高雷雷 柳志華
1. 中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司 上海 201900;2. 上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050
上海金虹橋國際中心工程主體結(jié)構(gòu)由南、北兩塔樓及鋼結(jié)構(gòu)連廊組成。塔樓結(jié)構(gòu)采用框架—核心筒型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系,核心筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系,剪力墻布置有獨(dú)立箱型柱。
塔樓的22~29層為鋼結(jié)構(gòu)連體層,高度為100.9~134.6 m。平面尺寸為42 m×24.7 m。連廊采用H型鋼梁及鋼筋桁架樓板組合結(jié)構(gòu),連體各樓層與兩側(cè)塔樓,中間無豎向結(jié)構(gòu),為多層片狀連接形式(圖1)。
連廊為平面框架結(jié)構(gòu)體系,主梁與塔樓鋼柱牛腿節(jié)點(diǎn)包括剛接和鉸接兩類,其中19~22軸間4 根主梁與塔樓柱牛腿剛接,兩側(cè)2 根跨外懸挑主梁與塔樓結(jié)構(gòu)為鉸接形式。
圖1 鋼連廊平面
本工程根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)連廊的特點(diǎn),采用了地面散件拼裝、液壓同步提升到位、高空合攏焊接的施工工藝。整個(gè)工藝將連廊劃分為4 個(gè)提升單元,由上至下依次進(jìn)行整體提升。
鋼連廊整體質(zhì)量1700 t余,高空接口達(dá)96 個(gè),故其精確的測量結(jié)果對(duì)鋼結(jié)構(gòu)合攏能否順利進(jìn)行具有重要影響。
針對(duì)提升單元具有自重大、高空接口多等特點(diǎn),將塔樓牛腿復(fù)測、拼裝測量控制、提升過程監(jiān)測等串聯(lián)起來,形成三元閉合測量系統(tǒng),并及時(shí)調(diào)整測量誤差,以確保高空合攏順利進(jìn)行。
在連廊結(jié)構(gòu)整體提升前,為了掌握主塔樓牛腿的施工偏差、空間相對(duì)位置,先要對(duì)鋼柱牛腿跨距、線距及相對(duì)高差進(jìn)行檢測,并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件,選擇在24層建立控制網(wǎng),形成空間獨(dú)立坐標(biāo)系。
由K1、K2、K3、K4四個(gè)控制點(diǎn)形成空間獨(dú)立坐標(biāo)系,其中K1、K2位于北樓24層,K3、K4位于南樓24層,如圖2所示。
具體施測時(shí),先在南樓設(shè)站,后視K1、K2兩點(diǎn),利用全站儀的空間后方交會(huì)程序,自動(dòng)解算出設(shè)站TP1點(diǎn)的三維坐標(biāo),然后開始對(duì)對(duì)面北樓的22~29層牛腿進(jìn)行檢測。北樓牛腿全部檢測完成后,將儀器搬至北樓,后視K3、K4兩點(diǎn),利用全站儀的空間后方交會(huì)程序,自動(dòng)解算出設(shè)站TP2點(diǎn)的三維坐標(biāo),并對(duì)南樓的設(shè)站點(diǎn)TP1進(jìn)行檢核,然后開始對(duì)對(duì)面南樓的22~29層牛腿進(jìn)行檢測。
圖2 坐標(biāo)系定位
1~4單元牛腿處實(shí)測尺寸誤差,如圖3所示。
圖3 測量成果誤差分析
通過分析可知,第3單元三維尺寸誤差相對(duì)較大,第4單元三維尺寸誤差相對(duì)最小,可見單元內(nèi)三維尺寸相互間有一定影響。
(a)地面拼裝前,對(duì)進(jìn)場鋼構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)收,并在構(gòu)件上做好相應(yīng)的安裝標(biāo)高及位置線。
(b)鋼結(jié)構(gòu)連廊在地面拼裝時(shí),每個(gè)接口位置處設(shè)拼裝臺(tái)。為了保證拼裝精度,在現(xiàn)場利用16#槽鋼制作拼裝臺(tái),拼裝臺(tái)上放不同厚度的鋼板以保證連廊的起拱值。拼裝臺(tái)用水準(zhǔn)儀控制標(biāo)高,要保證構(gòu)件穩(wěn)定,在拼裝期間不發(fā)生變形。
(c)鋼結(jié)構(gòu)連廊按三維實(shí)測數(shù)據(jù)拼裝,采用先栓后焊的方式形成整體。各主梁軸距、跨距、高差均為現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)(圖4)。
(d)鋼結(jié)構(gòu)連體層在地面拼裝和焊接過程中,配備了高水平的測量人員監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)連廊的變形情況,尤其是焊接前與焊接后預(yù)起拱的變化,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)查找原因并采取有效措施進(jìn)行調(diào)整。
圖4 連廊拼裝示意
在提升過程中配合水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀嚴(yán)密監(jiān)測各提升點(diǎn)的標(biāo)高及位移,同時(shí)做好階段性靜態(tài)觀察。在塔樓內(nèi)利用經(jīng)緯儀以20 m為一個(gè)高差監(jiān)測點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測值進(jìn)行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不同步時(shí),通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如誤差超過規(guī)范要求,則需要進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。
糾偏通過計(jì)算機(jī)微調(diào)進(jìn)行。在微調(diào)開始前,將計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)由自動(dòng)模式切換成手動(dòng)模式。對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)連廊提升系統(tǒng)各個(gè)吊點(diǎn)上的液壓提升器進(jìn)行同步微調(diào),或者對(duì)單臺(tái)液壓提升器進(jìn)行微調(diào)。微調(diào)精度可達(dá)到毫米級(jí),以滿足鋼結(jié)構(gòu)連廊的安裝精度要求。當(dāng)微調(diào)至高差小于10 mm之后,則繼續(xù)提升作業(yè),直至下一監(jiān)測點(diǎn)。
提升到位后,鎖定液壓提升器進(jìn)行水平方向的調(diào)整并臨時(shí)固定,合攏按20/21線→19/23線的順序進(jìn)行,以利于消除水平誤差。在高度方向先合攏下層結(jié)構(gòu),通過點(diǎn)動(dòng)裝置微調(diào)合攏上層結(jié)構(gòu)。對(duì)個(gè)別水平或高差較大的接口,可切除臨時(shí)系桿微調(diào)至連廊合攏[4]。
本工程連廊所用H型鋼截面大、鋼板厚、焊接時(shí)多道施焊。在現(xiàn)場焊接作業(yè)前,焊工應(yīng)提前了解構(gòu)件的安裝誤差,適當(dāng)?shù)乩煤附幼冃蜗糠职惭b誤差。為避免焊接完成后變形過大,在焊接作業(yè)過程中,應(yīng)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)變形超標(biāo),應(yīng)及時(shí)調(diào)整焊接順序或焊接速度,以保證最終鋼結(jié)構(gòu)連廊的焊接質(zhì)量。
上海金虹橋國際中心工程鋼結(jié)構(gòu)連廊自2011年1月25日進(jìn)行方案設(shè)計(jì),于2011年11月13日開始第1單元地面拼裝,2012年2月20日第4單元合攏完成,歷時(shí)75 d。平均18 d完成1 個(gè)單元的拼裝、提升、合攏過程,各單元均為一次提升成功。
根據(jù)高層鋼結(jié)構(gòu)連廊的提升技術(shù)路線,我們通過三元測量閉合系統(tǒng),以塔樓牛腿實(shí)測結(jié)果為依據(jù),有效地控制了連廊多牛腿對(duì)口誤差,同時(shí)克服了厚板焊接收縮影響,確保了連廊鋼結(jié)構(gòu)高空合攏的順利進(jìn)行。