巨型天窗分单元提升技术

2015-09-20

建筑施工 2015年11期

中建八局钢结构工程公司上海 200125

1 概述

上海世纪汇广场项目巨型天窗位于裙房4～5层，主要钢结构由中心天窗区域钢结构及周边大型钢梁组成，总用钢量约为1 948 t。其中，中心天窗区域钢结构质量约为269 t，跨度约为26 m；周边大型钢梁最大质量为110 t，最大跨度为38.30 m，共9根。为避免一次性投入过多的提升设备，降低施工难度，使工艺简单化，精度更容易控制，本工程采用分单元提升就位技术，即1#区域和3#区域钢梁先于2#区域中心天窗提升，在1#区域和3#区域钢梁提升完毕并将下方托梁安装完毕之后，开始提升2#区域中心天窗（图1）。

图1 天窗区域钢结构平面布置

2 施工工艺

2.1 工艺原理

根据天窗自身结构特点及提升设备布置情况，在提升设备的工况范围内合理划分提升单元，然后分步将各单元构件倒运至拼装位置，在地面拼装完成后，通过提升设备将各单元提升至安装位置。

2.2 单元划分

天窗区域钢结构共分为3个提升分块。1#区域（分块1）由5根钢梁组成，钢梁长度在33～40 m之间，单根钢梁最大质量为110.50 t，总质量约320 t。3#区域（分块3）由4根钢梁组成，钢梁长度在28～36 m之间，单根钢梁最大质量为109 t，总质量约245 t。2#中心天窗区域（分块2）为三角形天窗结构，总质量约270 t[1,2]。

3 方案设计

3.1 上部提升架设计

天窗区域钢结构提升施工以承托钢柱为支点，上部提升支架分别设置在钢柱、钢梁顶部，与承托钢柱、钢梁全熔透焊接连接，如图2所示。

图2 上部提升架示意

3.2 下部吊点设计

在钢梁上翼缘焊接吊耳结构，并在钢梁翼缘与腹板之间焊接加劲板，如图3所示。

3.3 贝雷支撑架设计

3.3.1 提升用贝雷支撑架设计

提升用贝雷支撑架由2组4片贝雷片和支撑架共同构成。4片贝雷片平行布置，间距200 mm，如图4所示。侧面采用600型支撑架进行连接，该支撑架在平面上连接并排的4片贝雷片，2组贝雷支撑架之间采用450型支撑架连接，贝雷支撑架相邻2节之间采用栓销连接。

图3 下部吊点示意

图4 600型连接支撑架及连接示意

根据受力情况，贝雷支撑架设计采用8片加强型，4片一组，组与组之间采用450型支撑架连接。

3.3.2 加固用贝雷支撑架设计

加固用贝雷支撑架分单组4片贝雷片和2组单片贝雷片2种。其中，4片贝雷片平行布置，间距200 mm，采用600型支撑架进行连接，搁置在中心天窗钢梁上方，采用10#槽钢焊接限位与天窗钢梁连接；2组单片贝雷片放置在4片贝雷片组成的支撑架上，采用10#槽钢焊接限位连接。

3.4 中心天窗加固设计

2#区域中心天窗采用整体提升，因中心天窗在提升时受力体系变形很大，根据提升计算分析，需用贝雷片对其进行加固（图5）。同时，TSD1与TSD2之间需用上下弦杆为φ89 mm×6 mm、腹杆为φ180 mm×10 mm的单片桁架加固（图6）。

图5 中心天窗加固示意

图6 加固桁架示意

4 提升流程

根据施工进度计划安排，在承托钢柱柱芯混凝土及其所在首层楼板浇筑完毕并达到强度后，开始钢结构的提升工作。1#区域和3#区域钢梁先于2#区域中心天窗提升，在1#区域和3#区域钢梁提升完毕并将下方托梁安装完毕后，开始提升2#区域中心天窗。1#区域和3#区域钢梁整体上分两步进行提升，首先同步独立提升1#～4#钢梁，然后在1#～4#钢梁上搭设贝雷架，通过设置在贝雷架上的油缸将5#～9#钢梁提升到位；2#区域中心天窗采用整体提升，因中心天窗在提升时受力体系变形较大，根据提升计算分析，需用贝雷片对其进行加固，同时，TSD1与TSD2之间需用单片桁架加固。

1#区域和3#区域上部提升结构为原有结构柱上设置提升支架和贝雷架上设置提升油缸，下部提升结构为大型钢梁顶部设置提升吊耳。其中，1#～4#钢梁提升时设置8个提升点，每个提升点设置1台1 000 kN油缸；5#～9#钢梁提升时设置10个提升点，每个提升点设置1台油缸。2#区域上部提升结构为悬挑的提升支架，设置在5层结构柱顶和已提升到位的钢梁上，布置6个提升点，每个提升点设置1台1 000 kN油缸[3,4]。