大跨度高空钢结构多连廊提升技术

刘 宁，钱建芳

（浙江宝业建设集团有限公司，浙江 绍兴 312000）

0 引言

随着我国建筑技术的不断发展，高层连廊越来越多地应用在建筑中，高层连廊朝着更高、跨度更大、更复杂的方向发展，相伴随地出现了新的结构形式、新技术、新设备、新工艺，对施工有着更高的要求［1-3］。本文以绍兴瑞丰银行大楼工程钢结构连廊为研究对象，详细阐述大跨度高空钢结构多连廊提升技术，重点对连廊分段拆分及预拼装施工模拟、提升吊点验算、全过程提升方案模拟、施工测量检测等关键技术进行研究，并给出了一套质量精度高、安全可靠的施工方法和措施，可为其他类似大跨度钢结构连廊安装提供参考。

1 工程概况

绍兴瑞丰银行大楼工程由南（15 层）、北（21 层）两栋塔楼构成，塔楼间采用钢连廊连接，总建筑面积 73 626.57 m2。南北塔楼间在 16 层、13 层、11 层、9 层、7 层、5 层、3 层共设大小 8 个钢连廊，其中：大连廊 2 榀，为空间桁架结构，宽 4.5 m，高 2.45 m，跨度 18 m，重约 71 t，最大安装高度为+73.5 m，分别设在④～⑤轴、⑧～⑨轴；小连廊共 6 榀，采用平面钢筋桁架组合楼承板结构，宽 4.5 m，跨度 22.5 m，重约 38 t，分别设置在④～⑤轴大连廊下 3～13 层（见图1）。连廊形式如图2～图7 所示。

图1 整体立面图

图2 大连廊结构立面图（单位：mm）

图3 大连廊结构平面图（单位：mm）

图4 大连廊三维示意图

图5 小连廊立面图（单位：mm）

图6 小连廊平面图（单位：mm）

图7 小连廊三维示意图

2 安装思路

项目共8榀连廊，最上一榀连廊的安装标高为+73.5 m，如果采用高空散装法施工，高空吊装、组拼、焊接工作量大，常规施工机械无法满足吊装要求。高空散装需搭设胎架，钢连廊自重大，胎架搭设困难，且存在很大的安全、质量风险，难于施工。

为降低施工难度，采用主体结构先行施工，钢连廊后吊装的施工方式。在南北塔楼主体结构施工完成后，在首层楼地面上进行钢连廊整体拼装，依次采用整体液压同步提升技术进行多连廊提升施工，不仅可节约工期、节省施工成本，并有利于施工质量、安全的管控。

大连廊提升时，利用连廊预先安装段及与其相接的主塔楼钢管混凝土柱作为提升平台，设置上吊点；在待提升的钢连廊上部横梁安装提升临时吊具作为下吊点，下吊点与上吊点位置上下对应，采用专用钢绞线连接，利用液压同步整体提升技术，将待提升钢连廊整体提升到位，同预先安装段焊接连接，大连廊安装完成（见图8）。

图8 大连廊提升立面示意图（单位：mm）

小连廊在大连廊提升就位后再提升。小连廊提升时，利用安装完成的大连廊作为小连廊提升平台。在大连廊上部横梁上设置上吊点，在小连廊上部横梁上安装提升临时吊具作为下吊点，下吊点与上吊点位置上下对应，采用专用钢绞线连接，利用液压同步整体提升技术，将待提升钢连廊整体提升到位，同预先安装段焊接连接，小连廊安装完成。提升过程中，按 13 层、11 层、9 层、7 层、5 层、3 层的顺序依次提升小连廊（见图9）。

图9 小连廊提升立面示意图

3 关键技术

3.1 连廊分段拆分及预拼装技术

连廊整体提升考虑高空对接、整体稳定及提升过程中避免构件碰撞干涉等，对连廊进行分段，分别分为支座预安装段、整体提升段，提升就位后，将提升段与支座预安装段焊接成整体（见图10）。大连廊端部斜杆在提升就位后安装，小连廊在与钢管混凝土柱连接部位拆分。

图10 大连廊分段图（单位：mm）

大连廊在其安装位置投影面正下方的地面上（标高为-0.1 m）拼装为整体。拼装时采用 14 mm 厚钢板对楼面拼装位置进行保护，选用 H 型钢 HM488 ×300×11×18 作为拼装胎架钢梁，拼装机械采用塔吊和 50 t 汽车吊，拼装胎架如图11 所示。

图11 大连廊拼装胎架（单位：mm）

小连廊在现场的指定位置完成拼装，再采用滑移方式牵引至其安装位置的投影面正下方标高-0.100 m 的首层楼面上，进行整体提升。

3.2 吊点设置及验算

大连廊提升，在主塔楼钢管混凝土柱上焊接预拼装段及立柱、斜撑杆、提升梁等支撑杆件形成吊装牛腿，组成提升平台（上吊点）。南北塔楼高度不同，提升平台结构设置不同。南塔楼提升平台斜撑杆、拉杆、立柱采用 H200×200×8×12，提升梁采用 B200×200 ×10，水平加固杆采用 P102×6 圆管，钢管混凝土柱上设置-30×1 200×1 200 的封板（见图12）。北塔楼提升平台斜撑杆、立柱采用 H200×200× 8×12，提升梁采用 B200×200×10，水平加固杆采用 P102×6 圆管，各杆件节点处设置 8 mm 厚加劲板。所有临时措施材质均为 Q345B。提升平台各杆件之间均采用焊接连接，焊缝均采用熔透焊缝（见图13）。

图12 南塔楼提升平台三维示意图

图13 北塔楼提升平台三维示意图

大连廊下吊点通过专用吊具与桁架上弦杆焊接连接，吊具材质为 Q345B，开孔板要求底面平整，吊具焊缝为一级焊缝，吊具与提升单元采用二级熔透焊缝（见图14）。

图14 下吊点设置

小连廊提升时，在大连廊上弦杆上架设提升梁，形成提升平台，提升梁与大连廊采用角焊缝焊接连接（见图15）。

图15 小连廊提升平台三维示意图

小连廊地面预拼装完成后，在小连廊下设置提升梁作为提升的下吊点（见图16）。

图16 小连廊下吊点三维示意图

提升梁采用 B200×200×10，材质为 Q345B。

3.3 提升结构验算

3.3.1 大连廊提升平台验算

采用结构分析软件 midas 对大连廊提升平台进行验算分析。大连廊提升平台设计时，考虑的荷载如下。

1）提升段自重D，自重乘动力系数 1.35，由软件自动计算。

2）提升荷载标准值L，为结构提升过程中传递到提升平台顶部的最大竖向荷载，根据施工过程分析计算结果，支撑架竖向荷载F=137.5 kN。

3）风荷载W，取十年一遇基本风压ω0=0.30 kN/m2，风压高度变化系数μz按 B 类场地根据提升高度取值，风振系数取βz=1.5，体形系数μs=1.92，风荷载折算为线荷载施加在平台构件上。提升平台验算模型如图17 所示。

图17 大连廊提升平台验算模型

在最不利荷载组合情况下，XY方向综合变形如图18 所示，最大水平变形为 1.46 mm；竖向变形如图19 所示，最大竖向位移为-2.26 mm。大连廊提升平台应力比云图如图20 所示，最大应力比为 0.23，满足承载力要求；屈曲分析如图21 所示，支撑架整体稳定安全系数达到 110，满足稳定承载力要求。

图18 水平方向（XY）变形云图（单位：mm）

图19 竖向（Z）变形云图（单位：mm）

图20 应力比云图

图21 屈曲分析图

3.3.2 大连廊下吊点验算

根据 GB 50017－2020《钢结构设计规范》规定，Q345 钢板厚度为 16 mm 时，其抗拉、抗压、抗弯强度设计值分别为 295 MPa，抗剪强度设计值为 170 MPa。单个吊具最大使用载荷为 45 t，每个提升器穿 2 根钢绞线。大连廊自重 71 t，共设 4 个吊点，每个吊点承担自重 17.75 t，经计算每个吊具承担的荷载为 33.6 t。开孔及底锚作用面积：吊具钢绞线开孔直径为 80 mm，底锚外径为 110 mm。环形接触面积A=4 476 mm2；挤压应力；两块侧板的拉应力为

采用结构分析软件 ansys 对下吊点进行受力分析。经验算，最大应力为 230 MPa（局部应力），最大变形为 0.2 mm。

3.3.3 小连廊提升验算

提升梁计算。按简支梁进行计算，每个提升梁承担的竖向荷载设计值约 38 t，经计算提升梁满足要求。

同理，被提升梁经计算满足要求。

4 液压提升技术

4.1 液压提升原理

本工程中液压提升设备采用 YS-SJ 型穿芯式液压千斤顶作为提升器，采用钢绞线作为提升承重索具，提升系统安全、可靠，安装使用方便。

钢绞线索具穿入提升器后，以楔型锚具与提升器相连。提升器内设有上锚具和下锚具，锚具具有单向自锁功能，非工作状态下，锚具处于放松状态，钢绞线可上下自由活动；工作状态下，锚具自动锁紧，钢绞线同锚具紧固锁定。液压提升原理如图22、图23 所示，液压提升一个流程，相当于提升器提升一个行程。当提升器周而复始动作时，被提升重物则逐步向上移动。

图22 液压提升原理

图23 液压提升工作原理示意图

4.2 计算机同步控制及传感检测系统

本工程中配置一套 YS-CS-01 型计算机同步控制及传感检测系统。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。

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三级控制，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，实时性更好。

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控制指令的发布。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，从而达到提升单元整体提升安装工艺中所需要的同步提升、空中姿态调整、单点毫米级微调等特殊要求（见图24）。

图24 液压同步提升计算机控制系统人机界面

5 连廊提升检测控制

因为连廊提升、安装受大气环境、矫正焊后变形等不确定因素的影响，拼装尺寸采取地面拼装尺寸与牛腿安装尺寸上下匹配为准，但连廊在提升过程中端部会发生微小的变形，为了满足连廊提升后对口合拢工作，需在连廊提升过程中对连廊的端部变形量进行实时监测。监测过程分为三个阶段，在连廊提升至 1 m 高度、提升至 30 m 高度、提升至安装高度时，分别测量连廊端部与预装段对口的尺寸。在每次监测结束后，将监测数据根据已有成果分析得出的变形规律及发展趋势等信息，以书面形式报相关部门研究处置，必要时重新调整预装段安装尺寸。

在提升过程中，应随时观测液压提升系统压力变化情况、吊点工作状态、连廊提升段的整体稳定性、钢绞线的垂直度、液压提升设备的同步性、支撑牛腿的可靠性等，务必做到认真检查，仔细观察，重点检查各种传感器及其导线。

6 注意事项

在施工前，对作业人员进行安全技术交底，详细讲解钢连廊整体提升工艺和施工方案。检查作业安全设施设备及安全措施，施工区域应设警戒线，警示标识，并派专人监护，非作业人员禁止进入。上吊点提升平台操作区域，应当设置符合安全标准的走道和防护栏杆，铺设安装、操作临时平台，可利用脚手架及跳板等搭设。

施工过程中应加强安全监控。吊装作业时，任何人员不得在起重构件、起重臂下或受力索具附近停留。提升过程中密切注意提升系统各设备的工作状态，对压力、荷载变化情况实时记录，如有异常情况及时报告现场负责人。

钢绞线作为钢连廊整体提升主要承重结构，应采取必要特殊保护，避免在提升安装、电焊和气割作业时发生损伤。

7 结语

瑞丰银行大楼工程大跨度高空钢结构连廊采用地面拼装、整体提升方法施工，克服了工期紧、连廊重量大、跨度大的难点，顺利实现准确提升就位，工程质量和施工安全得到了很好的保障。可为其他类似大跨度钢结构连廊安装参考。Q