工程档案——深圳证券交易所营运中心
深圳证券交易所营运中心工程是深圳市标志性建筑，位于深圳市福田中心区，地上46层，地下3层，总建筑面积约26.24万m2,结构主体总高度236.95m，塔楼结构为核心筒混凝土-外钢框架结构体系。其7～10层为抬升裙楼，采用超长巨型悬挑空间钢桁架结构，是世界上最大的悬挑平台。
创新技术——砂箱卸载技术
砂箱卸载技术原本是桥梁施工中的一项专有技术，在深圳证券交易所营运中心工程抬升裙楼超长巨型悬挑空间钢桁架结构卸载中，成功的将这项技术引入民用房建钢结构工程，实现了大吨位临时支撑荷载向结构本体的平稳过渡，不但创新了钢结构施工技术，而且具有广泛的通用性，为类似工程提供了可供借鉴的成套工艺。
深圳证券交易所营运中心工程是深圳市标志性建筑，位于深圳市福田中心区，地上46层、地下3层，总建筑面积约26.24万m2,结构主体总高度236.95m。塔楼结构为核心筒混凝土-外钢框架结构体系，竖向分为3段，地上1～6层为第1段，平面尺寸90m×54m，外廓结构为桁架筒结构和塔楼南北面框架；第2段为抬升裙楼，标高7～10层，平面尺寸162m×98m,为空间正交悬挑钢桁架体系；第3段为10层以上结构，平面尺寸54m×54m，外廓结构为外框架型钢混凝土组合柱。
抬升裙楼为超长巨型悬挑空间钢桁架结构，是世界上最大的悬挑平台，下弦距一层楼面约36m，四周悬挑，东西长162m，悬挑36m；南北宽98m，悬挑22m,总厚度25m。该结构由6类14榀巨型悬挑钢桁架纵横交叉构成，为全焊接桁架，由巨型钢板焊接节点和大截面箱形杆件拼装而成，部分与塔楼钢结构结合为一体。裙楼构件多为重型、大型复杂构件，节点152个，最大节点重量为170.36t（分7段高空拼装），除节点外最大单件重量为80.6t，整个抬升裙楼用钢量约2.8万t（见图1）。裙楼结构综合采用了大跨度、大悬挑结构，如此新颖的结构形式在工程中罕见，也为钢结构安装施工设置了难题，尤其是裙楼整体钢结构的卸载堪称难中之难。
图1 裙楼总体结构示意
钢结构卸载特点及难点
深圳证券交易所营运中心裙楼为抬升至高空的空间巨型钢桁架结构体系，总用钢量大，其中高空散装主桁架吨位约14000t，总卸载吨位9473t。为保证裙楼结构安全和整体变形，需控制各点均匀下降，46个临时支撑点需要分批卸载，操作统一难度大。根据计算结果分析，46个临时支撑点最大单点卸载吨位305t，最小单点卸载102t,单点卸载吨位大。
卸载组织难度大。裙楼卸载面积大、范围广，分外、中、内三圈进行，为保证整个卸载过程按既定方案实施，46个卸载点要达到理论的分级、同步，且信号传递能够迅速及时，加大了组织难度。
大吨位卸载工具的选择。大部分卸载点卸载吨位大于200t，最大吨位为305t，针对分步分级卸载的计划，需要选择大吨位卸载装置，卸载工具必须满足300t的竖向承载力使用要求。
高空卸载风险大。卸载在支撑顶部进行，即操作人员均在36m高空工作，胎架受卸载过程中上部结构的扰动对操作人员的安全可能会产生影响，安全风险大。
信息复杂难管理。由于卸载点数多，共有86个砂箱需要读数，信息返回和数据分析量大，同时卸载过程中还有对位移、杆件应力及焊缝的监测数据，要保证数据传递的及时性、准确性，信息系统的管理难度较大。
常规钢结构支撑卸载方法具有局限性。直接切割和千斤顶顶升是常用的两种钢结构卸载方法。切割精度难以控制以及高空防火安全措施投入大是直接切割法的不足，而千斤顶顶升难以实现结构反顶抽取钢板，需要使用很多大吨位千斤顶，不仅成本高、综合经济效益差而且对环境污染大。
卸载应急机制。虽然在卸载前对结构进行了详细的计算，但是实际的卸载量和理论计算数值必定存在差异，因此在整个卸载过程中对可能出现的意外情况必须作好充分的准备和应急方案。
基于裙楼结构施工的特点和难点，结合裙楼施工关键技术，对我国传统砂箱工具使用原理进行剖析，组织技术专家和项目技术骨干开展技术研究和攻关工作。通过借鉴砂箱在其他施工领域的应用实例，如在预应力桥梁施工中，砂箱是卸载脱模工具，在预应力钢筋张放施工中，砂箱可以实现钢筋在收拉过程中的缓慢进行，避免因速度不均导致反力装置受损坏，对砂箱进行了设计改进，自主研发了适用于该工程卸载施工的砂箱。
巨型悬挑钢桁架砂箱卸载技术要点
砂箱采用承受环向内压力较好的圆钢管作为外筒，配以紧密的圆形活塞，外筒底部开排砂口，排砂口设有开关灵活的阀门。砂箱内填充流动性好，承载力大的钢砂。当砂箱内的钢砂通过排砂口排出后，砂箱内的钢砂体积减小，活塞随之向内收缩，砂箱高度从H1减小到H2，使结构和临时支撑脱离（见图2）。
图2 砂箱工作原理
裙楼46个卸载点分3个区轮换卸载，共采用砂箱86个。整个卸载过程分4个阶段，每阶段各卸载分区分12步完成一步卸载。为确保砂箱卸载的同步性和均匀性，每个卸载步骤细分为2～3mm一轮逐轮卸载。每两轮排砂后，检查砂箱卸载的同步情况，若发现同步误差超过2mm，在下一轮排砂时进行调整，调整方法为调整同级高度偏高的砂箱活塞至偏低的砂箱活塞持平或同步误差控制在1mm以内（见图3）。每完成一个卸载阶段，即进行卸载过程中的位移监测，以验证实测值和理论值的差异。
图3 卸载施工流程
砂箱卸载技术具有承载力大、性能稳定、操控性好、控制精度高、适用性强、绿色环保的特点。对裙楼卸载过程中的应力实时监测结果表明，结构位移大小和应力变化呈明显的对应关系，每一步卸载都能表现出对应结构的应力变化，构件应力变化与结构的对称性一致。卸载实践表明，各点卸载量控制较好，同步误差小，满足预定的卸载控制要求。
巨型悬挑钢桁架砂箱卸载技术保证了裙楼钢结构支撑卸载的施工工期、安全和质量目标的实现，裙楼提前10天完成卸载，结构施工质量经验收均达到国家质量验收标准要求；为项目节省成本310.88万元，具有可观的经济效益。同时，该技术采用砂箱装置进行裙楼整体卸载，节约了卸载设备的费用投入，减少对环境的噪声、化学污染，操作简便，能够达到砂箱高精度控制卸载，提高了卸载安全性，降低了工程综合成本，具有良好的社会效益。
巨型悬挑钢桁架砂箱卸载技术不仅成功应用于该工程，解决了卸载难题，而且取得了丰硕的技术成果。申报两项专利，其中“对钢结构支架进行卸载的砂箱装置及方法”为发明专利，“对钢结构支架进行卸载的砂箱装置”为实用新型专利；“砂箱集群卸载技术施工工法”被评为湖北省工法、中建三局工法；发表科技论文两篇。
深圳证券交易所营运中心抬升裙楼巨型悬挑钢结构支撑的卸载系首次将砂箱卸载技术应用于民用钢结构工程，创新了钢结构施工技术，提升了企业的技术实力，引起同行的广泛关注。