摘要：奥体金融中心BC楼项目钢连廊跨度32.6m，位于标高111.50-123.90m的高空，由上下两层钢桁架体系组成，总重460T。施工采用了原位叠合拼装，整体串联提升就位的方法。论述了该方案设计、施工工艺和施工控制、通过有限元模拟分析提升过程，提出了同步控制的重要性。选用6台液压提升器同步提升，成功实施了双层钢连廊的整体同步提升。
关键词：钢连廊，整体串联提升，施工技术，同步控制，有限元模拟
1 工程概况
济南奥体金融中心BC楼项目总建筑面积11.8万㎡，地下3层，地上28层，主楼钢结钢结构连廊位于标高111.50-123.90m，跨度32.6m，宽度17.6m。由上下两层钢桁架体系构成，分别位于主楼+111.550m~+115.750m及+119.950m~123.900m之间，钢桁架总重量约460T。钢桁架与两侧B、C座主楼相应楼层的型钢混凝土结构连接，每层桁架由三榀主桁架及空间支撑体系组成。
2 施工方案选择
2.1 提升方案
在钢连廊正投影的正上方的机房层顶部设置提升平台，利用液压提升器将钢结构连廊提升至设计标高。此方案，拼装地点选择在裙房顶部，此位置在两个主楼塔机覆盖范围内，且拼装施工与其他工序均互不影响。只要解决提升单元合理的拼装及卸荷方案，并设计有效的提升体系将桁架提升到位即可完成。经分析采用双层钢结构桁架整体提升，此方案施工关键是整体提升单元的拼装形成问题，将结构体连成稳定的受力体系，实现整体提升。
2.2 提升设备选型
钢结构连廊整体提升采用的是：计算机控制液压提升系统。系统主要包括：计算机控制系统、提升承重柔性钢绞线、提升油缸、泵站、传感检测设备。
提升油缸：根据结构受力情况配置提升设备，整体提升单元总重量为460T，设置6个提升吊点，按照计算的最大提升反力为1280KN。共配置6台TLJ-2000型提升器，提升油缸为穿芯式油缸，油缸由上锚具油缸、下锚具油缸、主油缸组成。锚具夹片规格与钢绞线规格相匹配。
承重钢绞线：每个提升器配置8根钢绞线。每根钢绞线的规格为1×8-17.8mm，其公称抗拉强度为1680Mpa，单根钢绞线破断拉力为36t。
提升泵站：动力系统由泵源液压系统、电气控制系统组成。配置2台60KW的液压变频泵站。每台泵站驱动3个吊点位置的提升器作业。B栋泵站安置在机房层屋面，C栋泵站安置在花架层屋面，计算机控制系统布设在C栋泵站一旁。
3 有限元模拟分析
本工程钢结构连廊得施工过程包含加工制作、拼装、提升等阶段，每个阶段结构本身的形态是不断变化的。在传统结构设计时，荷载一次性施加在结构体系上，并验算其强度及杆件变形。而大跨度钢结构在施工时，其自身的重量随着进度不断加载，结构杆件的内力及变形在构件自重影响下会产生不利影响。利用3D3S软件对钢结构连廊拼装胎架、拼装过程、整体提升过程进行模拟分析。对受力复杂的及提升吊点采用ANSYS软件进行模拟分析，从而得出每个施工阶段结构构件内力及变形，经验算分析结构变形及应力变化均满足结构安全要求。
4 提升平台及吊点设置
4.1 提升平台
在标高+129.3m屋顶层侧面设置提升平台，提升平台由提升梁、斜撑及平面外稳定杆件组成。
4.2 提升吊点
在K、J轴和H轴的主桁架的上弦设置提升吊点，总共设置6个提升吊点
2）下吊点设计
下吊点设计成吊具形式，吊具焊接在上层桁架上弦杆件上，并处于桁架节点部位，吊点位置应增加筋板加固，筋板厚度不小于主体结构厚度
4.3 上下层桁架串连设计
为满足上下层钢桁架整体提升，需将上下层桁架串连为一个整体提升单元，按照方案设计通过拉杆连接上下两层桁架。拉杆采用刚性连接为主，软连接为辅。软连接为防止刚性连接在吊装过程中出现意外情况，做为应急措施。提升过程软连接不参与受力
5 整体提升及同步控制
待上下层钢结构桁架拼装完毕，全面检测。提升系统安装调试完毕，经检测验收合格后，进行整体提升施工。
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5.1 分级加载试提升上层钢桁架
以钢结构桁架各提升吊点反力为依据，对上层钢桁架进行分级加载，6个吊点的液压提升油缸应缓慢分级增加，依次每次按照20%的增加量逐步到100%，直至上层钢桁架结构离开拼装平台。
当上层钢桁架脱离拼装平台100mm左右后，锁定液压提升系统，停滞24小时作全面检查，期间将拼装平台的临时支撑、操作钢板拆除。
5.2 安装上下层桁架串连杆件
用测量仪器检测各吊点起吊高度，计算出高差。并通过调整各吊点高度，使上层钢桁架结构达到水平姿态。
以调整后的各吊点高度为新的起始位置，整体提升上层钢桁架3m，安装硬连接杆件，在提升点附近节点安装软连接钢丝绳。将上下层桁架连接为整体。
5.3 整体桁架试提升
对整体钢桁架提升单元按照前文叙述的分级加载方式，逐步加载到100%，直至下层钢桁架结构全部脱离裙房屋面结构。
当下层钢桁架脱离拼装平台100mm，将液压提升器锁定，停滞1天全面检查，各项检查经现场各单位签署验收报告后，进行正式提升，期间将拼装平台、临时支撑拆除。
5.4 整体桁架提升
用测量仪器检测各吊点下弦的离地相对高差。通过调整各吊点高度，使钢桁架结构达到待整体提升前的水平姿态。在结构整体提升过程中，保持该姿态，整体提升速度控制在6m/小时。
5.5 桁架就位卸载
待下层钢结构桁架提升至设计位置下10cm左右，暂停提升。复核各提升吊点的空间坐标信息，将提升操作改为手动，微调各吊点位置精确到达设计位置。锁死提升系统，保持下层桁架结构的空中姿态。
下层桁架主梁与预留牛腿的连接，安装高强螺栓，焊接主梁翼缘板。安装斜腹杆，下层桁架与主楼结构连接，下层桁架全部荷载通过连接点传递至主楼。
液压提升系统设备同步卸载，至上下层连接杆件铰接点完全松弛（固定销栓可自由脱落）。拆除上下层桁架的串连硬连接杆件、拆除软连接钢丝绳。
上层桁架就位与下层桁架施工步骤类似。
5.6 提升同步控制
在提升过程中，从保证结构吊装安全角度出发，采取以下措施实现对结构整体提升的姿态控制和荷载控制：
1）布置的吊点多，根据结构的特点，在每榀主桁架的两端均布设吊点，共设置6个吊点，且提升吊点与预埋牛腿端部靠近，结构提升工况与原设计受力工况非常接近。
2）传感器系统的保证：激光测距是指利用射向目标的激光脉冲测量目标距离的一种长距离测量工具，即时将被提构件的位移状态准确地送入计算机参与控制。它具有重量轻、体积小、方向性好，抗干扰能力强、隐蔽性好、误差小等优点
3）液压系统的保证：在使用的液压系统中，使用变频器对泵站电机进行提升速度的控制，提升速度控制在6m/小时。使同步调节精度大大提高。
4）控制液压提升力，通过有限元分析计算得到整体同步提升6个吊点反力数值，设置每台液压提升器的提升力。当某吊点实际提升力超出设定值时，液压提升系统自动锁死，以防各吊点提升反力分布不均。
6 结语
大跨、高空双层钢结构连廊施工应重点解决好吊点位置、同步提升、提升过程中的整体稳定性等关键技术难题。钢结构连廊整体提升，应高度重视提升平台的设计，提升平台作为提升期间重要临时结构，其结构合理性直接关系到提升施工的安全。
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论文作者:张泉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/20
标签：桁架论文; 下层论文; 结构论文; 钢结构论文; 泵站论文; 液压论文; 平台论文; 《基层建设》2019年第8期论文;