整体提升工艺在既有建筑新增钢结构施工中的应用

2021-08-06严凤英

建筑施工 2021年3期

严凤英

上海市机械施工集团有限公司上海 200072

随着城市的发展，许多具有历史价值的老建筑内部构造已不能满足当代人的使用需求，城市出现了越来越多的老建筑改造项目。其中将老厂房改造成剧场的项目，既保留了老建筑外形的人文情怀，又为老建筑赋予了新的功能。但在此类改造项目中，因剧院的空间要求高，必须充分利用保留建筑内有限的所有空间。而原建筑屋盖系统不足以满足舞台设备荷载需求，需在保留建筑屋盖下方新增顶盖，用以安装舞台设备。

新增的钢结构顶盖与保留建筑整体形状相同，且新、老结构净距极小，仅满足抗震要求，以此确保内部空间最大化，因而新增钢结构顶盖的施工难度更大。为了完成这一特殊、复杂的施工，需深入研究新、老结构相互位置关系，制定一套合理、有效的施工方案[1-2]，从而减少施工成本，缩短施工工期。

1 工程概况

梦想巨蛋改建工程位于上海外滩西岸原标志性的水泥加工厂基地中，将原石灰石预均化库改建成剧院，保留了原石灰石预均化库混凝土框架、肋环式钢结构网壳，内部新增钢框架结构。新增的穹顶钢屋盖与保留的屋盖钢结构同为球面体。保留建筑的直径为88.0 m，新增钢结构穹顶屋盖的直径为60.8 m，新、老结构圆心为同一点。保留建筑屋盖圆心处钢梁底部标高为26.479 m，新增屋盖圆心处钢梁顶标高为25.483 m，两者之间净距不足1 m，且此处为新老结构相离最远处。

新、老结构最近距离为0.2 m，位于钢柱顶部。新增钢结构施工前已拆除保留结构的屋面板和外墙。梦想巨蛋结构概况如图1所示。

图1 梦想巨蛋结构概况

根据相关鉴定报告，原石灰石预均化库屋面采用肋环式钢结构网壳，肋梁采用H型钢，环梁和肋梁之间的支撑杆采用圆形钢管，屋面檩条采用热轧轻型工字钢。屋面肋梁与环梁之间的连接方式为刚接，肋梁与支撑柱之间、撑杆与梁之间的连接方式为铰接，檩条与钢梁之间设置隅撑，檩条之间设置拉条。保留屋盖结构部分的钢材材料为A3或AY3。保留屋盖钢结构如图2所示。

图2 保留屋盖钢结构平面示意

新、老结构采用同一轴网，根据设计提供图纸，新屋面结构主梁和保留屋盖结构主梁中心线与轴线重合，新增屋盖钢结构如图3所示。

图3 新增钢结构情况平面示意

因保留屋盖结构存在结构沉降和偏移，按设计提供的定位圆心和轴网测量所得，和实际保留屋盖主梁中心线与轴线存在偏差。

2 初步安装方案设想

2.1 常规钢结构施工方案分析

根据传统钢结构施工工艺，梦想巨蛋穹顶钢屋盖可分块或分段吊装，分段处架设临时支撑，采用起重设备进行吊装。因既有建筑保留了屋盖钢结构和檩条，若将起重设备设置在跨外进行吊装，则每次吊装吊钩均需穿越保留的屋盖，吊装难度大，且容易破坏既有建筑。又因既有建筑为直径88 m的圆形穹顶框架结构，使用跨外设备吊装非常不经济。

若选用起重设备设置在既有建筑内进行吊装时，因新、老结构净距为200～1 000 mm，常规吊装设备无法满足起吊有效高度的要求。

2.2 常规原有建筑内钢结构施工方案分析

因常规钢结构施工工艺无法满足此项目施工，转而采用既有建筑钢结构施工的常规做法，考虑选用小型汽车吊在保留建筑内施工，此建筑若使用25 t汽车吊将大臂自保留屋盖空隙处伸出，再将吊钩放下进行吊装，则对既有建筑保护措施要求高，且对现场施工的安全监控要求也很高。同时分段处需架设临时支撑，因保留建筑内空间有限，要确保临时支撑布置空间、汽车吊行驶和停机空间位置、构件水平运输空间、吊装顺序和最后安装构件的空间位置，经过综合考虑，梦想巨蛋既有建筑内施工空间不足，无法采用25 t汽车吊直接吊装。

2.3 整体提升施工方案分析

因常规的钢结构吊装方案均不能满足此改建项目钢结构施工，最后考虑采用提升方案。本项目新增钢结构屋盖四周与18个钢立柱连接，经过对提升点的位置选择、提升支架的设计和位置选择、提升架的安装工艺等进行综合分析，提升的备选方案包括：6点提升、9点提升、18点提升和伞形提升。再经过提升模拟计算和分析，最终采取在钢立柱顶部设置18个提升点，采用整个屋盖18点同步提升的施工工艺。

3 提升架体的设置

提升装置设置在新建内圈18根钢柱顶部的位置，钢柱顶部与既有建筑钢屋盖净距约为200 mm，且新、老建筑主梁为同轴线，因此新建结构钢柱位于保留屋盖主梁正下方，无法在钢柱顶设置提升架。考虑到既有建筑屋盖的结构形式，将提升架设置为格构式，中间空出区域供老结构穿越提升架内部。整个提升架由多个杆件组成，在钢柱完成安装后，分块安装就位。

大屋面主梁间设置HM 550 mm×300 mm型钢提升梁，既作为设置提升点用，又能加强大屋面的结构稳定。千斤顶动力机构的下方设置在提升梁底部的提升牛腿上，提升梁与大屋面主梁刚接（图4～图6）。