钢结构连廊整体液压提升

钢结构连廊整体液压提升

方程

中建二局第三建筑工程有限公司湖北省武汉市430000

摘要：某项目钢结构连廊采用液压整体提升安装技术。桁架整体低空拼装，施工作业安全可靠，施工质量及钢结构连接精度得到有效的保障。减少高空作业量，不仅降低高空作业风险，而且缩短工期，取得了良好的经济效益。利用计算机同步精准控制技术，达到了高空精确安装的效果。

关键词：钢结构；钢连廊、液压提升

1工程概况

本工程位于武汉东湖高新技术开发区，高新大道以北，光谷六路以西，总建筑面积111178.25㎡，工程建筑物由3#、5#、6#、7#、8#共计5栋办公楼以及两个地下室组成。其中3#楼为3层的独栋办公楼；6#、7#、8#楼为一个整体，5#楼通过1、2#连廊与8#办公楼相连，6#楼通过3、4#连廊与西侧光谷科技会展中心相连。

图三连廊钢结构整体效果图

2工程特点及难点分析

2.1本工程连廊钢结构设计位置在下沿标高为31.5m，顶部标高39.9m的高空中，下部无支撑结构，高空作业量较大，安装难度大，安全保护措施费高。

2.2科技会展中心已投入使用，幕墙及室外配套工程均以投入使用，在钢结构地面拼装及在高空焊接过程中对成品保护要求较高。尤其是对焊渣的控制，防止焊渣飞溅对玻璃幕墙的成品保护是施工重点。

2.3现有塔吊无法完成对钢连廊的覆盖，所有的钢结构均需要采用其他设备实施。

2.4现场施工条件苛刻，科技会展中心室外配套工程已完工，障碍物多，道路狭窄。

2.5钢材材质品种多，部分要求Z向性能试验，总体要求高。

2.6桁架节点接头多，装配角度精度高，节点制作难度大。

3提升安装思路

3.1吊装条件分析

连廊钢结构最大安装高度39.9m，结构杆件自重较大、杆件众多，若采用常规的分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大质量、安全风险，施工的难度较大。

根据以往类似工程的成功经验，利用“超大型构件液压同步提升技术”提升安装连廊钢结构，可以大大降低安装施工难度，有效的保证工程的质量、安全、进度。

从连体结构的结构体系角度分析：连廊1位于16、17轴线的两榀主桁架（连廊2位于20、21轴的两榀主桁架、连廊3位于A、B、C轴的四榀主桁架、连廊4位于F、G轴的两榀主桁架）组成了其主要承重体系，其余的框架结构为连体结构安装过程中的附加荷载，并起到增加主桁架平面外稳定的作用。由于主桁架的高度较高，纵向刚度很大，可以有效控制连体结构整体提升过程中的下挠变形。且此受力体系较为简单，非常适合采用整体拼装后同步提升的安装工艺。

连廊结构的主桁架下弦杆与主楼框架牛腿采用摩擦摆支座连接，故采用整体提升安装之前，主桁架弦杆预先做分段处理；结构提升到位后在高空进行弦杆腹杆对口连接和其它后装杆件的安装。

3.2液压提升吊装说明

将钢桁架在主楼牛腿以外位置断开，则剩余绝大部分可直接从地面整体提升到安装位置，形成“连廊整体吊装方案”。即在牛腿内侧将主桁架断开，并把此段预先安装在设计位置并进行临时固定（上、中、下弦杆与框架柱埋件连接），在主桁架预装段上弦杆的上设置提升上吊点，布置液压提升器，并通过专用钢绞线与设置在地面整体提升部分的下吊点连接，通过液压提升器的伸缸与缩缸过程，逐步将钢结构提升至设计位置，最后对口焊接、安装补杆。图四为连廊整体吊装示意图

图五整体提升流程图

3.3.2钢结构桁架的整体提升步骤如下所示：

步骤1：在连体结构正下方的拼装胎架上拼装连廊结构，安装加固杆件、提升下吊具和提升支架，并将预装段主桁架与主楼框架柱刚性连接；

步骤2：安装液压提升器、钢绞线、提升专用地锚，连接液压油管、布设通讯讯号线等液压提升设备设施；

步骤3：液压提升器、液压泵源、液压同步控制系统整体调试；确认无误后，整体加载至结构离地50mm，停留12h观察；

步骤4：各方面确认正常后，正式提升作业，期间每间隔3~5m测量其各吊点提升相对高度，如有需要单吊点微调处理；

步骤5：正常提升，将原结构提升至原设计位置附近，各吊点进行微调处理；放慢提升速度，将原结构提升至原设计位置，复测各吊点提升高度是否与设计状态吻合；

步骤6：确认提升到位后，主桁架杆件对口焊接、安装后补杆件，并对主要焊缝进行相关检测；

步骤7：液压提升器分级卸载，结构荷载平稳转移，拆除钢绞线、液压提升器和提升临时措施，拆除主桁架与主楼框架柱之间的连接，安装防坠拉索等措施，提升工作完成，转入下一个连廊的安装。

4液压同步提升系统

4.1主要技术

4.1.1液压同步提升技术

“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具，液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。

液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。

液压提升过程见如下框图所示，一个流程为液压提升器一个行程，行程为250mm。当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步一步向前移动。

图十一下吊点安装示意图图二下吊具安装详图

6.液压提升系统配置

液压提升系统主要由液压提升器、泵源系统、钢绞线、传感检测及计算机同步控制系统组成。

6.1液压提升器配置

结合本工程的提升工况配置液压提升器，连廊1、连廊2和连廊4提升时共设置4个吊点，每吊点配置1台TJJ-600型液压提升器（连廊4配置2台TJJ-2000型液压提升器），连廊3提升共计配置8个吊点，每吊点配置1台TJJ-600型液压提升器，单台提升器额定提升能力均为60t。液压提升器为穿芯式结构，中间穿钢绞线，两端有主动锚具，利用锲形锚片的逆向运动自锁性，卡紧钢绞线向上提升。

6.2液压泵源系统配置

液压泵源系统数量依照提升器数量和参考各吊点反力值选取，提升各连体结构时，共计配置2台TJV-30液压泵源系统，每台泵源控制2台（或4台）液压提升器。

6.3同步控制系统配置

本方案中依据提升器及泵源系统，在钢连体结构时配置一套YT-1型计算机同步控制及传感检测系统。

6.4承重钢绞线配置

钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线。根据连体结构重量及液压提升器配置，TJJ-600型液压提升器（TJJ-600型液压提升器）选取直径为15.20mm，破断力为26t/根的钢绞线。钢绞线的配置原则依据《重型结构和设备整体提升技术规范》规定，单根钢绞线的实际承载不大于理论破断力的50%。

7提升工况验算

7.1计算依据

7.1.1依据的规范

本报告根据已有施工方案与设计经验，参照（但不限于）以下标准进行计算：

?《建筑结构荷载规范》（GB5009-2010）；

?《重型结构和设备整体提升技术规范》（GB51162-2016；）

?《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

?《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001；）

?《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）。

7.1.2计算软件

提升结构采用结构分析软件sap2000进行计算。

7.2提升结构验算

7.2.1计算说明

边界条件：提升吊点——Z向固定、X和Y向弹簧（模拟提升约束）；荷载：自重——DEAD

荷载组合：强度及稳定——1.35xDEAD；支座反力及变形——1xDEAD。

7.2.2连廊计算结果（连廊1、2为例）

应力比云图（最大应力比0.126）

结论分析：

1.提升阶段结构最大下挠值2.3mm，满足提升要求。

2.提升阶段结构最大应力比0.126，满足提升安全。

8结语

大型构件液压同步提升技术是一项新颖的建筑施工安装技术。它采用柔性钢丝绳和钢立柱承重、提升器集群、计算机控制和液压同步提升新原理、结合现代化施工办法。将大吨位的钢结构预先在地面拼装完成后，整体提升到指定的安装高度。安装过程简便、安全可靠。

该项自动化技术在厂房、大型预制构件、桥梁、场馆等设施上有广泛的应用前景。为自动化建筑安装工程奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]邬建中，东方明珠广播电视塔天线桅杆同步提升//同济大学学报，1996.2，24-1.

[2]赵国涛，宝钢四号高炉炉体安装应力、应变检测//工业建筑，2006，增刊396期.