刘树明 陈凯
中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广州,510230
摘要：当前超高层建筑正在朝着结构复杂化、功能多样化的趋势进行发展，越来越多的超高层建筑需要通过钢结构连廊、核心筒、巨型框架等抗侧力结构来满足结构功能需求，而随着建筑水平和施工技术的不断提升，大跨度钢结构连廊的安装施工也不再是难以解决的问题。本文就超高层建筑大跨度钢结构连廊整体提升施工技术进行了详细的分析和探讨。
关键词：大跨度钢结构；连廊；整体提升；施工技术
一、工程概况
某超高层建筑项目总建筑面积约7万平方米，地上24层，地下三层，建筑的主体高度为97.82米。已经规划好的两个楼之间采用了40米大跨度钢结构连廊连接，如图1所示，钢结构连廊由三层楼面桁架组成，整体的高度是9.2米，桁架结构的顶部标高是60.12米。设置3榀主梁（主桁架），主梁（主桁架）由混凝土柱刚性连接，在主桁架之间还要设置3榀次梁、支撑钢梁、次桁架等结构，钢桁架和其相关的附属结构总的重量为302吨。
.png)
二、施工方法选择及工程难点
（一）施工方法选择
1、高空散装法。钢结构在选择高空散装法的时候需要在较为宽阔的场地中进行，并且还要满足其承载力的要求，而且对于起重机械的站位具有较高的要求；不仅需要搭设超高的支撑架，还要在高空进行焊接、组装和吊装等工作，工作量大而且还具有很大的安全风险。一般场地较小的工程难以采用此施工方法开展施工作业。
2、整体提升法。根据具体的施工环境和现场的施工场地情况对钢结构连廊进行分割作业，在首层顶板完成整体拼装作业后，再利用液压同步提升技术对其进行施工，将其提升到预先设置高的标高位置，然后在与预留构建进行焊接施工，这样能够在很大程度上确保高空的现场施工质量，同时还能降低安全风险系数。
（二）工程难点分析
通过对本工程进行详细的分析，得知本工程的钢结构连廊设置的最高按照标高是+60.12米，跨度为40米。如果按照常规的施工要求选择高空散装施工法来进行施工作业，将会出现焊接、组装、吊装工作量大的问题，而且现有的机械设备也满足不了施工作业需要，尤其是起重机械的站位也无法满足施工要求，采用高空散装施工在一定程度上还会降低作业效率，不能对钢结构连廊的施工工期和质量进行控制，同时还存在一定的安全风险[1]。借鉴之前成功项目的经验，如果在地面的时候就将连廊的整体拼装完成，然后再选择超大型的液压同步提升技术来展开整体的提升施工作业，这样可以对施工的工期和质量进行有效的控制，同时还能保证施工的安全性，在一定程度上降低了安装作业带来的安全风险系数，因此，通过经济技术方面的综合对比，在本工程中应该选择“地面拼装、整体提升”的施工方法来作为本次施工的最终方案。
三、施工方案分析
（一）钢结构连廊的整体安装思路
钢结构连廊如果要采用整体提升的施工方法，首先要在裙房5层楼面上对其进行单独的整体拼装，并在主楼结构为17层（标高是+64.87），并以主楼的劲性柱为基点布置提升平台和上吊点，每榀主桁架要分别设置两组提升平台，一共三榀主桁架，共需设置六组提升平台。在钢结构连廊的主桁架上弦处与上吊点相对于的位置布置下吊点，并同时安装提升的吊具，对于上吊点和下吊点之间的连接，通常情况下是采用钢绞线和专用底锚将其连接到一起。然后在利用超大型液压同步提升系统使连廊整体提升到预定的高度，至此连廊安装作业结束。如图2所示。
.png)
（二）钢结构连廊的提升吊点布置情况
1、吊点布置情况
钢结构连廊的总重量为302吨，上文已经提到在3品主桁架上一共设置了六组提升平台（上吊点），而且在对应的六组提升平台上又分别配置了一台型号为YS-SJ-75的液压提升器，在主桁架之间又有三榀次桁架[2]。钢结构连廊的提升吊点布置图如图3所示。
.png)
2、对于钢结构连廊的整体提升段的整体建模计算
考虑到连廊的桁架在吊装过程中必定会发生，因其杆件受到外力的影响而发生改变的问题，因此，特别采用在国内经常用到的3D3S结构分析软件对其进行复核，而且与相关的设计院也特意针对此问题进行了有效的沟通和交流，可以确保桁架在吊装过程中，以及提前设置好的吊点，对其杆件受到的外力影响是不会造成不良影响的。
（三）采用高效的提升设备和计算机控制系统
根据上述提到的钢结构连廊的整体提升段的整体建模计算结果，应该在本工程中选取穿芯式液压提升器为主要提升设备，其穿芯式液压提升器的具体设备型号是YS-SJ-75型。而在本工程施工作业中，对液压提升器的整体提升作业进行控制的计算机控制系统，主要是由传感检测系统、动力控制系统、功率驱动系统等部分组合而成的。
（四）钢结构连廊结构预制分段
1、结构预制分段
由于连廊有一部分小结构位于混凝土型的钢柱上，因此，无法对整个连廊进行整体的提升，所以，在安装之前需要对每榀的主桁架两端采取预制分段的处理方式。要先把两端的预制分段安装到位；在地面上对主体分段进行散件拼装，整体提升安装；对于分段接口处的斜腹杆在安装的时候，要按照提升安装的要求，提前预留出后装段，在上下弦杆完成对接以后在进行安装[3]。具体步骤入图4所示。
.png)
2、钢结构连廊预装段的整体建模计算分析
从连廊结构中选取悬挑部分最大的预装段进行整体建模计算，对于反力的计算而言，要按照最大的反力来进行计算，通过对其进行计算，得出的结果能够体现出临时杆件受到的最大应力应该是169MPa，提升平台的端部变形情况是12.6mm。在软件系统中进行查询，桁架永久结构的直腹杆受到的最大应力是149MPa，此数值满足廊坊的设计要求。
四、对提升吊点进行设计
（一）上吊点
根据本工程中钢结构连廊所具有的特征，然后结合超大液压同步提升的施工技术，通过对方案进行比较，主要从安装、制作以及对结构的影响、安全性、稳定性等方面进行综合考虑。对于提升平台上吊点的设计方案如图5所示。与1、3、5吊点相对应的提升平台，其主要通过桁架端部的预装段来完成设置，通过建模计算得出，吊点的平台梁、稳定性、拉杆和斜撑的强度、立柱等均满足要求。而与2、4、6吊点相对应的提升平台，其主要通过型钢混凝土柱来完成设置，通过建模计算得出，吊点的平台梁、稳定性、斜撑的强度均满足要求。
.png)
（二）下吊点
考虑到在提升过程中，来源于自重产生的垂直荷载主要由连廊结构所承受，所以，要在尽量不改变原有的承受力的原则下对下吊点进行设置。本工程在设置下吊点的时候将其设计在主桁架的上弦杆位置上，具体的位置分别与每一个上吊点垂直对应。
由于在提升之前，无法对连廊进行分段位置的斜腹杆的安装，所以在提升过程中极易出现局部节点强度不够以及端部变形过大的问题[4]。为了满足提升的要求，对下吊点位置上的斜腹杆分段和上弦杆通过现场增设临时杆件的方法对其进行加固。并选用材质是Q345，规格是H200mm*200mm*8mm*12mm，桁架与加固杆件的连接部位要相应的加设加劲板，加劲板通常选取的厚度是16mm。为了避免加固杆件突然失效，应在下吊点选用两道保护加固杆，在一道加固杆件的基础上再增加一道加固杆件，做好二次保护工作，选用的加固杆件的规格，要与原先的加固杆件规格相统一。
五、连廊整体提升施工分析
（一）提升过程
为了保证连廊结构在提升的过程中具有一定的平稳性，需要在卸载和提升的过程中采用：卸载分级就位、同步位移控制、均衡吊点油压、结构姿态微调，作为主要的控制策略。为了对连廊结构的整个提升过程所具有的同步性进行有效的控制，需要确保每台液压提升器都单独设有行程传感器，主要用来对提升过程中各个液压提升器的同步性进行测量。
根据计算机仿真技术得出的计算结果，可以看出各个吊点上存在的反力值，并分八级以此进行加载。对各个吊点位置上的液压提升系统所具有的伸缸压力进行缓慢的增加，前五级分别是20%、40%、60%、70%、80%；并在确定没有出现异常反应的情况下，对其继续加载，依次是90%、95%、100%，直到连廊脱离拼装胎架为止。
连廊在距离拼装胎架大约150mm的高度后，需要对提升设备进行锁定，并在空中悬停12小时进行全面的检测，等到完成各项检测之后，并确保没有存在异常情况，才能继续进行提升。当提高到一定的高度后还要再次停止并其进行检测，确保各吊点距离地面的高度是相同的，可以通过液压提升系统对不对应的吊点高度进行微调，保证连廊在空中保持水平姿态。
调整好水平姿态后要将位移传感器即刻复位，并以调整好的吊点高度为基点，保证后续的提升状态始终保持这个姿态，直到提升就位。
将连廊提升就位之后，要先在空中进行悬停，然后通过提升设备来调整各个吊点，确保各层的弦杆达到精准的设计标高，利用倒链对水平方向进行调整；结束调整作业后再对连廊进行杆件安装，等到连廊结构形成整体受力体系，且处于稳定状态后，拆除提升设备、并卸载液压提升设备，至此连廊的整体提升安装工作结束。
（二）稳定性控制
1、在选用液压整体同步提升施工的时候，与传统的吊机和卷扬机存在一定的差异，可以通过对液压设备的流量和压力进行调节的方式，对制动和起动的加速度进行严格的控制，使其接近于零，同时还要确保在连廊提升的过程中，能够与临时的支撑结构保持相应的稳定性。
2、为了避免大风天气带来的影响，为连廊结构提升工作提供安全的作业环境，应该在施工过程中制定专门的人员对连廊结构的偏移量进行观测，一旦偏移量超出安全范围就要即刻停止施工作业，并用钢丝绳把连廊的死角同相邻的主楼结构连接到一起，把连廊的偏移量控制在安全范围内。
3、连廊的施工作业时间较长，势必会在空中进行悬停，为了保证连廊能够在空中进行长时间的停留，必须要保证液压提升器具备有效的自动锁定功能，在连廊离开地面之前，应该水平限位需要的导链、钢丝绳等提前挂与四角处，以便随时能够应用。
结束语
综上所述，由于场地不够宽阔，钢结构连廊重量大、宽度大、高度大，需要采用大吨位的起重机械才能完成吊装工作。而通过对本工程进行全面的分析，最后采用整体提升的施工方案来完成此项工程。与空中散装作业相比较，整体提升作业采用的设备简单、时间较短，施工人员的工作量也较小，尤其是明显的降低了成本投入，提高了施工作业的安全系数，因此，整体提升施工作业是一种实用价值高的施工安装技术，值得推广和应用。
参考文献
[1]张建文,张健,代景艳,黄晓亮. 高空大跨度多层钢结构连廊整体提升施工技术[A]. 《施工技术》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司.2020年全国土木工程施工技术交流会论文集（中册）[C].《施工技术》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司:施工技术编辑部,2020:4.
[2]张泉,梁伟. 高空大跨度钢结构连廊整体提升施工技术研究[A]. 中国土木工程学会.中国土木工程学会2019年学术年会论文集[C].中国土木工程学会:中国土木工程学会,2019:12.
[3]郑建辉,周磊,张凯.高空大跨度钢结构连廊整体液压提升施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2018(02):150.
[4], 大跨度高空钢结构连廊整体吊装系统施工技术研究. 北京市,中国中铁航空港建设集团有限公司,2016-10-01.