中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司 武漢 430040

1 工程概況

荊門政務(wù)中心由2棟4層、1棟15層的辦公樓（連體結(jié)構(gòu)）及地下1層停車庫組成。15層的辦公樓采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，中間43 m跨連接體采用鋼結(jié)構(gòu)。

鋼連廊分別位于辦公樓4層、12層和屋面層，跨度43 m，結(jié)構(gòu)形式為大框架結(jié)構(gòu)，質(zhì)量約為1 700 t。鋼連廊中的鋼箱梁最大截面為1 800 mm×700 mm×30 mm×40 mm，桁架結(jié)構(gòu)鋼箱梁截面1 400 mm×400 mm×20 mm×20 mm。連廊兩側(cè)固定于辦公樓鋼骨混凝土柱上，鋼骨柱截面為H型鋼，最大截面尺寸為700 mm×700 mm×20 mm×36 mm，鋼骨梁連接鋼骨柱，最大截面尺寸為400 mm×400 mm×36 mm×36 mm，總計用鋼質(zhì)量約1 300 t（圖1）。

本工程鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝高度高，縱橫向跨度大，結(jié)構(gòu)桿件眾多，質(zhì)量較大。若采用常規(guī)高空散裝方案，需要搭設(shè)大量高空腳手架，高空組裝焊接工作量巨大，并且存在較大的安全質(zhì)量風(fēng)險。為了降低施工成本，提高施工安全性并縮短施工工期，本工程鋼連廊施工采用地面拼裝，然后整體液壓同步提升就位的施工工藝。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)細節(jié)分布示意

為了保證整體提升施工的安全及整體結(jié)構(gòu)安全，有必要在施工階段對鋼連廊整體提升時的變形和受力情況進行監(jiān)測，并結(jié)合有限元模型，對鋼結(jié)構(gòu)在整個結(jié)構(gòu)施工過程中進行數(shù)值模擬分析及安全評價[1,2]。

2 監(jiān)測方法

2.1 應(yīng)力監(jiān)測

由于待測桿件較為分散，測試時間較長，擬采用JMZX-212AT數(shù)碼弦式應(yīng)變計和JMZX-200X應(yīng)變測試儀測試桿內(nèi)力。該方法穩(wěn)定性好，且不受測量導(dǎo)線長度影響，靈活方便，特別適合長期監(jiān)測。

應(yīng)力測試時，在每根監(jiān)測桿的中央?yún)^(qū)段，沿桿軸方向在一條直徑上布置一個應(yīng)變傳感器測量桿應(yīng)變，利用桿截面積和材性試驗獲得的彈性模量計算桿應(yīng)力。

JMZX-212AT記憶溫度型表面應(yīng)變計用于長期監(jiān)測各種結(jié)構(gòu)受荷載作用下的表面應(yīng)變、應(yīng)力。JMZX-212AT記憶溫度型表面應(yīng)變計量程±1 500 μ ε，靈敏度1 μ ε。安裝于鋼結(jié)構(gòu)表面，鋼結(jié)構(gòu)采用點焊方式安裝。內(nèi)置電子編號、型號、標定參數(shù)，直接顯示結(jié)構(gòu)應(yīng)變， 存貯測值400～600 次。

為了保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性，在監(jiān)測桿件安裝就位之后、未受力之前安裝鋼弦式應(yīng)變計。為保證鋼弦式應(yīng)變計和桿件變形的一致性，兩者采用焊接連接。為了保證鋼弦式應(yīng)變計的安裝成功率，防止由于施工造成的破損、移位、導(dǎo)線斷路等，布設(shè)時走線應(yīng)盡量避免各種施工干擾因素，并做好相應(yīng)的防護工作[3,4]。本工程主要是監(jiān)測受力桿件的軸向應(yīng)力，鋼弦式應(yīng)變計應(yīng)沿桿件軸向方向布置，由于安裝工藝限制，傳感元件的軸線與桿件的軸線不可避免地存在上下、左右偏差，安裝時應(yīng)盡量保證兩軸線平行。

2.2 應(yīng)變監(jiān)測

本項目采用全站儀和數(shù)字水準儀測量位移。監(jiān)測時在桿件未受力狀態(tài)下，在同一水平高度位置固定一組反光片，在鋼連廊整體提升過程中，實時對各個反光片進行測量記錄，得出桿件下?lián)蠎?yīng)變。

3 監(jiān)測點布置

根據(jù)本項目結(jié)構(gòu)布置方案，選定表1中構(gòu)件布置測點。

表1 測點數(shù)量一覽表

4 監(jiān)控頻次

為了真實反映施工過程中結(jié)構(gòu)的變化情況，所有監(jiān)測項目在構(gòu)件安裝之前安裝傳感器并調(diào)試，安裝完畢后均進行測試。

每層連廊在吊裝過程中測試5次，分別為吊裝前、連廊脫離臨時支撐時、提升到中間部位時（為保證測試人員安全，僅測位移，不測應(yīng)變）、吊裝就位后、安裝就位后5個階段。同時，根據(jù)現(xiàn)場情況和業(yè)主方要求，可適當(dāng)加密采樣頻次，以滿足施工安全要求，并應(yīng)注意各監(jiān)測項目之間的頻次協(xié)調(diào)。

每層連廊在安裝完畢后測試2次，分別為屋面板或樓面板安裝前、屋面或樓面裝修前。

測試工況安排如下：

初始值測試：在待測構(gòu)件尚未受力時測試初值；

工況1：待測構(gòu)件起吊懸空后；

工況2：待測構(gòu)件起吊懸空，持荷24 h后；

工況3：待測構(gòu)件起吊至10層時；

工況4：待測構(gòu)件起吊到位，安裝臨時支撐后；

工況5：待測構(gòu)件與連接構(gòu)件焊接安裝完成；

工況6：屋面板或樓面板澆筑后。

5 監(jiān)測結(jié)果

屋面層連廊在測試過程中，因現(xiàn)場測試條件限制，未測試工況3、工況4的應(yīng)力情況，3-7#、3-8#測點傳感器因保護不當(dāng)而在工況5時失效。測試結(jié)果中，最大應(yīng)力發(fā)生在工況2時的3-6#測點，最大值為85.47 MPa，該測點為屋面層連廊中框梁的跨中測點。

屋面層連廊撓度測點在工況1到工況6期間的測試結(jié)果如表2所示，其中安裝吊裝過程中最大位移發(fā)生在工況2時的3-5#測點，最大值為38 mm，該測點為屋面層連廊61.800 m標高處T軸交11-16軸鋼箱梁（GKL2）的跨中測點；14層樓面板澆筑完成后，GKL1的跨中撓度為44.5 mm，GKL2的跨中撓度為65.5 mm。

表2 屋面層連廊位移測試結(jié)果

12層連廊在測試期間的結(jié)果如表3所示，測試過程中，因現(xiàn)場安裝程序調(diào)整，未測試部分工況的撓度情況。其中最大位移發(fā)生在工況1時的2-5#測點，最大值為37 mm，該測點為GKL1的跨中測點；樓面板澆筑完成后，HJ3的跨中撓度為23.5 mm，GKL1的跨中撓度為18.5 mm。

4層連廊在測試過程中，因現(xiàn)場安裝程序調(diào)整，亦未測試工況1～工況3的應(yīng)力情況，1-3#、1-8#測點傳感器因保護不當(dāng)在連廊提升過程中失效。測試結(jié)果中，最大應(yīng)力發(fā)生在工況4時的1-12#測點，最大值為100.80 MPa，該測點為中桁架HJ2的支座腹桿測點；跨中下弦最大應(yīng)力為84.63 MPa，發(fā)生在邊桁架HJ1的安裝完畢之后。

表3 12層連廊位移測試結(jié)果（單位：mm）

4層連廊在測試期間的結(jié)果如表4所示，測試過程中，因現(xiàn)場安裝程序調(diào)整，未測試工況1～工況3的撓度情況。其中最大位移發(fā)生在工況4時的1-2#測點，最大值為20 mm，該測點為邊桁架HJ1的跨中測點；樓面板澆筑完成后，邊桁架HJ1的跨中撓度為14 mm，中桁架HJ2的跨中撓度為15.5 mm。

6 結(jié)語

荊門政務(wù)中心工程鋼連廊提升施工通過上述應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)，達到結(jié)構(gòu)施工階段結(jié)構(gòu)安全的目的，目前工程結(jié)構(gòu)施工已全部完畢，監(jiān)測系統(tǒng)運行正常，反映結(jié)構(gòu)施工階段各項指標均有效控制在安全允許范圍內(nèi)[5,6]。

表4 4層連廊位移測試結(jié)果（單位：mm）