[摘要]高层办公楼的结构形式为框架+核心筒钢筋混凝土结构。两栋高层主体建筑沿东西向矩形平面展开,南北交错排列。 23层和24层由钢结构连廊连接。重点研究钢廊道地面原位拼装技术、整体液压吊装技术以及吊装廊道结构的优化加固。
[关键词] 高层建筑;钢结构走廊;改进;优化;施工技术
1 项目概况
郑州上上中升大厦位于河南省郑州市郑东新区信义路与府路路交叉口东南角。该项目由两栋高层大型综合办公楼组成。高层办公楼结构形式为框架+核心筒钢筋混凝土结构。结构层数为地上24层,地下2层。总建筑面积107284. 23m2,建筑高度99. 160m。里面有银行、证券、会议中心、办公室等。
两栋高层主体建筑沿矩形平面东西向展开,南北方向交错排列。两栋办公楼23、24层由钢结构连廊连接,连廊结构标高为91. 110~99. 160m,高度8。05m(见图1)。
图1 建筑效果
2 钢结构连廊概述
整个钢结构连廊由桁架HJ1、HJ2、过梁GL-3及其他附属杆件组成。走廊桁架主弦、门楣截面采用焊接箱型截面,分别为上弦、上门楣箱700(H800)mm×450mm×25mm×30mm,中弦、中楣箱600(H800)mm × 450mm × 22mm × 28mm,下弦杆,下过梁箱1 300(H1 300)mm × 500mm × 25mm × 40mm(注:括号内为过梁截面)。其余杆段均采用焊接H型钢,杆材均采用Q345钢。 HJ1、HJ2为立式桁架管桁架钢结构吊顶构造,高9. 35m管桁架钢结构吊顶构造,跨度28m。钢结构连廊长21。8m,宽19。1m,高9。35m,重约400t。钢结构廊道区楼板、屋面板采用钢筋桁架楼承板和现浇钢筋混凝土组合楼板(见图2至图3)。
3 钢结构连廊施工技术
3. 1 施工技术路线
钢结构走廊施工的总体技术路线是:“走廊楼板整体就地组装,采用电脑控制的液压千斤顶将整体吊装到位。就位后,一些棒将填补空白。”
图2 钢结构连廊示意图
图 3 组件
廊道施工流程如下:测量放样、布置地面廊道投影轴→布置廊道组装轮胎架→使用汽车吊组装廊道→廊道组装构件验收→结构钢柱吊装架安装→吊装系统调试→连接将走廊整体吊装→主弦杆及门楣GL3拉杆焊接固定→填补部分拉杆间隙→卸货→通过走廊验收→拆除升降系统。
3. 2、钢质走廊楼板现场组装技术
3. 2. 1. 原位组装的技术思路
1)在地面上布置走廊投影轴网,布置走廊装配轮胎架。走廊的组装使用了车载起重机。
2)钢结构走廊采用两台120t汽车起重机在走廊正下方区域平面设计位置(⑩~13轴、G~E轴)进行地面拼装。装配顺序是从低到高,从中心到两侧。 。采用原有结构柱预制混凝土柱墩为支点,采用型钢拼装框架,将钢结构廊道桁架及其附杆组装成整体。钢结构连廊拼装区轮胎架架设利用率为±0。采用000层原结构(暂不向上施工)混凝土柱作为支撑,由H400×组成的轮胎架系统。其上架设400×13×21和[20a](见图4至图5)。
图4 走廊轮胎架装配示意图
图5 原位竖向拼装立面示意图
3. 2.2 基本组装流程
1)在调平的轮胎架上,用卷尺按图纸尺寸放出走廊桁架的纵轴和横轴。使用水平仪测量和定位轮胎框架的水平位置。偏差应满足部件装配的精度要求,并具有足够的强度和刚度。
2)按从低到高、从中心到两侧的顺序进行装配施工。 ①第一步,将桁架下弦杆在G、E轴上组装,测量定位并固定牢固; ② 第二步,组装G、E轴桁架下弦杆与E轴下过梁之间的连杆。 ; ③ 第三步:组装下弦水平斜撑; ④第四步:走廊下弦水平拼装、校正、焊接; ⑤第五步:拼装桁架竖向腹杆,并校正竖向腹杆的垂直度; ⑥第六步:在桁架中部组装弦杆、主梁和连接梁;第七步:在桁架中部拼装桁架斜撑和水平斜撑;第八步:走廊中部平面组装完成,进行校正和焊接; ⑨第9步第10步:组装上部桁架腹杆; ⑩ 第10步:组装桁架的上弦杆、主梁和系梁; ⑩ 第十一步:拼装上部桁架斜撑和水平斜撑,走廊钢结构拼装校正焊接。
3. 3 钢结构走廊液压顶升施工总体方案
3. 3. 1 液压举升总体技术思路
钢结构走廊提升高度约91m,总重量约400t。廊道拼装通过验收后,在屋面结构钢柱上安装起吊架,采用电脑液压控制四点千斤顶将整个建筑同步吊装就位。
图6 组装流程
3. 3. 2 液压举升控制要点
为保证钢结构走廊及混凝土柱在吊装过程中的安全,根据钢结构走廊的特点,采用“吊点液压平衡、结构姿态调整、同步位移控制”的同步吊装和卸荷。采用“就地分级卸货”的方式。位置控制策略。
本项目共有4个同步提升吊点,每个吊点安装一组同步位移传感器。计算机控制系统根据这四组传感器的位移检测信号及其差异,形成“传感器-计算机-泵源比例阀-液压举升-钢架结构”的闭环系统,控制位移的同步。整个起重过程。各吊点液压挺杆并联,对各吊点液压挺杆施加均衡油压,使这些吊点以恒定的负载力向上提升,保证整个吊装过程的安全。钢结构走廊。同步性。
4 钢结构改进关键技术
4. 1 钢结构走廊吊点的选择与加固
根据连廊钢结构的特点和现场实际情况,在HJ-1和HJ-2两个桁架结构的两端各设置一个吊点,四个点共同对连廊结构进行吊装。升降平台均设置在屋顶相应钢柱的顶部(见图7)。鉴于每个吊点荷载达到100t,为防止吊点结构吊装荷载过大、过于集中,箱形钢梁翼板局部撕裂,导致吊点结构与箱梁分离,导致钢廊道倒塌。并对吊点结构及箱型钢梁进行有限元计算及加固。
4.2 钢廊吊装支架的选择与布置
吊装支架采用三点支撑形式,其中一根支撑点高程为103.060m型钢柱顶部,下部支撑点位于桁架末端牛腿99.010m处。三角吊装支架主梁采用H500×200×10×16双工字钢,斜撑采用480×10圆管,均为Q345B钢材。由于走廊的平面形状在对角线端之一向外突出,因此吊装支架的主梁有长和短两种类型,分别为5 460 mm和3 630 mm;支撑杆也有长和短两种类型,分别为 4 860 毫米。和 4 010 毫米。如图8所示。
由于各吊点起吊载荷较大(可达100t),为保证吊装过程中各吊装架进出平面的稳定性,
图7 吊装吊点
在钢柱背面加一根斜拉杆进行加固,并将支架主梁加到钢柱后面。
两侧添加一对斜撑。
4. 3. 起重设备的选择
图8 提升架立面图
本次吊装总重量约400t,共4个吊点。根据MIDAS计算可以看出,廊道结构基本对称,各点差异不是很大。因此,考虑按最大反力值在4点布置相同容量的起重设备。
起重设备采用12台LSD40千斤顶,每个吊点布置3台。每个千斤顶有4根直径为15。24mm钢绞线,经计算起重能力满足规范要求。
吊装支架采用三点吊装支架,泵源、配电柜、分控箱、启动柜等均采用当时设计配套的设备。根据上述千斤顶和钢绞线相应配置其他相关起重辅助设备。
4. 4 改进廊道结构优化加固
1)由于部分连廊结构与两栋主体建筑混凝土结构连接杆件会影响吊装,因此需先拆除部分构件,待吊装到位后再完成。另外,走廊下部设计有吊顶装饰。考虑到吊装就位后,装修需要高空作业架,施工难度大,安全性要求高。因此,在地面现场组装时,直接将天花板装饰在走廊底部。一次安装到位,与廊道结构一起吊装。
2)由于优化时拆除了部分杆件,导致高架廊道结构的强度和变形不能满足要求,需进行加固。加固采用双拼接[28a,材质为Q235。另外,在升级过程中,附着在走廊下弦上的吊顶装饰结构会导致应力集中在走廊结构的某些部位,产生一定程度的变形。因此,在廊道结构主桁架之间的连接结构内部增设了临时拉杆,进行补强加固。
4. 5 零件灌装
连廊吊装到位后,连廊的主次结构均被填满。廊道主要填缝杆见表1。
填充杆使用主土木结构施工中使用的塔式起重机进行安装。主填缝杆安装到位后,采用临时连接件组装固定,并及时焊接固定(见图9)。
4. 6 卸货
廊道支撑节点焊接完成后,立即进行卸荷工作,使结构由吊点受力状态转变为两端主体建筑结构的承载状态。
由于钢结构连廊的连接点均设置在距离主楼结构支撑非常近的点处,因此这些点的最终设计挠度都非常小。吊装过程中,各吊点产生的向下位移也很小。应以载荷控制为主,采取以下控制措施: 以卸载前的吊点载荷为基准值,所有吊点同时以相同的力比下降卸载。在此过程中可能会发生载荷转移
图9 备件填充示意图
就像,即卸载速度较快的点将负载转移到卸载速度较慢的点,从而使个别点超载。计算机控制系统监视并防止上述情况的发生,并调节各吊点的卸载速度,使快的放慢,慢的加快。如果某些吊点的载荷超过卸载前载荷的比例,则立即停止其他点的卸载,并单独卸载该点。如此往复,直至钢绞线完全松弛,被吊物的荷载完全转移到主楼的柱支撑结构上,液压举升系统的卸荷作业完成。
基于以上原则,我们通过计算机系统对走廊两端的4个吊点和12个液压千斤顶进行微调,实现多次同时按比例卸货,顺利安全地完成了走廊卸货工作。
5 整体提升结构受力分析及节点结构
5. 1 计算模型及荷载条件
走廊提升结构的MIDAS模型和边界条件如图10所示。
考虑到节点和附加成员的权重,自重取为 1. 2x 因子。走廊桁架下弦分为10点,加载40t吊顶,每点0。4t。
5.2 计算结果
1)结构应力 廊道结构本身最大应力值为127. 19MPa。
2) 钢筋应力 钢筋最大应力为103. 07MPa。
3)结构变形廊道结构z方向最大位移值为5. 1mm。
5.3 稳定性检查
1)在桁架整体吊点处,计算悬臂桁架上弦长度为4500mm,经计算满足要求。
2)钢筋 钢筋截面为双倍[28a],计算长度为5665mm,经计算满足要求。
6 结论
1)本项目采用超大型构件液压同步吊装技术,将整个钢结构走廊一次性吊装至设计位置,顺利完成钢结构走廊吊装任务,大大降低了安装难度,充分保证了安全文明施工,确保质量。数量按计划完成。
2)本次吊装周边环境存在诸多不利因素。我们克服了各种困难,安全准确地安装完毕:①由于提升高度较高,走廊被吊在空中,停留时间较长,受天气因素影响较大。 ,解除前与多方讨论,采取了切实可行的应急预案和应急保障措施; ②连廊整体造型不规则,主体结构原设计部分构件影响连廊吊装。为此,我们在主体结构施工时,充分考虑吊装所需空间,对影响吊装的主要构件采取预留加固措施,待升级完成后再进行连廊施工,保证了改造的顺利进行。走廊的; ③由于连廊设计水平位置距现场临时道路较远,整个拼装过程需要在地下室顶板完成。连廊主要构件及组装所需机械设备质量较大,地下室顶板设计荷载不足以承受重量。为此,在连廊拼装前对地下室顶板进行了支撑加固,保证了连廊拼装的顺利进行。
3)吊装时,为防止廊道整体在空中摆动过大,造成廊道向一侧偏移,与原有主要结构构件碰撞,影响廊道上升,采用了专用的吊装装置。吊装过程中派人时刻同步跟踪测量位移。数据及时反馈、及时处理,保证了钢结构走廊的顺利完善。
4)廊道与固定支架焊接完成后,通过计算机系统对四个吊点的12个液压千斤顶进行微调,实现多次同时按比例卸荷。该卸载方法已在本项目中得到成功应用。
参考:
[1] 同济大学、上海建筑工程(集团)总公司. DG/TJ08-2056-2009 重型结构物(设备)整体吊装技术规程[S]. 2009年。
[2]中冶建设研究院. JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2003。
[3]冶金工业部建设研究院. GB50017-2003 钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003。
[4] 王艳红.超高层钢结构连廊安装施工技术[J].建筑施工,2014,36(3):240-241、244。