重庆来福士广场项目坐落于重庆朝天门广场与解放碑之间, 包含T1, T2, T3S, T3N, T4S, T4N, T5, T6共8栋塔楼, 以及位于T2, T3S, T4S, T5塔楼顶部的空中连廊 (见图1) 。观景空中连廊离地高度约193m, 顶部标高约220.900m, 由82个钢结构圆环构成基本单元, 整体呈椭圆形, 立面上波峰、波谷交替排列, 象征着重庆特有的“梯坎文化”。幕墙主要形式有玻璃幕墙、铝板幕墙、百叶系统等, 铝板幕墙位于观景天桥下部, 跨度分别为48.5, 52.6, 54.1m, 悬挑段长度分别为25.1, 26.8m, 铝板面层与主体钢结构通过V形钢架基层固定, 安装难度大。

连廊下半弧两侧的铝板系统弧度较大, 采用叠错式悬挑脚手架施工措施 (见图2) , 从上到下安装板块时, 因脚手架搭设影响工作面, 需要一边安装铝板一边拆除脚手架。

下半弧底部的铝板系统弧度较小, 使用架设索道平台进行施工。两侧有塔楼, 钢丝绳拉结至两侧塔楼主体结构立柱, 使用卡扣固定;两侧端口位置无塔楼, 则一端与塔楼立柱固定, 无塔楼位置拉结至钢结构主体钢梁。使用16钢丝绳作为主受力支撑, 钢丝绳间隔为5m。每2根钢丝绳为一个索道部分, 索道间隔为500mm, 相邻索道使用挂钩, 需要时可连接成整体 (见图3) 。

该方案的特点是施工质量有保障, 脚手架搭设及拆除难度大, 索道平台需要与原结构可靠拉结, 2个措施均涉及大量高空作业, 所有材料需垂直运输至连廊后再进行安装, 施工安全不可预见因素多, 需要自上而下施工, 工期较长, 约120d。估算措施费用为300万元。

选取塔楼之间完整半弧形铝板作为整个单榀吊装, 剩余部分在塔楼搭设脚手架施工平台上安装, 通过地面搭设胎架进行龙骨与面板的组装, 然后通过固定在钢结构上的液压设备实现整体提升。该方案优点为:高空作业量小, 安全可靠性大, 采用装配式施工方式, 质量精度高, 安装工期短, 约60d。缺点为:对吊装提升技术要求高, 同步提升不当会造成铝板单元变形。估算措施费用为320万元。

项目综合考虑安全、工期、质量等多方面因素, 采用地面分段组装、高空就位的方案更科学合理, 故选定方案2。

结合铝板幕墙排布特点, 144个小单元每4个组成1榀, 每榀结构主要包括幕墙V形钢架基层、铝板面层2部分。幕墙钢结构V形架在加工厂组装后进行整体尺寸测量复核, 然后再拆分热镀锌, 最后重新拼装复核尺寸, 复核完成后拆分成散件运输至现场, 在V形钢架组装平台上进行拼装。吊装下方搭设胎架作为铝板单元整体拼装和面板安装支撑, 在完成现场V形架组装平台的基本龙骨拼装后, 开始在胎架组装整体吊装钢架。铝板块使用运输架运输至现场进行安装, 面板为可内拆式, 完成面板安装后, 进行液压同步提升。

幕墙钢结构V形钢架每个半环分为4个小榀, 每一小榀重约2.7t, 分成9个部分在工厂加工好, 钢通先加工拉弯好, 转接件也加工好, 然后钢通与转接件焊接成一个整体, 每个小榀幕墙钢结构V形架在加工厂组装后进行整体尺寸测量复核, 然后再拆分热镀锌, 最后重新拼装复核尺寸, 复核完成后拆分成散件运输至现场, 在V形钢架组装平台上进行拼装, 9个部分运送现场后用螺栓拼装, 在现场焊接加强钢构件, 然后在焊接位置进行防腐处理, V形钢架设置垂直的钢方管, 沿结构横向通长设置, 通长的钢方管作为下吊点提升受力杆件, 整体安装完成后重约15t。安装流程如图4所示。

胎架放置位置下方为裙楼主体结构钢结构, 胎架立柱支撑, 由于无法保证每个点都坐落在钢结构主次梁位置, 为保证安全, 胎架柱脚设为1 500mm×1 500mm框架, 安装时用工字钢作为胎架立柱的底盘与钢平台主次梁焊接固定。胎架安装完成后, 定位安装钢架托顶 (见图5) , 用于支撑铝板单元V形架安装, 过程中可通过每个小单元钢架托顶调整钢架的精度尺寸, 同时将设置位置计算反力提交相关单位进行复核。为满足胎架安装进度要求, 胎架全部在加工厂加工成3m长成品桁架, 现场直接组装完成。

面板在加工厂组装成挂接形式的铝板板块, 板块使用运输架运输至现场进行安装。面板为可内拆式, 便于后期维修。安装时需注意板块缝隙控制, 由于单元幕墙钢结构有10个点支撑在胎架托顶上, 而托顶位置无法安装面板, 必须精确预留缝隙宽度, 顶部同步提升设备和水平拉结设备将铝板单元移动至垂直位置就位。

幕墙V形钢架共分4段, 每段间连接较弱, 综合考虑结构受力及提升控制难易程度, 以不改变结构受力体系为原则, 使提升吊装过程中结构的应力比及变形情况均控制在允许范围内。

提升上吊点即提升平台, 在其上设置液压提升器。液压提升器通过提升专用钢绞线与钢结构整体提升单元上的对应下吊点相连。上吊点设置于提升钢梁上, 提升钢梁通过短柱焊接于主体结构钢梁顶部楼板埋件上, 并设置侧向支撑, 侧向支撑一端与主体结构楼板连接, 保证提升钢梁面外的稳定。提升吊点布置如图6所示。

钢平台的特殊性导致胎架定位与实际吊装位置有一定偏差, 加上胎架本身不能移动, 会出现倾斜起吊的情况。如T3S与T4S间共有12个环的铝板单元, 除去塔楼两侧2个环采用滑移安装法外, 还包括2个3榀、1个2榀的铝板幕墙。通过对比分析, 2个3榀板块起吊角度分别为1°, 2°, 其他情况最大为6°;各吊点位置变化最大值为861mm。为确保板块能垂直起吊, 在提升开始阶段, 分别在倾斜的相反方向施加一个反向拉力 (见图7) , 使板块缓慢恢复垂直状态。

工程位于重庆市长江与嘉陵江两江交汇的朝天门, 东邻长江, 西邻嘉陵江, 风力较大。整个吊装单元质量小, 受风面积大, 易出现摇摆。为将风力对铝板单元吊装过程中的影响降至最低, 在每侧结构设置竖直缆风钢丝绳 (并施加预应力) (见图8) , 作为提升过程中缆风绳的竖向滑道, 并在塔楼预留楼层设置竖向钢丝绳水平支撑点, 以减小缆风绳跨度, 增加缆风绳刚度, 减小结构水平侧移。

吊装施工时, 项目部应密切关注当地天气情况, 且在现场吊装位置设置风速观测仪。吊装过程中遇到5级以上大风, 立即停止作业, 在最近的预留楼层斜拉钢丝绳做临时固定。

工程提升质量较小, 且幕墙面板安装完毕后结构受荷面积较大, 为保证提升过程中结构安全, 需在提升的整个过程中采取有效的缆风措施。

采用10台75t液压同步提升设备进行提升。与常用卷扬机或塔式起重机吊装不同, 液压提升设备通过调节系统压力和流量, 控制启动和制动加速度, 保证提升过程中弧形铝板单元和主楼结构的稳定性。提升过程中采用全程索道式缆风拉结进行防风。

吊装前对整体提升的弧形铝板单元进行计算机仿真分析 (见表1) , 考虑荷载分布不均匀性、提升不同步性、施工荷载、风荷载、动荷载等因素的影响, 计算得到弧形铝板单元整体同步提升工况各吊点提升反力值, 设置每个吊点的不同步误差控制在20mm, 再进行单点不同步、两点不同步、三点不同步最不利工况分析, 分析得出安全范围内的最大吊点反力。在液压同步提升系统中, 依据计算数据对每台液压提升器的最大提升力进行相应设定。当某吊点实际提升力超出设定值趋势时, 液压提升系统自动采取溢流卸载, 使该吊点提升反力控制在设定值内, 防止出现各吊点提升反力分布严重不均。

初次提升离开胎架500mm后静载1h。静载试验通过后进行托顶位置面板安装, 完成后继续提升。提升速度在10～15 m/h, 使用全站仪监控测量控制精度和提升误差, 根据同步误差控制液压系统调节误差, 为防止误差累积, 每完成40～50个行程进行1次误差调整。持续提升2d, 在距离安装约2m位置时, 提升速度降至5m/h, 完成最后就位提升和安装。

吊装过程中, 构件需用缆风绳牵引, 防止因钢丝绳的绞力引发构件在空中打转, 产生安全隐患, 同时便于构件就位。

弧形铝板单元整体提升完毕进行后序施工中, 会对主结构件进行焊接, 同时根据建筑功能的调整需要, 也可能出现局部荷载与设计工况有不一致的情况。

考虑本工程中弧形铝板单元跨度较大、中间无刚性支撑, 安装就位后, 严禁大范围大电流焊接, 防止局部受热变软。弧形铝板单元连接完成后, 拆除吊点连接的钢构件, 把整个弧形铝板单元拆分成4个铝板小单元, 避免下挠无法控制、结构空间尺寸发生突变。因此在弧形铝板单元整体提升安装施工前, 应尽可能将埋件、吊点、E形连接件考虑到位, 在地面完成能够提前焊接的安装作业。

本文对高空间、复杂外部环境情况下的铝板单元液压同步整体吊装技术要点进行阐述, 现场实际实施进展顺利, 吊装技术安全可靠, 大量的工厂组装保证了施工质量和工期, 施工措施费用在可控范围内。