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液壓整體提升技術在北辰區行政中心工程的應用

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：隨著鋼結構工程施工技術的不斷發展，鋼結構工程的吊裝技術也得到了不斷進步，其中整體提升施工技術以效率高，工期短，成本低而得到了廣泛應用。本文介紹了天津市北辰區行政許可服務中心及檔案館鋼連廊整體提升施工技術。
    關鍵詞：鋼桁架；整體提升；同步控制

    一. 工程概況
    天津市北辰區行政許可服務中心及檔案館工程位于天津市北辰區文化中心以北，建筑面積44848m2，地下1層，地上17層，建筑高度96.4m，框架剪力墻結構。鋼結構工程主要包括勁型鋼骨柱、鋼骨梁以及空中連廊鋼桁架。鋼連廊位于兩建筑之間，鋼連廊頂部標高為75.5m，底部標高為67.34m，下至標高為25.8m的六層裙樓樓頂之間無建筑結構。鋼連廊長度28.245m，寬度7.3m，高度8.16m，重量60t，上下兩端通過8只抗震支座與結構上牛腿（標高72.78m）、下牛腿（標高66.92m）連接（下牛腿伸出長度大于上牛腿）。空中鋼連廊的安裝是該工程的難點與重點。建筑結構參見圖1、圖2。

    該工程空中連廊采用H型鋼組合焊接而成，整體由兩榀立面桁架和桁架上下弦之間的水平及斜撐組成，整體斷面成箱型。桁架上下弦采用H300*300*10*15型鋼；桁架垂直支撐、桁架間水平支撐采用H250*270*6*10型鋼；桁架斜腹桿與桁架間水平斜撐采用H270*200*6*12型鋼。其結構參見圖3。


    二．施工技術的選擇
    根據本工程的特點，我們采用鋼桁架在六層樓頂先拼裝完成后再整體提升至設計位置的安裝方法。采用整體提升施工技術，既減少了施工臨時措施，降低了施工成本，又解決了與土建重疊交叉作業問題，縮短了施工工期，經濟價值和社會效益尤為顯著。鋼桁架在六層樓頂拼裝便于測量和質量控制，施工作業安全風險小，對環境污染小，同時避免了鋼桁架的局部桿件受力不均而損壞的現象；就位控制準確，且提升過程受自然環境的影響較小。

    三．整體提升施工技術
    1．結構分段
    據現場情況，在結構上牛腿的正上方布置提升用的措施牛腿，在同側相臨的兩個措施牛腿間用□200*150*10的方鋼管進行加強連接；以上牛腿端部為線，將連廊鋼架分解成為提升段與后裝段，同時將下牛腿長出部分也作為后裝段，以保證連廊提升過程中無障礙物阻擋。
    結構分段如圖4所示，后裝構件待連廊整體提升就位后，利用塔吊依次安裝。后裝桿件的順序由下向上，依次為下牛腿后裝段→連廊下弦后裝段→下弦平面后裝段→立面斜撐與連廊上弦后裝段→連廊上弦支撐架與水平后裝段。
    同時對連廊整體提升段進行計算機模擬分析圖5。荷載條件：
    屋面恒荷載: a.雙層彩色壓型鋼板（夾保溫層）0.20KN/m2
    b.屋面檁條及支撐系統 0.15KN/m2
    c.吊頂 0.20KN/m2
    d.鋼結構自重
    計算時，忽略結構上的活載，風荷載以及雪荷載；恒載為0.55*200=11ton，鋼結構自重為44ton；總重量為55ton。結構滿足要求


    2．提升上錨點設置
    提升牛腿采用Ⅱ1000*550*20*40的雙腹板H型鋼，共計4只，安裝標高為78.9m,并在其上下翼緣的雙腹板中間位置開120mm的同心圓孔，作為提升系統的上錨點。提升措施牛腿伸出建筑2135mm，同心孔距建筑邊1835mm。以單只牛腿受力49噸進行演算。牛腿焊縫強度的校核驗算：結果滿足要求。同時利用計算機進行受力模擬分析，如圖6

    3．提升下錨點的設置
    下錨點設在桁架的四個角部上方，與上弦桿進行焊接，下錨點錨具采用提升專用防松工具錨。每個下錨點對應桁架位置處設置一個提升吊點。（圖7，圖8）

    4．液壓穿心千斤頂與鋼絞線的選擇
    本工程采用4臺TSD1050-200型100t液壓穿心千斤頂，分別設在標高為78.900m處的4個措施鋼牛腿上。中間分別穿3根1860鋼絞線（Φ15.2mm），兩端有主動錨具，利用鍥形錨片的逆向運動自鎖性，卡緊鋼絞線向上提升，提升速度控制在3-5m/h。

    ⑶ 鋼絞線安全性能
    單根鋼絞線的設計值為25.8ton，為了保證提升過程中的安全系數，采用3根1860鋼絞線（Φ15.2mm），其設計值為77.4ton，若按正常設計15ton考慮，其安全系數為5.16。
    5．鋼桁架整體提升
    ⑴ 結構加強
    對連廊結構整體提升段進行局部加強，保證連廊提升點處的強度。加強措施采用H200x100x5.5x8 的H型鋼，將提升段的兩段做封閉處理，并用措施型鋼將后裝段部位臨時加固。見圖9。

    ⑵ 提升步驟：
    ① 安裝下牛腿、上牛腿、措施牛腿；拼裝桁架提升部分；提升設備、下錨點及臨時斜撐安裝。同時安裝抗震支座，暫不就位。
    ②提升桁架。下牛腿（下牛腿后裝段）用倒鏈吊在連郎桁架下弦，連廊提升到比設計位置高0.5m處懸停一段時間，此時，穿心千斤頂導向錨、上錨、下錨（安全錨）必須同時錨緊。
    ③提升至相應位置，安裝下牛腿后裝段，并將支座水平推至設計位置。
    ④繼續提升超過桁架就位標高500mm，安裝鋼連廊兩端部分后裝桿件。
    ⑤桁架回落就位。
    鋼連廊提升就位后，下弦與支座進行四周圍焊，東側安裝4個規格為1200*1070*420mm的固定端支座，西側安裝4個規格為1160*700*420mm的自由端支座。支座安裝在牛腿上，并進行四周圍焊。鋼連廊兩端與建筑結構之間的連接縫用石棉網處理。
    6．整體提升過程應急措施

    ⑶ 鋼絞線的更換方案
    ①將其他鋼絞線鎖死，將損壞的鋼絞線從中間割斷，斷開處打磨；
    ②將斷開的鋼絞線分別從提升油缸中和地錨中抽出；
    ③準備1根新的鋼絞線，從提升油缸頂部穿入，經過導向錨、上錨和下錨，將鋼絞線的另一端穿入地錨，張緊該鋼絞線。
    7．提升過程的質量控制措施
    ⑴提升設備的同步控制
    ①確定1號提升點為主控點，其余3個點均以此點為基準調整，保證其同步性；
    ②在穿心千斤頂上支撐架上放置油缸行程標尺，監測油缸每次伸缸速度及位置，從而保證在每個油缸行程內保證各提升點的同步。
    ③ 油泵控制人員同時接收主控人員指令，同時開始伸缸操作，每隔30mm向主控人員報告油缸位置，主控人員根據各點提升位置，給出等待、加速、減速等操作指令，油泵控制人員根據指令及時調整。
    ④ 當各提升點提升到油缸指定出缸高度時，立即停止伸缸，等4個點都伸缸到指定位置后，再根據主控人員指令進行縮缸操作，縮缸到初始位置，向主控人員報告油缸狀態，并停止操作等待主控人員下一命令。
    ⑵ 被提升結構的光學儀器監測
    每隔2-3m用水準儀對整個被提升桁架上的指定點進行測量，并將測量結果反饋給主控人員，主控人員根據反饋結果對整個結構進行找平，找平的基準點仍然為1號提升點。（圖10）
    本工程共計進行了248個提升行程，油缸最大出缸行程為20cm,本工程每個行程定為17cm，并在千斤頂上用紅油漆標明。
    ⑷ 控制指標
    提升過程中，以各提升點的位移差值作為關鍵的控制指標。提升點1、2之間的位移差控制在3cm以內，提升點2、3之間的位移差控制在8cm以內。
    ⑸ 提升通道的垂直度保證
    本工程被提升的桁架部分兩端距東、西樓各50mm。提升錢利用激光垂直儀在桁架端部向上投射激光束，安排施工人員進行觀測，如果發現障礙物立即安排人員清理，確保桁架提升暢通無阻。

    8、提升過程的安全防護措施
    ⑴在桁架整體提升范圍內設置警戒區域，用隔離帶作為警戒線，并張貼警示標識。另外夜間派4個人員通宵值班，東、西樓頂各2人值班。
    ⑵提升平臺搭設欄桿，滿鋪跳板，欄桿四周掛安全網及密目網。沿提升平臺拉桿兩側搭設扶手欄桿，底部搭設橫桿，鋪設跳板作為上下通道，跳板上釘木條作為防滑措施。（圖11）
    ⑶提前對現場提升設備故障、天氣變化、停電、人員傷亡等突發性事件制定詳細的施工應急預案，做到未雨綢繆。
    ⑷提升過程懸停安全措施
    ①提升千斤頂的導向錨、上錨、下錨（安全錨）三個錨具全部夾緊，導向錨在提升時起到導向作用；在懸停時，導向錨錨緊，起到安全鎖的作用。使穿心千斤頂處于無伸缸狀態。
    ②提升中間階段的懸停時，用倒鏈將桁架兩端部上下節點與周圍結構進行臨時固定。
    ③進行電焊、氣割操作時，雙線到位。用石棉布包裹鋼絞線以防止電焊、氣割對鋼絞線的損傷。
    ④搭設穿心千斤頂防護架并蓋上彩條布以防雨。

    四、結束語
    天津市北辰區行政許可服務中心及檔案館鋼連廊整體提升施工技術，克服了施工現場交叉作業，惡劣天氣等各種不利因素，縮短了施工工期，降低了施工成本，為整個工程的順利竣工提供了充分保障，取得了良好的經濟價值和社會效益。
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