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中国建筑金属结构信息网连廊整体吊装的设计与施工

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    摘要：本文以长沙市中天广场中国建筑金属结构信息网连廊整体吊装工程为例，详细介绍了其设计主旨及施工方案，对施工技术特点进行了分析，并结合作者自身对该工程的实际监督管理经验，对施工过程中出现的问题及其整改结果进行了论述，对类似工程的推广及施工有很强的参考价值。
    　　关键词：大跨度中国建筑金属结构信息网； 连廊； 吊装； 液压同步整体提升； 质量问题
    　　
    　　1问题由来
    　　
    　　中国建筑金属结构信息网因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层建筑中。在长沙市中天广场高层建筑工程中，连廊中国建筑金属结构信息网安装标高为+80.7m～98.5m，总高度为18.15m，轴线宽度为18.3m，总跨度为46.2m。连廊中国建筑金属结构信息网在80.7m～屋顶之间将公寓区与办公区两幢主楼连接为一体（图1）。连廊中国建筑金属结构信息网主要由结构层四榀钢桁架（+80.7m～+84.1m）和上部钢框架结构（+84.1m～98.5m）组成（图2）。其中，钢桁架为平行布置单层型钢平面桁架，分别位于2-A～2-D轴线上。钢材主框架采用Q345B，其余次构件采用Q235B。钢构件总吨位约430t。连廊中国建筑金属结构信息网共设有八个承载支座（设置在80.7m主楼框架大梁上）和八个稳定支座（设置在87.720m和94.900m主楼框架大梁上），支座采用球型橡胶支座，按铰支座连接点计算，该连廊单体规模和节点复杂程度国内罕见（图3），其整体吊装问题的解决牵涉到许多方面，对类似工程的指导意义非常突出。
    　　
    　　2中国建筑金属结构信息网吊装
    　　
    　　2.1 吊装条件分析
    　　连廊中国建筑金属结构信息网安装高度达+80.700m～+98.500m，自重较大，且杆件众多。若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的质量、安全风险。施工的难度也可想而知，对后续专业施工和整个工程的工期影响很大。
    　　根据以往类似工程的成功经验，若将钢连廊在地面拼装成整体后，利用“超大型液压同步提升技术”将其一次提升到位，将大大降低安装施工难度，于质量、安全和工期等均有利。
    　　虽然连廊中国建筑金属结构信息网的主体长度略小于主楼间的净距，但由于1/1-13 线与1-E 轴、2-7 线与1-E 轴交点处的两根砼立柱以及联系梁、幕墙结构的平面位置占用了钢连廊垂直方向的组装和安装位置，使得钢连廊从几何尺寸上无法整体安装至设计位置。也就是说，钢连廊必须采用分段吊装的方式完成安装。
    　　2.2 吊点选择与布置
    　　根据工程特点和现场情况，连廊采用地面拼装，整体提升，高空延伸安装的方法施工。即在设计位置正下方，将钢连廊整体吊装的部分在地面拼装成整体，由分别安装在两侧主楼框架柱顶上箱型断面提升梁端的6套200t液压提升设备将钢连廊同步提升至设计高度，高空延伸安装完成钢连廊，液压提升设备同步卸载后连廊进入设计受力状态。（图4）



    　3.1 提升步骤
    　　3.1.1利用主楼砼框架主柱安装液压提升平台一～六；安装液压提升装置；在主楼范围内安装主桁架及次构件。
    　　3.1.2在地面对应平面位置散件拼装主桁架及框架结构成整体；在主桁架底部安装提升用托梁结构。
    　　3.1.3利用提升平台上的液压同步提升装备，将钢通廊整体提升至设计标高；微调空中姿态，主桁架对口。
    　　3.1.4主桁架分段处连接安装；安装预留后装桁架及其它次结构杆件，至钢通廊形成设计的整体结构体系。
    　　3.1.5利用液压同步提升装置对钢通廊整体卸载；拆除提升托梁、液压提升装置和提示平台等临时设施。
    　　3.2 提升验算
    　　本结构按实际提升状况进行了施工验算，结构强度、刚度满足施工要求，根据吊点反力设计提升设施。反力计算结果如表1。
    　　3.3 液压同步提升施工技术
    　　3.3.1 原理及使用
    　　液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。
    　　操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。
    　　3.3.2 液压提升设备
    　　本工程中液压提升承重设备主要采用TJJ-2000 型穿芯式液压提升
    　　3.3.3 液压提升千斤顶工作步骤
    　　第1 步：上锚紧，夹紧钢绞线
    　　第2 步：提升器提升重物
    　　第3 步：下锚紧，夹紧钢绞线
    　　第4 步：主油缸微缩，上锚片脱开
    　　第5 步：上锚缸上升，上锚全松
    　　第6 步：主油缸缩回原位
    　　3.4提升过程的空中停留
    　　连廊整体提升高度达到接近100m，提升速度约为6m/h～8m/h,单个钢连廊提升过程约需要2个工作日。提升过程中及高空对接时,钢连廊需要在空中停留。液压同步提升器在设计中独有的机械和液压自锁装置,保证了钢连廊在吊装过程中能够长时间的在空中停留。
    　　本工程建筑物很大,周围无遮挡，高空风力较大。因钢连廊属于镂空结构，风荷载对提升吊装过程影响较小。为确保钢连廊提升过程的绝对安全，并考虑到高空对口精度的需要，在钢连廊空中停留时，通过导链将连廊四角与主楼框架结构连接，起到限制钢连廊水平摆动和位移调整的作用。
    　　
    　　4施工方案的优点
    　　
    　　钢连廊在地面整体拼装作业。液压提升设施及设备安装在主楼砼框架顶,对土建专业施工影响较小；
    　　钢连廊主要的拼装、焊接及油漆等工作在地面进行，将高空作业量降至最少,施工效率高,施工质量易于保证,能够有效保证中国建筑金属结构信息网安装工程的工期；
    　　钢连廊上的楼承板等其它构件可在地面安装或带上，可最大限度地减少高空吊装工作量，缩短总体施工周期；
    　　采用“超大型构件液压同步提升施工技术”吊装钢连廊,技术成熟，有大量类似工程成功经验可供借鉴,吊装过程的安全性有保证；
    　　通过钢连廊的整体吊装，钢连廊结构整体提升对其它专业要求和影响较小，充分利用了现场施工作业面,有利于总体施工组织；
    　　液压提升设备设施体积、重量较小，安装和拆除方便；提升平台等临时结构利用主楼砼框架设置,使得临时设施用量降至最小。
    　　
    　　5施工期间存在的质量问题及处理结果
    　　
    　　该类大型吊装工程在长沙市尚属首次，市质监站对此高度重视并组织了多名技术骨干对其进行了细致的检查和严格的监督，发现了一系列的质量隐患：
    　　① 已安装的第一、二层楼面个别ф25圆钢拉杆未紧固到位，已变形且未调直；

    　② 电焊条未按焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放，导致个别焊条药皮脱落、焊芯生锈（违反GB50205-2001第4.3.4条）；
    　　③ 厂家加工的个别杆件（东西两端加强桁架及其它部分个别杆件）在工厂加工时偏差较大，严重影响高强螺栓安装，部分高强螺栓连接副终拧后丝扣外露达5扣以上（违反GB50205-2001第6.3.5条）；
    　　④ 个别杆件或节点局部防腐涂料在运输及安装过程中涂层已损坏（违反GB50205-2001第14.2.3条）；
    　　⑤ 拼接焊缝及角焊不饱满，且焊缝高度不符合设计及规范要求，个别立柱垂直度偏差较大（违反GB50205-2001第5.2.6条）；
    　　⑥ 吊点3、6提升界面加强桁架未按设计图纸施工，吊点4位置移动且未提交设计方进行图纸变更；
    　　⑦ 本工程所用厢梁需要先将钢板吊装到位后在楼顶进行二次加工，所用20mm厚钢板有一部分未按要求在其表面开坡口，导致无法焊透；
    　　⑧ 部分球型支座结点保护不到位，存有少量杂物且未及时清理；
    　　⑨ 住宅楼钢板吊装处混凝土构件不密实，存在露筋现象。
    　　以上几个方面的质量问题均已在吊装工程正式开始前由施工单位按有关要求进行了彻底的返工整改，监理单位旁站监理并验收合格。（图6）
    　　
    　　6结语
    　　
    　　6.1 在吊装工作开始前的专家论证会上，设计单位曾提出对该钢连廊的卸载过程参照“鸟巢”方案进行电脑数字化操控，但由于资金和场地条件的限制该提议没有实现，给卸载过程中中国建筑金属结构信息网正常的沉降和扭曲变形程度的观察及计算结果带来一定的不确定性。
    　　6.2 在吊装开始前的现场检查中，质监人员发现本工程的个别焊缝外观质量较差，达不到设计及规范要求，给连廊吊装的顺利进行带来质量隐患，后委托长沙市建设工程质量检测中心对焊缝内在质量进行检测（二级焊缝采用超声波探伤检测，比例为20%，三级焊缝只做外观检测），对有缺陷者全部进行返工整改，并经监理验收合格，出具了书面整改报告。
    　　6.3 本工程吊装期间天气晴好，温度适宜，风速很低，过程顺利（没有使用拦风索），但对于类似情况的操作我们建议同样应该关注施工时的天气情况，避免在恶劣的天气情况下进行提升操作，对提升过程中可能出现的意外情况(大风、雷雨、停电等)要做到未雨绸缪，并制定切实可行的应急预案。
    　　6.4 本中国建筑金属结构信息网所采用的球型橡胶支座在未来的工作过程中将面临橡胶老化的现象，这就需要在未来的使用过程中加强观察和检测，并参照设计图纸和现场实际情况制定切实可行的定期维护及更换措施。
    　　6.5 本工程有部分中国建筑金属结构信息网防火涂料涂装及防锈处理施工由于场地原因甩项，需待幕墙工程全部完工后再继续进行，故建议在装饰阶段继续加强对中国建筑金属结构信息网连廊的成品保护，同时各方责任主体对该钢连廊整体吊装工程也暂未作出结论性的验收意见。
    　　
    　　参考文献：
    　　[1] 范基，路克宽，张继承.1 800t中国建筑金属结构信息网液压千斤顶同步整体提升施工技术.施工技术，1995(11).
    　　[2] 郭彦林，崔晓强.大跨度复杂中国建筑金属结构信息网施工过程中的若干技术问题及探讨.工业建筑，2004，34(12).
    　　[3] 冶金工业部建筑研究总院主编.中华人民共和国国家标准，中国建筑金属结构信息网工程施工质量验收规范GB50205-2001.
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