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液压整体提升技术在北辰区行政中心工程的应用

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：随着中国建筑金属结构信息网工程施工技术的不断发展，中国建筑金属结构信息网工程的吊装技术也得到了不断进步，其中整体提升施工技术以效率高，工期短，成本低而得到了广泛应用。本文介绍了天津市北辰区行政许可服务中心及档案馆钢连廊整体提升施工技术。
    关键词：钢桁架；整体提升；同步控制

    一. 工程概况
    天津市北辰区行政许可服务中心及档案馆工程位于天津市北辰区文化中心以北，建筑面积44848m2，地下1层，地上17层，建筑高度96.4m，框架剪力墙结构。中国建筑金属结构信息网工程主要包括劲型钢骨柱、钢骨梁以及空中连廊钢桁架。钢连廊位于两建筑之间，钢连廊顶部标高为75.5m，底部标高为67.34m，下至标高为25.8m的六层裙楼楼顶之间无建筑结构。钢连廊长度28.245m，宽度7.3m，高度8.16m，重量60t，上下两端通过8只抗震支座与结构上牛腿（标高72.78m）、下牛腿（标高66.92m）连接（下牛腿伸出长度大于上牛腿）。空中钢连廊的安装是该工程的难点与重点。建筑结构参见图1、图2。

    该工程空中连廊采用H型钢组合焊接而成，整体由两榀立面桁架和桁架上下弦之间的水平及斜撑组成，整体断面成箱型。桁架上下弦采用H300*300*10*15型钢；桁架垂直支撑、桁架间水平支撑采用H250*270*6*10型钢；桁架斜腹杆与桁架间水平斜撑采用H270*200*6*12型钢。其结构参见图3。


    二．施工技术的选择
    根据本工程的特点，我们采用钢桁架在六层楼顶先拼装完成后再整体提升至设计位置的安装方法。采用整体提升施工技术，既减少了施工临时措施，降低了施工成本，又解决了与土建重叠交叉作业问题，缩短了施工工期，经济价值和社会效益尤为显著。钢桁架在六层楼顶拼装便于测量和质量控制，施工作业安全风险小，对环境污染小，同时避免了钢桁架的局部杆件受力不均而损坏的现象；就位控制准确，且提升过程受自然环境的影响较小。

    三．整体提升施工技术
    1．结构分段
    据现场情况，在结构上牛腿的正上方布置提升用的措施牛腿，在同侧相临的两个措施牛腿间用□200*150*10的方钢管进行加强连接；以上牛腿端部为线，将连廊钢架分解成为提升段与后装段，同时将下牛腿长出部分也作为后装段，以保证连廊提升过程中无障碍物阻挡。
    结构分段如图4所示，后装构件待连廊整体提升就位后，利用塔吊依次安装。后装杆件的顺序由下向上，依次为下牛腿后装段→连廊下弦后装段→下弦平面后装段→立面斜撑与连廊上弦后装段→连廊上弦支撑架与水平后装段。
    同时对连廊整体提升段进行计算机模拟分析图5。荷载条件：
    屋面恒荷载: a.双层彩色压型钢板（夹保温层）0.20KN/m2
    b.屋面檩条及支撑系统 0.15KN/m2
    c.吊顶 0.20KN/m2
    d.中国建筑金属结构信息网自重
    计算时，忽略结构上的活载，风荷载以及雪荷载；恒载为0.55*200=11ton，中国建筑金属结构信息网自重为44ton；总重量为55ton。结构满足要求


    2．提升上锚点设置
    提升牛腿采用Ⅱ1000*550*20*40的双腹板H型钢，共计4只，安装标高为78.9m,并在其上下翼缘的双腹板中间位置开120mm的同心圆孔，作为提升系统的上锚点。提升措施牛腿伸出建筑2135mm，同心孔距建筑边1835mm。以单只牛腿受力49吨进行演算。牛腿焊缝强度的校核验算：结果满足要求。同时利用计算机进行受力模拟分析，如图6

    3．提升下锚点的设置
    下锚点设在桁架的四个角部上方，与上弦杆进行焊接，下锚点锚具采用提升专用防松工具锚。每个下锚点对应桁架位置处设置一个提升吊点。（图7，图8）

    4．液压穿心千斤顶与钢绞线的选择
    本工程采用4台TSD1050-200型100t液压穿心千斤顶，分别设在标高为78.900m处的4个措施钢牛腿上。中间分别穿3根1860钢绞线（Φ15.2mm），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，提升速度控制在3-5m/h。

    ⑶ 钢绞线安全性能
    单根钢绞线的设计值为25.8ton，为了保证提升过程中的安全系数，采用3根1860钢绞线（Φ15.2mm），其设计值为77.4ton，若按正常设计15ton考虑，其安全系数为5.16。
    5．钢桁架整体提升
    ⑴ 结构加强
    对连廊结构整体提升段进行局部加强，保证连廊提升点处的强度。加强措施采用H200x100x5.5x8 的H型钢，将提升段的两段做封闭处理，并用措施型钢将后装段部位临时加固。见图9。

    ⑵ 提升步骤：
    ① 安装下牛腿、上牛腿、措施牛腿；拼装桁架提升部分；提升设备、下锚点及临时斜撑安装。同时安装抗震支座，暂不就位。
    ②提升桁架。下牛腿（下牛腿后装段）用倒链吊在连郎桁架下弦，连廊提升到比设计位置高0.5m处悬停一段时间，此时，穿心千斤顶导向锚、上锚、下锚（安全锚）必须同时锚紧。
    ③提升至相应位置，安装下牛腿后装段，并将支座水平推至设计位置。
    ④继续提升超过桁架就位标高500mm，安装钢连廊两端部分后装杆件。
    ⑤桁架回落就位。
    钢连廊提升就位后，下弦与支座进行四周围焊，东侧安装4个规格为1200*1070*420mm的固定端支座，西侧安装4个规格为1160*700*420mm的自由端支座。支座安装在牛腿上，并进行四周围焊。钢连廊两端与建筑结构之间的连接缝用石棉网处理。
    6．整体提升过程应急措施

    ⑶ 钢绞线的更换方案
    ①将其他钢绞线锁死，将损坏的钢绞线从中间割断，断开处打磨；
    ②将断开的钢绞线分别从提升油缸中和地锚中抽出；
    ③准备1根新的钢绞线，从提升油缸顶部穿入，经过导向锚、上锚和下锚，将钢绞线的另一端穿入地锚，张紧该钢绞线。
    7．提升过程的质量控制措施
    ⑴提升设备的同步控制
    ①确定1号提升点为主控点，其余3个点均以此点为基准调整，保证其同步性；
    ②在穿心千斤顶上支撑架上放置油缸行程标尺，监测油缸每次伸缸速度及位置，从而保证在每个油缸行程内保证各提升点的同步。
    ③ 油泵控制人员同时接收主控人员指令，同时开始伸缸操作，每隔30mm向主控人员报告油缸位置，主控人员根据各点提升位置，给出等待、加速、减速等操作指令，油泵控制人员根据指令及时调整。
    ④ 当各提升点提升到油缸指定出缸高度时，立即停止伸缸，等4个点都伸缸到指定位置后，再根据主控人员指令进行缩缸操作，缩缸到初始位置，向主控人员报告油缸状态，并停止操作等待主控人员下一命令。
    ⑵ 被提升结构的光学仪器监测
    每隔2-3m用水准仪对整个被提升桁架上的指定点进行测量，并将测量结果反馈给主控人员，主控人员根据反馈结果对整个结构进行找平，找平的基准点仍然为1号提升点。（图10）
    本工程共计进行了248个提升行程，油缸最大出缸行程为20cm,本工程每个行程定为17cm，并在千斤顶上用红油漆标明。
    ⑷ 控制指标
    提升过程中，以各提升点的位移差值作为关键的控制指标。提升点1、2之间的位移差控制在3cm以内，提升点2、3之间的位移差控制在8cm以内。
    ⑸ 提升通道的垂直度保证
    本工程被提升的桁架部分两端距东、西楼各50mm。提升钱利用激光垂直仪在桁架端部向上投射激光束，安排施工人员进行观测，如果发现障碍物立即安排人员清理，确保桁架提升畅通无阻。

    8、提升过程的安全防护措施
    ⑴在桁架整体提升范围内设置警戒区域，用隔离带作为警戒线，并张贴警示标识。另外夜间派4个人员通宵值班，东、西楼顶各2人值班。
    ⑵提升平台搭设栏杆，满铺跳板，栏杆四周挂安全网及密目网。沿提升平台拉杆两侧搭设扶手栏杆，底部搭设横杆，铺设跳板作为上下通道，跳板上钉木条作为防滑措施。（图11）
    ⑶提前对现场提升设备故障、天气变化、停电、人员伤亡等突发性事件制定详细的施工应急预案，做到未雨绸缪。
    ⑷提升过程悬停安全措施
    ①提升千斤顶的导向锚、上锚、下锚（安全锚）三个锚具全部夹紧，导向锚在提升时起到导向作用；在悬停时，导向锚锚紧，起到安全锁的作用。使穿心千斤顶处于无伸缸状态。
    ②提升中间阶段的悬停时，用倒链将桁架两端部上下节点与周围结构进行临时固定。
    ③进行电焊、气割操作时，双线到位。用石棉布包裹钢绞线以防止电焊、气割对钢绞线的损伤。
    ④搭设穿心千斤顶防护架并盖上彩条布以防雨。

    四、结束语
    天津市北辰区行政许可服务中心及档案馆钢连廊整体提升施工技术，克服了施工现场交叉作业，恶劣天气等各种不利因素，缩短了施工工期，降低了施工成本，为整个工程的顺利竣工提供了充分保障，取得了良好的经济价值和社会效益。
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