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中國石油大廈主中庭鋼結構索桁架整體提升施工技術(shù)

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]



    摘要：中石油大廈主中庭屋蓋結構施工，采用地面拼裝、整體提升的方法，屋蓋的面積達1600多m2，為預應力索結構，在國內尚屬首次。
    關(guān)鍵詞：整體提升；預應力索；千斤頂；泵站

    中國石油大廈工程所需整體提升鋼結構部分為中庭屋頂，長(cháng)43．2m，寬40．5m，是由兩榀桁架HJ2和31榀桁架SHJ組成。其中HJ2單重約200 t，SHJ單重約6 t，總重約600t，加上31根索及索頭，中庭屋面結構總重約650 t。安裝就位標高為53．5 m。針對提升重量大、安裝標高較高的結構，整體提升有高空組拼式和地面拼裝后整體提升兩種方法。
    高空組拼式安裝方法需要在中庭范圍內由地面到53．5 m高空搭設滿(mǎn)堂腳手架，地下室還需要支頂，工作量大，工期長(cháng)，工作效率低。
    地面拼裝后整體提升的方法是先將散件在地面胎架上拼裝，最后整體提升到設計標高，難度相對空中散拼大大降低，具有工作量小、工期短、工作效率高等特點(diǎn)。
    結合本工程的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)計算分析決定采用地面散拼后整體提升就位的安裝方法。
    本工程提升的難點(diǎn)和重點(diǎn)在于面積大、結構體系柔、提升點(diǎn)多。針對這種結構體系，在提升的過(guò)程中，必須要保證各提升點(diǎn)的同步性。為達到同步提升的目的，我們首先進(jìn)行結構整體提升計算分析，分析每個(gè)提升點(diǎn)的受力，對千斤頂和油泵進(jìn)行合理的布置，使各個(gè)提升點(diǎn)同步進(jìn)行提升。

    1主中庭屋蓋施工準備

    1．1施工模擬計算
    1．1．1 HJ2、頂棚上弦整體拼裝計算
    先在地面拼裝頂棚張弦梁結構上弦與HJ2桁架，在頂棚上弦中部設置六處支撐點(diǎn)，兩側與主樓的連接處每8．1 m處設置一個(gè)支撐。
    由于在地面拼裝，結構荷載僅有結構自重，荷載小，支撐點(diǎn)在滿(mǎn)足結構拼裝要求的情況下，上弦結構變位和應力很小，說(shuō)明張弦梁結構是安全的。
    1．1．2 HJ2、頂棚鋼結構整體提升
    在地面拼裝完HJ2和頂棚上弦的構件，安裝下弦的索，并施加預應力，施加到最終預應力的100％。
    頂棚整體提升時(shí)，一定要保證張弦梁結構兩側提升點(diǎn)在提升過(guò)程中各提升點(diǎn)的同步性，盡可能控制各提升點(diǎn)提升高度差異，這樣才能保證整體結構在提升過(guò)程中內力分配均勻和結構的整體穩定。
    在提升過(guò)程中，頂棚結構中部最大起拱值為88mm，X向水平的最大位移為3．78 mm，l，向水平最大位移為1．5mm。整體提升時(shí)HJ2在結構自重下的撓度為13．62 mm，基本滿(mǎn)足施工過(guò)程中結構的撓度要求。兩側的HJ2由于剛度較大，所以豎向位移較小，約14mm的位移，完全能保證提升過(guò)程中的剛度要求。各支座間最大位移差為6．4 mm。
    各提升點(diǎn)的內力為鋼結構自重標準值，建議各提升點(diǎn)的內力設計值為1．2×1．5xE，高差的允許值控制在10 MM為宜。各提升點(diǎn)高差過(guò)大，易引起相鄰提升點(diǎn)的提升索松弛，造成提升力卸載，部分提升點(diǎn)分擔較多的內力。
    1．2提升體系的設計和布置
    1．2．1提升吊點(diǎn)及同步觀(guān)測點(diǎn)的布置


    在提升過(guò)程中，我們除了監控提升的14個(gè)點(diǎn)以外,在屋面中間還設置了5個(gè)觀(guān)測點(diǎn)。
    1．2．2提升油缸的選擇與布置
    根據提升油缸的選用原則和現有的設備能力以及本工程的實(shí)際情況，在本工程中使用40t提升油缸。選用的所有油缸都經(jīng)過(guò)多項工程的成功應用，提升油缸從未出現故障，表現出很高的可靠性。
    根據各個(gè)提升吊點(diǎn)的受力情況以及結構本身的特點(diǎn)，我們在2、6、9、13號提升點(diǎn)各布置3臺提升油缸，其他各個(gè)提升吊點(diǎn)各布置兩臺提升油缸。各吊點(diǎn)的提升油缸布置見(jiàn)表1。
    表1各吊點(diǎn)提升油缸布置

    1．2．3液壓系統的選擇與布置
    作為提升油缸進(jìn)行提升作業(yè)的驅動(dòng)設備，液壓泵站的選擇應滿(mǎn)足提升油缸驅動(dòng)數量、提升速度、提升過(guò)程中同步調節性能以及控制模式等要求。
    根據上述原則，結合本工程提升油缸的布置。共準備6臺液壓泵站，流量為4Q L／min，兩側主結構上各布置3臺。該規格的泵站為雙泵、單比例閥和雙路液壓泵站．提升速度可達3 m／h．

    2主中庭屋蓋現場(chǎng)施工

    經(jīng)過(guò)幾次專(zhuān)家論證，模擬現場(chǎng)計算，對已有結構測量定位，提升托座安裝等準備措施，中庭整體屋面開(kāi)始試提升。設計、監理、業(yè)主及各方專(zhuān)家親臨現場(chǎng)指揮。
    第一次試提升，準備一次提升300 mm(300 mm是一個(gè)油缸行程)。但提升最初桁架出現了扭轉，由于設計提供屋面各點(diǎn)的受力值與實(shí)際值有出入，初步認為可能是桁架外側點(diǎn)受力值偏大或內側點(diǎn)受力偏?。澡旒鼙旧沓霈F了外高內低的情況(圖3)。
    為盡快找到準確的屋面各點(diǎn)受力值，并能隨時(shí)控制提升14個(gè)點(diǎn)的油缸流量及壓力大小，我們在每個(gè)點(diǎn)增加截流閥，南、北各兩個(gè)減壓閥(圖4)。
    要求測量全程監控，每提升25 mm測量一次整體標高，然后單點(diǎn)調整水平度，保證整體基本水平后再繼續提升。第一次6號點(diǎn)提升25 mm，9號點(diǎn)提升20 mm9此-時(shí)以14號點(diǎn)為坐標原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現在6號點(diǎn)(0，59)；隨后再單提6號點(diǎn)40mm，9號點(diǎn)提升20mm, 以14號點(diǎn)為坐標原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現在13號點(diǎn)(0，-39)。

    經(jīng)過(guò)1 d的提升，以14號點(diǎn)為坐標原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現在6號和13號點(diǎn)(0，一9)，為保證整體能保持穩定的趨勢上升，決定調整油泵位置和油路連接形式。
    在正式提升過(guò)程中，為保證提升屋面上空四周沒(méi)有障礙物，專(zhuān)門(mén)安排一個(gè)人員在整體屋面上隨著(zhù)屋面提升檢查墻面突出物，及時(shí)消除隱患。夜間提升時(shí)在6個(gè)測量點(diǎn)設置探照燈，方便測量。各個(gè)提升點(diǎn)及測量處均設有人員并配有對講機，隨時(shí)進(jìn)行協(xié)調調配(圖5)。各個(gè)泵站油缸伸縮量和測量標高值統一匯總到總指揮臺，由總指揮臺分析研究后，發(fā)出下步提升命令。
    最初以每次行程20-60MM向上提升，逐步掌握提升受力值及油缸壓力值后，最大一次行程為4800mm(圖6)。
    提升初期整個(gè)過(guò)程全部在人為控制下完成，后期根據找到的平衡點(diǎn)計算機控制完成提升過(guò)程。其中與主結構托座對接也是一個(gè)相對復雜的過(guò)程。整體屋面接近已有結構托座是在夜間，為方便對接，決定第二日上午進(jìn)行。主結構托座是連接在桁架柱上的，由于整體垂直度有些許變形，導致托座與桁架連接時(shí)出現偏差。其中8、9號點(diǎn)和對角點(diǎn)1、2號點(diǎn)托座偏差比較小。其余6、7、13、14號點(diǎn)在提升時(shí)最大偏差10mm。我們采用千斤頂矯正對接偏差。桁架托座的加勁板與屋面之間空隙很小，為防止相互碰撞，采用楔子分開(kāi)或切割連接板(圖7)。

    經(jīng)過(guò)3 d的試提升，正式提升3 d后，中庭屋面終于與結構對接完成，下一步工序就是將桁架與托座焊接，將屋面處托座安裝。
    3結束語(yǔ)
    結合現場(chǎng)實(shí)際，有針對性地編制合理的施工工藝，是確?，F場(chǎng)施工質(zhì)量的重要前提。施工過(guò)程中嚴格執行已定的工藝要求是施工質(zhì)量的保證。同時(shí)，謹慎大膽的采用新工藝新技術(shù)，可起到提高施工質(zhì)量及施工效率的作用。
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