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【钢结构·技术】超高层钢结构液压整体提升经验探索

本文转载自公众号重庆赛迪工程咨询有限公司

作者:陈华峰、蔡燕青、周炀、龚晓威

超高层建筑钢结构液压同步提升施工技术应用较少,本文通过对重庆来福士项目观景天桥钢结构整体提升的过程管理进行阐述,并对超高层钢结构提升技术作出经验总结与探索。

关键词:超高层钢结构 整体提升 经验总结

01

项目概况

重庆来福士广场项目位于朝天门,总建筑面积约1,13万平方米,由三层地下车库、六层商业裙楼和八栋超高层塔楼以及连接其中四个塔楼的三层高空中连廊组成,是集大型购物中心、高端住宅、办公楼、服务公寓和酒店为一体的城市总综合体项目。

观景天桥空中连廊建于T2、T3S、T4S、T5塔楼屋顶上,长300米,宽30米,高22.5米,顶标高+220.930米, 最大跨度54米,悬挑长度26.8米,离地高度193米,钢结构用量约 1.2 万吨。

02

工程部署

天桥包括主连桥和弧形玻璃幕墙屋顶,通过采用BIM技术进行了施工模拟,最终确定了采取高空分段合拢的施工工艺,共分为11个施工段。如右图

03

观景天桥提升系统——重难点问题探究

3.1系统提升过程精确度控制

由于塔楼支座之间的相对位置会受到塔楼变形、施工误差的影响,且提升系统整体分段较多,如何进行提升过程和合拢精度的控制是难点。

3.2系统提升过程稳定性控制

天桥跨接于4个塔楼的屋面,中跨净跨度33.5米,边跨净跨度40米,悬挑长度约20 米。提升系统受日照、风荷载等因素的影响,各个塔楼之间的相对位置会有微小的变化,且项目位于两江交汇处,提升段位于两栋塔楼之间,经过的穿堂风风力最高能达到五至六级,且总提升高度超过200米,如何确保提升施工过程的稳定性是工程难点。

3.3系统提升无明确参考文献

根据《重型结构和设备整体提升技术规范(GB51162-2016)》总则1.0.2,提升技术规范仅实用于提升重量不超过6000吨、提升高度不超过120米的工程。但本工程提升重量最大约1100吨,提升高度约190米,已远超过规范要求,也无统一验收规则作为参考依据,是本工程的一个难点。

04

观景天桥提升系统——重难点问题解决方案

由于提升系统超出规范要求,所以在工程规划阶段,工程团队将情况上报至属地政府相关部门。由政府建设部门组织国内外专家团队,对提升系统及提升过程中的重难点问题,逐项进行专家论证,经过专家团队计算论证后确定最合理的建设方案。

4.1系统提升测量精度控制

4.1.1提升前测量网布置

对于提升过程中的测量精度控制,在征得相关专家意见后,工程采用首级测控点引测的一级控制网,通过高精度铅直仪垂直引测到塔楼顶部,建立统一的天桥安装测量轴线控制网。然后在塔楼顶部架设全站仪精确测量全部 26 个隔震支座的轴线位置和标高,并与其他塔楼的衔接端进行闭合校正,确定支座定位坐标。最后系统的测量控制点在结合塔楼变形的监测数据作相应的修正,从而获得最优的安装坐标,以此保证过程测量精度。

4.1.2提升过程测量精度控制

在提升过程中通过计算机模拟分析,掌握提升系统结构的特点和当前环境条件可能对结构的影响。在系统提升前,专家团队及项目专业人员定期对塔楼结构进行变形观测,掌握结构的变形规律和变形数据。专家团队综合计算模拟和现场测量数据,以确定最佳的系统提升合拢时间,从而减少对提升系统合拢时的影响。现场列举以下两种方法,进行提升过程测量精度的控制。

1)变形检测监控。

通过设置在提升段、塔楼顶部安装段的支座、提升平台、A类胎架、重要截面的应力应变传感检测仪器,从而监测支座水平位移和转角位移、结构挠度变形、应力应变增量、杆件轴力增量等变化趋势并实时控制。

支座监测点

2)激光测距

在系统提升过程中,使用激光测距仪每隔4秒发射一次激光并测量反馈位移数据,计算机在收到提升数据后,计算各个测量点的距离并与上个周期比较不同步值,并在下一个采集周期内观察不同步值,进行动态控制实现微调,如此反复控制直至提升到位。

提升段提升激光测距

4.1.3合拢阶段测量精度控制

本项目在安装合拢前,对所有塔楼共26个基础支座进行精度复测,并对复测数据进行对比后,确定现场分段安装的坐标。屋面部分天桥安装后,专家团队及项目专业人员对结构进行复测,获得对接端口的坐标数据。并按照测得的数据控制地面拼装段的尺寸。

最后通过软件计算模拟,对整体提升系统进行加固,从而减小变形带来不利影响。并采用液压同步提升施工技术保证提升过程的稳定性,使提升段与两侧结构精确合拢,以此保证提升后系统的合拢精度控制在误差范围内。图下为专业机构合拢精度监测。

4.2提升过程的稳定性控制

4.2.1提升系统抗风措施

在提升过程中,现场至少提前一周与气象局对接,获取地区专题天气预报,做好相应准备;与此同时,在塔楼顶部和预留楼层设置风速仪,在提升过程中,相关专家和项目各专业人员人员保持实时监控:如遇3级风以下则可以提升(风速7.9m/s);如在夜间或者3级风以上则停止作业,并对提升系统采取抗风固定措施;4级以上大风来临前将提升段与塔楼外框柱进行连接;

提升阶段抗风拉结示意图

4.2.2提升系统持续加载

本工程通过前期合理进行提升段的划分,设置提升点,确保提升结构的稳定。然后采用液压同步提升施工技术,通过行程及位移传感监测和计算机控制,全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正等多种功能,确保提升过程的安全。为确保结构单元及主楼结构提升过程的平稳、安全,根据天桥桁架钢结构的特性,采用“吊点油压均衡,结构姿态调整,位移同步控制,分级卸载就位”的同步提升和卸载落位控制策略。

在提升过程中,以计算机仿真计算的各提升吊点反力值为依据,对天桥桁架钢结构单元进行分级加载(试提升),各吊点处的液压提升系统伸缸压力应缓慢分级增加,依次为20%、40%、60%、80%;在确认各部分无异常的情况下,继续加载到90%、100%,直至天桥桁架钢结构全部脱离拼装胎架。

在结构提升就位后,后装杆件全部安装完成并经检测合格,方可进行卸载工作。按计算的提升载荷为基准,所有吊点同时下降卸载10%;如此往复,直至钢绞线彻底松弛。

4.3报审程序合规合法

由于提升系统超出规范要求,所以在工程规划阶段,工程团队将情况上报至属地政府相关部门。由政府建设部门组织国内外专家团队,对提升系统整体及提升过程中上述的重难点问题,逐项进行专家论证,经过专家团队计算论证后确定最合理的建设方案。

为保证提升系统的稳定性及精确度,在拼装及提升过程中,除按照专家团队确定的专项方案建设外,专家团队与项目各专业人员对提升系统进行实时监控、检测;

05

本工程塔楼之间的三个提升段,第一段自2017年11月24日至12月1日,历时7天;第二段自2018年2月10日至2月18日,历时8天;第三段自2018年4月10日至4月18日,历时8天;先后完成所有塔楼提升安装区段提升,系统在整个提升过程平衡稳定,各项过程控制措施取得了较好的效果,也保证了后续提升系统的顺利安装及验收;提升完成后,专家团队与政府相关部门、设计、业主、监理、施工共同组建了验收小组,对系统进行了综合验收。

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