7809 空中华西村钢连廊整体提升技术--蔡金

空中华西村钢连廊整体提升技术中国建筑第二工程局有限公司中建钢构阳光惠州有限公司一、工程概况中国建筑第二工程局有限公司空中华西村工程位于素有“天下第一村”之称的江苏省华西村。该工程建设单位为华西村，工程结构设计单位为深圳电子设计院，施工总承包单位为中国建筑第二工程局有限公司，钢结构安装单位是中建二局深圳分公司。中国建筑第二工程局有限公司空中华西村大楼地下两层，地上72层，建筑总高为328米，建筑面积21.3万m2，钢结构安装量为2.8万吨。大楼为超高层钢——钢筋混凝土框筒结构。大楼犹如一颗明珠，建成后必将成为社会主义新农村的标志性建筑。中国建筑第二工程局有限公司本工程钢结构部分主要包括核心筒剪力墙内型钢柱、外围塔体结构的钢管柱、钢梁、外围塔体间每隔12层设置的三个空间连廊、裙房部分网架结构和顶部球体的桁架及网壳结构。中国建筑第二工程局有限公司裙房网架立面效果图中国建筑第二工程局有限公司裙房网架俯视效果图中国建筑第二工程局有限公司顶部球体效果图二、空中连廊结构介绍中国建筑第二工程局有限公司主体结构由中央核心筒和外围三个筒体结构组成。外围三个筒体每隔十二层由空中连廊将三个筒体连接在一起。一层三个连廊，共五层，总计十五个连廊。中国建筑第二工程局有限公司每个连廊由外侧弧形桁架、内侧弧形桁架、上下水平钢梁和钢梁间10mm厚钢板组成。连廊失高7.6m，外侧桁架弧形跨度32.6m，内侧桁架弧形跨度21.9m。连廊主要钢构件均为H型钢，截面形式为H700x500x30x35，H700x500x35x50，整个空中连廊重量约250吨左右。中国建筑第二工程局有限公司内侧桁架外侧桁架钢板主梁次梁三、空中连廊施工方案选择中国建筑第二工程局有限公司NONO方案一内外侧桁架分片吊装单片桁架重六、七十吨塔吊起重能力不足序号调查确认影响因素是否可行施工工艺方案二搭设支撑系统根据塔吊能力分段在安装位置散拼连廊层与层间隔50米距离远支撑系统工程量庞大，不经济重量大NOYES方案三高空悬挑分段拼装临时固定措施多弧形构件空中对接施工质量难以保证，安全风险太大序号调查确认影响因素是否可行施工工艺方案四下层楼面拼装液压系统整体提升结构承载结构承载满足连廊端部预留一段后装保证对接质量高空拼装焊接量大安全防护要求高空中对接四、空中连廊施工工艺中国建筑第二工程局有限公司根据连廊结构特点和现场施工情况，连廊采用厂内分段加工，现场楼面拼装，液压千斤顶系统整体提升的施工方法。1、钢构件在加工厂内分段加工，并进行预拼装；2、计算连廊垂直投影位置楼面承载力，设置拼装胎架，根据连廊坐标点测量拼装点位及轴线；3、将运至现场的单件构件用塔吊吊装至拼装胎架，根据控制点进行拼装焊接；中国建筑第二工程局有限公司4、待连廊两侧塔楼结构施工高出连廊就位层时，将在楼面上拼装好的连廊用液压千斤顶、钢绞线整体提升。5、连廊提升就位后安装两端剩余杆件；6、连廊安装焊接完成后，进行连廊卸载完成连廊钢结构施工；7、提升系统转移，准备下一榀连廊提升。中国建筑第二工程局有限公司五、连廊提升技术措施中国建筑第二工程局有限公司为保证空中连廊施工质量，针对本工程连廊提升的施工特点，综合考虑施工技术和经济性，主要采取的措施为：1、连廊提升千斤顶的支撑点直接设置在与连廊相连接的四根钢管柱牛腿上，利用原结构进行提升。中国建筑第二工程局有限公司2、连廊整体结构与两侧钢柱共有12个对接口，为保证提升后空中对接精度连廊内外侧桁架腹杆和上弦杆均预留一段在提升后安装。将12个对口变为4个，降低了安装难度，保证了施工质量。3、因连廊总计15个，需要提升15次，所以提升系统及其吊点均设计为装配式结构，可以循环利用。六、提升设备选择中国建筑第二工程局有限公司连廊最大重量为270吨，考虑连廊提升时需要增加支撑、加固杆件及其吊点的工装结构等重量，提升重量按照300吨考虑。根据连廊提升计算结果选择采用4台空心液压千斤顶：外侧每台千斤顶提升承载能力200t，千斤顶容量储备为200/100=2；内侧每台千斤顶提升承载能力100t，千斤顶容量储备为100/50=2；4台总承载能力为600t，总起重能力容量储备为600/300=2。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm，抗拉强度为1860N/mm2，破断拉力为260.7KN，伸长率在1％时的最小载荷221.5KN，每米重量为1.1Kg。七、连廊提升系统设计中国建筑第二工程局有限公司①提升点布置：空中连廊采用四点同步提升方式，提升点分别布置在连廊内外侧桁架与两侧钢柱相连的牛腿上。下吊点设置在连廊上弦内外侧桁架两端。②连廊提升平面布置中国建筑第二工程局有限公司③连廊提升立面布置中国建筑第二工程局有限公司内侧连廊立面③连廊提升立面布置中国建筑第二工程局有限公司外侧连廊立面④连廊提升加固为保证连廊在提升和拼装上层连廊过程中的整体刚度和保证提升变形在结构允许范围之内，在内外侧桁架之间加设了三道斜撑。中国建筑第二工程局有限公司八、连廊提升数值模拟中国建筑第二工程局有限公司¾针对空中连廊被提升结构及其提升支架、吊点系统采用有限元分析软件SAP2000进行提升结构的受力分析及其提升过程的数值模拟。分析了被提升桁架结构的应力比、变形，各吊点的反力；提升支架和吊点工装结构的受力情况。①楼面结构承载力第12层连廊在五层裙房顶板上进行拼装。因胎架主要受力点布置在下部结构钢管柱及其钢梁上部，经计算结构承载力满足。②下层连廊结构承载力24至60层连廊均在已安装就位的连廊上进行拼装。下层连廊承载力计算模型最大应力比为0.431，结构安全。③被提升结构数值模拟被提升结构模型连廊提升中构件应力比连廊最大应力比杆件为外侧桁架加固杆件，最大应力比为0.526，加固后满足提升要求。提升时连廊外侧桁架上弦轴向相对变形缩短0.6mm，下弦轴向相对变形伸长0.4mm。内侧桁架上弦轴向相对变形缩短0.2mm，下弦轴向相对变形伸长0.2mm。各提升点采用模拟实际钢绞线的支座形式，得到各提升点支座反力和位移。提升支架油缸钢绞线支座反力（kN）Z向位移（mm）1774.26.62774.36.63433.55.64433.05.6连廊支座反力及位移表运用ANSYS有限元分析软件对提升牛腿结构进行分析，④提升支架结构数值模拟模型外荷载及边界条件计算荷载：根据SAP2000计算的支座反力，模型的计算荷载取130吨，以面均布压力形式施加在油缸垫片上。风荷载取9吨，施加在提升梁的侧向面板上。由应力云图可知结构的最大应力是135.9MPa，位于提升牛腿下支架梁同钢柱固结的地方，考虑该处板材为Q345结构钢，满足强度要求。⑤下吊点工装结构数值模拟下吊点工装结构模型结构最大应力为277.4MPa，出现在上部吊耳受拉单元。满足强度要求。九、连廊提升过程控制中国建筑第二工程局有限公司1、连廊提升测量控制为保证提升就位连廊与牛腿对接准确，拼装时采用全站仪坐标为保证提升就位连廊与牛腿对接准确，拼装时采用全站仪坐标控制，在牛腿处使用激光铅垂仪将钢柱牛腿点投在拼装胎架端控制，在牛腿处使用激光铅垂仪将钢柱牛腿点投在拼装胎架端部，控制接口位置。部，控制接口位置。中国建筑第二工程局有限公司连廊提升过程中也需要进行测量控制。连廊拼装焊接连廊提升过程中也需要进行测量控制。连廊拼装焊接完成具备提升条件后，首先需要进行试提升。试提升时连完成具备提升条件后，首先需要进行试提升。试提升时连廊提升至离胎架约廊提升至离胎架约200200--300mm300mm位置后，静止位置后，静止33--44小时使各小时使各部位受力和变形稳定。待变形稳定后测量连廊各主要受力部位受力和变形稳定。待变形稳定后测量连廊各主要受力杆件尺寸变化情况和连廊整体尺寸变化、提升牛腿变化情杆件尺寸变化情况和连廊整体尺寸变化、提升牛腿变化情况，以确保在正常情况下进行连廊正式提升。况，以确保在正常情况下进行连廊正式提升。中国建筑第二工程局有限公司2、计算机同步控制连廊提升过程中必须保证四个提升点的提升速度和提连廊提升过程中必须保证四个提升点的提升速度和提升距离一致，以保证提升结构受力均匀不会产生较大变形升距离一致，以保证提升结构受力均匀不会产生较大变形。。提升距离主控计算机通过设定一个主令点，其他三个提升距离主控计算机通过设定一个主令点，其他三个为跟随点。根据用户要求预先设定跟随点与主令点的最大为跟随点。根据用户要求预先设定跟随点与主令点的最大高差为高差为10mm10mm，当高差大于，当高差大于10mm10mm时，控制系统会自动调时，控制系统会自动调节各点提升速度，减小各点高差，保证提升距离一致。节各点提升速度，减小各点高差，保证提升距离一致。中国建筑第二工程局有限公司十、连廊提升施工图片中国建筑第二工程局有限公司中国建筑第二工程局有限公司十一、连廊提升体会与总结中国建筑第二工程局有限公司本工程通过整体提升的施工工艺，顺利完成了空中连廊的安装。1、空中连廊采用采用楼面拼装，整体提升的施工工艺，保证了拼装弧度、起拱等精度要求。2、拼装、焊接施工作业均在楼面上完成，减小了高空作业风险，安全防护易于保障。中国建筑第二工程局有限公司3、下层连廊提升就位后即可开始上层连廊的拼装，施工进度较快。4、采用可装配式的提升系统，满足了15个连廊的多次提升，大大节约了措施成本，取得了很好的经济效果。中国建筑第二工程局有限公司谢谢大家！谢谢大家！