某工程電梯井鋼架高空安裝難點(diǎn)與技術(shù)分析

摘 要：文章結(jié)合某高層電梯井鋼結(jié)構(gòu)工程難點(diǎn)問題，闡述了該工程的吊裝安裝順序及其吊裝機(jī)械的設(shè)備，并對該法進(jìn)行整體受力分析并列舉施工過程中的注意事項(xiàng)，結(jié)果表明在特殊環(huán)境下傳統(tǒng)的獨(dú)腳拔桿可發(fā)揮吊裝優(yōu)勢。以期解決在缺少大型吊裝機(jī)械設(shè)備的條件下，如何高空吊裝鋼結(jié)構(gòu)井架的問題。

關(guān)鍵詞：吊裝機(jī)械；電梯井；安裝難點(diǎn)

1 工程概況

某工程位于市中心區(qū)繁華路段，改工程的電梯井鋼結(jié)構(gòu)為增建工程，在原主體結(jié)構(gòu)邊上依附，電梯井鋼架高度125.3m，共36層，首層層高5m，2-14層層高4.5m，15層-36層層高3.0m，如圖1所示，圖中斜線陰影部分為加建電梯井鋼架，電梯井外墻采用全玻璃幕墻。電梯井鋼架采用方鋼管柱和H型鋼截面，H型鋼一端與方鋼管柱連接，采用剛接連接方式，另一端與原主體結(jié)構(gòu)混凝土梁連接，采用化學(xué)螺栓鉸接連接方式。

2 安裝方案的選擇

2.1 吊裝方案的選擇

對于普通的高層鋼結(jié)構(gòu)和高聳鋼結(jié)構(gòu)，一般采用的施工安裝方法是高空散件流水安裝法和高空分塊流水安裝法兩種械（主要為塔吊）將每個(gè)安裝單元或構(gòu)件進(jìn)行逐件吊裝并拼裝，整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝過程為：從下至上流水作業(yè)。任一上部構(gòu)件或安裝單元在安裝前，其下部所有構(gòu)件均應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)布置和要求安裝到位，即已安裝的下部非完整結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定、安全的。此兩種安裝法的主要優(yōu)點(diǎn)是安裝適用范圍廣，質(zhì)量易控制，施工工期短。

由于本電梯井鋼架為加建工程，且位于市中心區(qū)，受到施工場地平面狹窄、空間小，周邊原有舊建筑環(huán)繞，施工工期短等各種因素制約，所選用的起重機(jī)械設(shè)備不如新建工程可采用塔吊、汽車吊等大型起重設(shè)備，因此結(jié)合本工程特點(diǎn)和現(xiàn)場條件等各因素，并綜合考慮上述兩種安裝方法的特點(diǎn)，確定電梯井鋼架采用獨(dú)腳扒桿吊裝法，該法尤其適用于在缺少大型吊裝機(jī)械設(shè)備環(huán)境下的安裝施工，且其設(shè)備簡單，搬運(yùn)方便，費(fèi)用低廉。

2.2 吊裝機(jī)械設(shè)備的選擇

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況并考慮制作、安裝等因素，擬選用鋼管式拔桿和卷揚(yáng)機(jī)組合吊裝，采用定點(diǎn)變幅移位吊裝，吊裝時(shí)桅桿仰角為65°，左右固定回轉(zhuǎn)180°拔桿主要受力構(gòu)件包括固定桅桿（L=10m）、變幅桅桿（L=12m）、撐管（L=9.5m）和纜風(fēng)繩，固定桅桿與變幅桅桿采用滑輪組連接，滑輪組采用五五型8t多門滑輪組，其走線穿法主要考慮到第1個(gè)導(dǎo)向輪在其左右側(cè)的位置，即出繩要在第1個(gè)導(dǎo)向輪一側(cè)，便于走線。用卷揚(yáng)機(jī)調(diào)節(jié)固定桅桿和變幅桅桿之間的角度，固定桅桿靠左右兩側(cè)的纜風(fēng)繩和后面兩根撐桿來固定。

拔桿位于原主體結(jié)構(gòu)35層天面，拔桿底座設(shè)置在35層框架梁上，固定桅桿頂部分別與纜風(fēng)繩和撐桿連接，兩側(cè)的4道纜風(fēng)繩另一端分別連接到35層樓面框架梁上和原主體結(jié)構(gòu)柱上，撐桿另一端連接到37層核心筒剪力墻上，固定桅桿與變幅桅桿底部采用銷子連接

3 吊裝受力驗(yàn)算

3.1 桿件受力分析

由于拔桿主要受力桿件均為現(xiàn)場制作，故各桿件的受力情況及穩(wěn)定性驗(yàn)算尤為重要。本工程最大構(gòu)件重量為3.7t，則拔桿最大吊重取50kN，考慮1.5倍的動(dòng)力系數(shù)，實(shí)際荷載載取值為75kN。

采用Midas-GEN7.80軟件建立三維整體模型進(jìn)行計(jì)算分析，由于變幅桅桿在不同位置時(shí)各桿件受力情況不一樣，主要考慮圖2的3種變幅桅桿位置，各桿件內(nèi)力分析結(jié)果見表1。

3.2 桿件驗(yàn)算

3.2.1 根據(jù)規(guī)范GBT3811-2008采用許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法，材料Q235許用應(yīng)力為：屈服極限fy=235MPa，容許應(yīng)力s=2351.48=158.7MPa。

根據(jù)規(guī)范GB50010-2010，鋼絲繩極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa，抗拉強(qiáng)度fpy=1320MPa。

3.2.2 各桿件截面計(jì)算參數(shù)：固定桅桿和變幅桅桿采用鋼管f299×8，撐桿采用鋼管f219×6，鋼絲繩為f21.5，f17.5截面分別為As=363.1，240.5mm2。

3.2.3 桿件驗(yàn)算

a.固定桅桿驗(yàn)算：由計(jì)算結(jié)果可知，固定桅桿最大壓力N=-103.9kN，桿長L=10m，長細(xì)比□l=Li=10000102.92=97.16<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)查表得j=0.575，則由公式可得：□=N/□A=24.7Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求。

b.變幅桅桿驗(yàn)算：由計(jì)算結(jié)果可知，變幅桅桿最大壓力N=-91.3kN，桿長L=12m，長細(xì)比□=Li=12000102.92=116.6<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)查表得□=0.458，則由公式可得：□=N/□A=27.3Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求。

c.撐桿驗(yàn)算：由計(jì)算結(jié)果可知，撐桿最大壓力N=-10.4kN，長度L=9.5m，長細(xì)比（按壓桿考慮）□=Li=950075.33=143.3<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)查表得□=0.333，則由公式可得：□=N/□A=7.8Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求；受拉強(qiáng)度計(jì)算：□=N/A=15Nmm2<[□]，滿足要求。

d.纜風(fēng)繩驗(yàn)算：由于在本拔桿設(shè)計(jì)中設(shè)置了撐管，因此纜風(fēng)繩所受的拉力很小，由計(jì)算可知纜風(fēng)繩最大拉力N=4.6kN，采用6×37鋼絲繩（□21.5），可承受的最大拉力T=363.1×1320=479.292kN，完全可滿足要求。

4 鋼結(jié)構(gòu)吊裝及安全注意事項(xiàng)

4.1 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

正式吊裝前應(yīng)進(jìn)行拔桿試吊，具體如下：

4.1.1 先分別單機(jī)吊起1t左右的物體，運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，以檢查起重機(jī)結(jié)構(gòu)及各導(dǎo)向系統(tǒng)的工作性能狀況。

4.1.2 卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)逐步加力，每次加力為桁架重量的約10%，每加一次力要對桅桿起重機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行一次檢查，包括基部支座與焊縫檢查、桅桿起重機(jī)連接板與固定端的焊縫檢查、各導(dǎo)向輪錨固點(diǎn)的檢查等。待第一次檢查工作完畢后，才能進(jìn)行第二次加力，杜絕一次加力超載。

4.1.3 桅桿起重機(jī)進(jìn)行試吊時(shí)，最大靜載要達(dá)到所吊構(gòu)件自重的1.25倍，試吊過程中嚴(yán)格按照操作規(guī)程和技術(shù)交底要求進(jìn)行，統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

4.1.4 待所吊構(gòu)件多次加力檢查處于安全狀態(tài)后（此時(shí)所吊構(gòu)件不能離開地面）再全部松力、全部加力3次以上。

4.1.5 試吊實(shí)驗(yàn)合格后，并經(jīng)有關(guān)部門認(rèn)可指定操作規(guī)程后方可投入使用。正式開吊前，構(gòu)件轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝部位附件，盡量調(diào)整到原位置附近，減少拔桿的轉(zhuǎn)幅工作，然后利用拔桿原位吊裝，緩慢升起構(gòu)件至安裝設(shè)計(jì)位置。

4.2 安全注意事項(xiàng)

4.2.1 鋼絲繩使用時(shí)，應(yīng)按正確的方法進(jìn)行，以免鋼絲繩扭結(jié)，鋼絲繩切斷前應(yīng)在切口兩側(cè)用細(xì)鐵絲綁扎，以防切斷后鋼絲繩松散。定期對鋼絲繩加潤滑油，一般以工作時(shí)間4個(gè)月左右加一次。在使用中，如繩股間有大量的油擠出，表明鋼絲繩的荷載已相當(dāng)大，這時(shí)應(yīng)勤加檢查，防止事故。

4.2.2 滑輪組使用前應(yīng)查明它的允許荷載，檢查滑車的各部分看有無裂縫和損傷情況，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活等。滑車組穿好后，應(yīng)緩慢加力；繩索收緊后應(yīng)檢查各部分是否良好，有無卡繩之處，若有不妥則應(yīng)5.8所有外架作業(yè)人員必須持有有效的特種人員操作證，操作人員進(jìn)場后應(yīng)做好進(jìn)場三級(jí)教育，上崗前必須根據(jù)現(xiàn)場施工狀況和有關(guān)施工安全條例對其進(jìn)行書面的詳細(xì)的安全、質(zhì)量、技術(shù)交底，并做到簽字手續(xù)齊全；嚴(yán)禁架子工酒后上班，嚴(yán)禁穿拖鞋和赤膊上班等。

每層外架搭設(shè)完畢后，必須驗(yàn)收合格后方可投入使用；腳手架驗(yàn)收合格后，應(yīng)在架體顯眼處懸掛驗(yàn)收合格牌、限載牌及安全操規(guī)程牌。架子工操作時(shí)嚴(yán)禁將松動(dòng)的鋼管和扣件遺留在建筑物邊緣，嚴(yán)禁在架體上拋擲扳手、扣件、鋼管等，以免發(fā)生意外。外腳手架應(yīng)使用阻燃的密目式安全網(wǎng)，以免在腳手架使用過程中引起火災(zāi)。當(dāng)有六級(jí)及以上強(qiáng)風(fēng)或濃霧、雨雪天氣時(shí)，應(yīng)停止腳手架搭設(shè)與拆除作業(yè)。雨、雪后上架作業(yè)應(yīng)有防滑措施。

5 結(jié)束語

外腳手架后置懸挑雙槽鋼卸載加固施工技術(shù)有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)落地架與懸挑架的不足，技術(shù)先進(jìn)、操作方便，在節(jié)約施工成本、加快工程進(jìn)度、確保安全等多方面優(yōu)點(diǎn)突出，效益顯著。該項(xiàng)技術(shù)在多個(gè)高層建筑中得到成功的應(yīng)用，但對于建筑物總高度在100m以上的超高層建筑的外架，從安全工作的重要性與創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的嚴(yán)謹(jǐn)性出發(fā)，尚需要總結(jié)更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)后充實(shí)相應(yīng)技術(shù)措施，方可探索使用。