大跨度漂浮办公室整体提升施工工艺

邱国军

（湖南广播影视集团有限公司，长沙410000）

1 引言

近年来，随着静力学理论体系的发展和轧制钢材工艺的提升，越来越多的大跨度漂浮钢结构建筑物涌现出来，不但给人们带来更加美的视觉感受，结构造型新颖，雄伟壮观及现代感强，往往成为当地标志性建筑。从某种程度上来说，大跨度漂浮钢结构建筑物的建设水平，成了衡量一个地方城市建筑水平的重要评判标准之一。国内闻名遐迩的东莞国际会展中心、澳门观光塔、广州新体育馆等，都是这种大跨度钢结构的成功应用，不但满足了使用功能，还成功吸引了不少游客的目光[1]。因此，建设大跨度漂浮钢结构建筑物，对于提升一个城市的知名度，具有重要意义。

大跨度漂浮办公室是近年来新兴的一种建筑结构形式，主要包括框架梁柱结构、桁架屋盖结构和大跨度钢梁，依靠框架梁柱结构实现支撑。这种办公室设计方法具有大跨度漂浮钢结构建筑物的优点，同时还能够节约建设成本。这种办公室在建设过程中不但需要考虑到自身结构的稳定性，还要兼顾到与下部混凝土部分的连接方式，因此，具有一定的施工难度[2]。本文结合某省广播电视台节目生产基地及配套设施建设项目工程，重点探讨分析了该工程中大跨度钢结构漂浮办公室整体提升的施工技术措施，以期为类似工程项目提供借鉴和指导。

2 项目概况及工程特点

2.1 项目概况

某省广播电视台节目生产基地及配套设施建设项目工程占地约7.3×104m2，建设规模为2.2×105m2，主体为钢框架结构，用钢总量多达到40 000t。工程建成后将是一个集大型演艺活动、影视节目生产、艺术展览、创意工坊、观众参观通道等功能于一体的现代化“环球梦工厂”式的节目生产基地，也是当地的文化地标。该工程依山势而建，地下室为群体，地上为7 个建筑单体，漂浮办公室位于整个地势的东侧最高处，地下4 层，地上9 层，漂浮办公整体结构长154m，宽64.4m，采用巨型空腹式桁架结构，楼层结构由10 个纯钢核心筒支撑，四周最大悬挑11.9m。钢梁截面均为H 型，钢梁材质Q345B 的最大截面为1 000mm×400mm×24mm×36mm，材质Q390GJB 的最大截面为1 000mm×500mm×40mm×60mm。梁上钢柱的截面分为箱型和H 型2 类，箱型截面最大尺寸为700mm×700mm×60mm×60mm，材质为Q390GJB；H 型截面最大尺寸为600mm×400mm×30mm×40mm。梁下斜向支撑截面为600mm×400mm×15mm×25mm，材质为Q345B；飘浮办公区结构采用钢筋桁架楼层板，楼板厚度为120mm。支撑漂浮办公室楼层的为2 列共10 个钢支撑筒，钢筒主要作为电梯及楼梯通道，从下部结构中伸出穿过上部漂浮办公室楼层结构。钢筒钢结构包括钢梁、钢柱和斜支撑。其中钢梁为H 型截面600mm×400mm×12mm×20mm，材质为Q345B；钢柱为箱型截面，箱型截面为800mm×800mm×30mm×30mm，材质为Q390B。

2.2 工程特点

工程特点包括：（1）漂浮办公室（A～K 轴）钢梁最大跨度33.6m、单根最重20t，离下部3 层楼面高达26.9m，分段吊装的可操作性和经济性难以保证；（2）漂浮办公室（A～K 轴）所需钢材量较大，重达2 000 多吨，且钢材型号广，因此，高空钢梁柱焊接质量、施工安全均难以保证；（3）该项目施工要求较高，在该省内这种大跨度漂浮办公室属首例，因此，既没有现成的施工经验可以借鉴，又需要尽全力建设好，以给后续类似工程提供指导。

3 施工机械设备选择

经过对漂浮办公（A～K 轴）钢结构的分析和计算，两侧布置2 台TC7052（臂长70m）的固定式塔吊作为吊装构件在3 层楼面拼装，采用22 台提液压升器（6 台75t，14 台180t，2 台405t）整体提升。

4 整体提升施工工艺概述

经过现场分析，确定本工程漂浮办公室（A～K 轴）整体结构在下部3 层楼面上进行组拼后，采用液压提升器整体提升到位。

具体施工步骤为：悬浮办公室A～K 轴钢结构位于3 层楼面整体拼装；安装筒体之间主梁（3 层柱顶铺设H 型钢拼装胎架）→安装筒体主梁之间次梁→安装筒体之间2 层主梁和次梁→安装底层外侧悬挑主梁及部分立柱→（悬挑构件超出楼板范围2.8m，部分大跨度外边梁分段吊装，需搭设悬挑三角支架）→安装底层外侧悬挑主梁间次构件→安装底层外侧悬挑2 层钢构件→安装2 层竖向构件→安装3 层主梁和次梁；漂浮办公室A～K 轴提升单元拼装完成→在钢结构筒体角柱柱顶安装22 个液压千斤顶提升器，并安装加固工装，准备提升→提升单元提起200mm 进行整体试提升，并静置24h 进行钢结构安全性能检测→通过试提升确定结构安全性后，整体结构进行正式提升→整体结构提升就位→拆除部分水平向加固工装，部分次梁进行补杆安装→待整体结构和筒体补杆焊接完成后，拆除临时加固工装，并进行卸载，卸载完成后拆除提升器。

5 整体提升施工保证措施

整体提升施工保证措施包括：

1）以结构设计图纸为基础建立有限元计算模型，进行安装过程仿真分析。结论：根据漂浮办公室A～K 轴钢结构拼装和提升过程有限元分析结果，结构拼装过程中最大竖向位移为2.65mm，提升就位后结构最大竖向位移为23.14mm（一次成型计算结果为11.64mm），结构外侧悬挑长度为11 900mm，挠跨比为23.14/11 900=1/514（悬挑端构件安装时考虑安装起拱10mm），安装过程最大杆件应力比为0.18（一次成型计算结果为0.18），因结构整体变形值和杆件应力比值均较小，该安装过程是安全的。

2）液压同步提升施工技术采用传感监测和计算机集中控制，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。

3）用于本工程的液压同步提升系统设备采用CAN 总线控制以及从主控制器到液压提升器的3 级控制，实现了对系统中每一个液压提升器的独立实时监控和调整，从而使得液压同步提升过程的同步控制精度更高，更加及时、可控和安全。

4）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。

5）通过计算机人机界面的操作，可以实现自动控制、顺控（单行程动作）、手动控制以及单台提升器的点动操作，从而达到钢结构提升安装工艺中所需要的同步提升、空中姿态调整、单点毫米级微调。

6 结语

通过以上施工措施，该省广播电视台节目生产基地及配套设施建设项目的漂浮办公室（A～K 轴）整体提升顺利完成，各种力学性质和建设标准均达到了设计要求。因此，本文所论述的施工工艺，具有一定的科学性和合理性。通过本文的研究，可以为类似工程项目的施工奠定基础。