部離胎?；蚝奢d完全轉(zhuǎn)移至支座上。
（3）離地檢查的試提升，因?yàn)椋麄€(gè)系統(tǒng)的可能缺陷一般都暴露在開始階段，所以鋼連廊結(jié)構(gòu)離地后，停留4～24小時(shí)作全面檢查（包括吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)，承重體系和提升設(shè)備等），各項(xiàng)檢查正常無(wú)誤，再正式提升。
經(jīng)過(guò)兩天緊張有序地工作，杭州市市民中心的第一段鋼結(jié)構(gòu)連廊R1終于如愿地成功就位，從中我們也可以看出，“大型鋼構(gòu)件的液壓同步提升以及高空同步滑移施工技術(shù)”有著不可替代的優(yōu)點(diǎn)：
提升器設(shè)備小，安裝方便；控制的精確性能夠得到保證，從而施工的安全性得到充分保證；提升及滑移過(guò)程穩(wěn)定，動(dòng)荷載小，對(duì)付著結(jié)構(gòu)及所提升的結(jié)構(gòu)影響很小等等。因此，值得在
鋼結(jié)構(gòu)安裝領(lǐng)域，尤其在噸位大，安裝高度高的條件下大力推廣。
獲獎(jiǎng)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)個(gè)人專訪錄
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