某高層建筑鋼梁吊裝方案分析

陳 聰，吳 翔（.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456；.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300）

?

某高層建筑鋼梁吊裝方案分析

陳 聰1，吳 翔2
（1.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456；2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

本文分析了高層建筑形成的狹小空間情況下鋼骨混凝土梁的鋼結(jié)構(gòu)吊裝工藝，本工程通過(guò)方案比選，采用了2臺(tái)300T汽車吊抬吊的方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝。達(dá)到了經(jīng)濟(jì)安全完成施工任務(wù)的目的，對(duì)同類型的鋼結(jié)構(gòu)施工具有指導(dǎo)意義。

鋼骨混凝土梁；鋼結(jié)構(gòu)吊裝；雙機(jī)抬吊

引　言

某高層辦公樓，地下一層，裙房地上兩層，高約14.400m；主樓十一層，高度約52.350m。總建筑面積為55 008m2，其中地上43 334m2，地下11 674m2。

主樓四層5-10軸為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，建筑高程為18.51m，部分梁為轉(zhuǎn)換層框架梁，截面尺寸分別為600 mm×1 700 mm（跨度8.4m、12.6m、6根）、800 mm×2 000 mm（跨度8.4m、4根）、1 200 mm×2 000 mm（跨度25.2m、2根）、500 mm×900 mm（跨度8.4m、10根）、500 mm ×750 mm（跨度8.4m、11根）。梁底高程在16.8～16.5m，轉(zhuǎn)換層框架梁截面較大、型鋼龍骨自重較重，吊裝跨度大，對(duì)吊裝和安裝都有較高要求。

由于圖紙及工期原因，在東西兩側(cè)均已施工至五層的情況下進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝，導(dǎo)致吊裝空間非常狹小。本文對(duì)此種情況下的吊裝進(jìn)行了方案研究，并最終選用雙機(jī)抬吊完成了鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工。

1　工程特點(diǎn)分析

結(jié)構(gòu)吊裝施工場(chǎng)地狹小。本工程吊裝部位東西兩側(cè)主樓已經(jīng)施工至五層，南側(cè)B軸線框支柱已施工至地坪以上11.0m高度且距離塔吊基坑北側(cè)邊緣距離僅為4.3m。在此區(qū)域內(nèi)吊車起吊和爬桿都有所限制，為此需要精確計(jì)算吊車吊裝各個(gè)工況時(shí)的承載力和空間位置，同時(shí)在吊裝過(guò)程起重工和吊車司機(jī)需要密切配合保證施工安全。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件長(zhǎng)度長(zhǎng)、質(zhì)量大，提升高度高。本工程中主要構(gòu)件及吊裝高度見(jiàn)表1所示。因而對(duì)起重機(jī)械及地基承載力都提出了很高的要求。所以吊裝作業(yè)前要根據(jù)地基承載力及工程實(shí)際情況選擇合適的機(jī)械設(shè)備和吊裝方案，保證施工作業(yè)安全。

表1　主要構(gòu)件參數(shù)

2　吊裝方案

本工程原計(jì)劃使用一臺(tái) 150T汽車吊站位于地下室頂板上進(jìn)行轉(zhuǎn)換層吊裝，但由于鋼結(jié)構(gòu)廠家進(jìn)場(chǎng)晚，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)反復(fù)修改等原因，主樓東側(cè)及西側(cè)已施工至五層后方具備吊裝條件。所以考慮以下3種吊裝方案。

2.1方案一

采用200T汽車吊雙機(jī)抬吊進(jìn)行吊裝，汽車吊站位于塔吊兩側(cè)，起吊中心位于A軸上，汽車吊大臂初始長(zhǎng)度35.9m，將鋼梁吊至C軸臨時(shí)固定。汽車吊伸臂至46.2m，將鋼梁從C軸重新起吊，放至E軸。

2.2方案二

采用200T汽車吊雙機(jī)抬吊進(jìn)行吊裝，汽車吊站位于塔吊兩側(cè)，起吊中心位于A軸南側(cè)3m處，汽車吊大臂初始長(zhǎng)度46.2m，將鋼梁吊至C軸臨時(shí)固定。汽車吊挪車至吊車起吊中心位于A軸上，將鋼梁從C軸重新起吊，放至E軸。

2.3方案三

采用300T汽車吊雙機(jī)抬吊進(jìn)行吊裝，汽車吊站位于塔吊兩側(cè)，起吊中心位于A軸南側(cè)3m處，汽車吊大臂初始長(zhǎng)度46.2m，直接將鋼梁吊裝至E軸。

經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)模擬起吊過(guò)程，上述3種施工方法比選如表2所示。

本工程方案比選主要考慮安全、經(jīng)濟(jì)、地基承載力及工期要求，從經(jīng)濟(jì)性及地基承載力角度方案一和方案二為優(yōu)選方案，但是這兩種方案都要求將鋼梁做一次臨時(shí)固定。在高度16.6～16.8m處高支模腳手架臨時(shí)固定鋼梁存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患，且施工期增加又會(huì)造成費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)的增加。綜合以上原因選擇方案三為最優(yōu)方案。

表2　優(yōu)缺點(diǎn)比較

3　鋼梁的吊裝

3.1吊裝整體安排

1）鋼梁組裝擺放

KZL1擺放于A-B軸與6-9軸之間，GL1-1 及GL1-2擺放于A-B軸與10-11軸之間，如圖1所示。

圖1　吊車站位及鋼梁擺放位置

2）吊裝順序

根據(jù)上述擺放位置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整體從北向南進(jìn)行吊裝先吊裝F-E軸之間GL1（每根分為GL1-1及GL1-2兩段），然后吊裝E軸的KZL1，在焊接E軸的KZL1的同時(shí)吊裝E-C軸的GL1，最后吊裝C軸的KZL1及C-B軸的GL1。

3）設(shè)備站位

1號(hào)300T站于6-7軸之間，轉(zhuǎn)盤(pán)中心位于A軸南側(cè)3m處。2號(hào)300T站于8-9軸之間，轉(zhuǎn)盤(pán)中心位于A軸南側(cè)3m處。具體位置見(jiàn)圖1所示。

4）地基承載力

根據(jù)吊車參數(shù)表，吊車自重 79.68t，配重98.2t，吊重22.6t，吊具索具重2t。

G=79.68+98.2+22.6/2+2=191.18t

吊車考慮3腿受力，支腿墊板采用15cm高、2m寬、3m長(zhǎng)路基箱，路基箱底部橫向滿鋪道木，道木底部墊2cm厚鋼板，根據(jù)吊裝手冊(cè)地基承載力要求為10.6t/m2。

3.2地基處理

A-B軸之間為回填土，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輕型觸探試驗(yàn)，地基承載力為12t/m2，不需進(jìn)行地基處理。

3.3吊裝參數(shù)

GL1吊裝為單機(jī)吊裝，KZL1吊裝為雙機(jī)抬吊。參照吊車參數(shù)，考慮吊裝最不利位置，吊裝參數(shù)如表3所示。

表3　最不利位置參數(shù)

3.4吊裝過(guò)程

1）E軸北側(cè)GL1吊裝過(guò)程

現(xiàn)場(chǎng) 6-9軸已搭設(shè)滿堂腳手架，架體搭設(shè)至GL1梁底。本次吊裝將GL1分為兩段，吊裝并放于滿堂腳手架上，在腳手架上進(jìn)行焊接。

2號(hào)吊車將GL1-2從10-12軸間倒至6-9軸之間，然后由1號(hào)吊車吊裝就位（如圖2、圖3）。

圖2　1#吊車將GL1-2吊裝就位

圖3　吊車最遠(yuǎn)處GL1-2起吊狀態(tài)

由圖3所示可知，1#吊車GL1-2起吊到最高點(diǎn)后吊臂仰角為77°，吊臂與GL1之間有3.62m的安全距離，滿足吊車起吊要求。

2#吊車同時(shí)吊裝直接就位。吊裝過(guò)程中 1#、2#吊車及吊裝過(guò)程如圖 4所示，吊裝過(guò)程中立面如圖5所示。

圖4　2#吊車將GL1-1吊裝就位

圖5　吊車最遠(yuǎn)處GL1-2吊裝狀態(tài)

由圖5所示可知，1#、2#吊車將GL1吊裝就位后，吊臂與B軸線已施工框住之間有1.97m的安全距離，完全滿足吊裝施工要求。

2）E軸KZL1吊裝過(guò)程

KZL1工廠加工為一段，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后直接卸車與6-9軸間靠近B軸位置。在吊裝完E軸北側(cè)GL1后，雙機(jī)抬吊KZL1。司索工將卸扣裝好并檢查完畢后，雙機(jī)緩慢起吊至構(gòu)件離地50cm，再次檢查完畢后，雙機(jī)將構(gòu)件起升至約15m高。雙機(jī)同時(shí)起升鋼絲繩并降臂將構(gòu)件送至E軸就位（如圖6）。

吊裝就位立面見(jiàn)圖7、圖8。1#、2#吊車將KZL1起吊至最高點(diǎn)后吊臂仰角為76°，吊臂與KZL1之間有3.69m的安全距離，滿足起吊要求。1#、2#吊車將KZL1吊裝就位后，吊臂與B軸線已施工框住之間有2.78m的安全距離，完全滿足吊裝施工要求。

圖6　雙機(jī)同時(shí)起升將構(gòu)件就位

圖7　吊車最遠(yuǎn)處KZL1起吊狀態(tài)

圖8　吊車最遠(yuǎn)處KZL1吊裝狀態(tài)

3.5臨時(shí)固定措施

KZL1梁就位后，需與6E柱及9E柱采取臨時(shí)固定措施。臨時(shí)固定措施如下：

1）將KZL1嵌入柱牛腿中（圖9）。

2）在梁與柱連接面斷續(xù)焊5道10cm長(zhǎng)焊縫。（圖9）

圖9　KZL1嵌入柱牛腿中

3）在KZL1梁頂面使用3塊20×150×300鋼板焊接固定，鋼板立用（圖10）。

圖10　KZL1臨時(shí)固定

4　結(jié)　語(yǔ)

目前鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中大量使用，體積龐大，質(zhì)量重，高空作業(yè)是鋼結(jié)構(gòu)施工，特別是大型鋼結(jié)構(gòu)施工的主要特點(diǎn)。因此在施工過(guò)程中因結(jié)構(gòu)失衡失穩(wěn)而引起的結(jié)構(gòu)物垮塌、由空間結(jié)構(gòu)和空間位置限制引起鋼結(jié)構(gòu)與周圍實(shí)體發(fā)生的碰撞與干涉，大型機(jī)械設(shè)備交叉作業(yè)發(fā)生的碰撞等事故層出不窮。

為此在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工中必須有針對(duì)性地提出合理的措施，除了在方案施工前的準(zhǔn)備工作，更重要的是要充分考慮和解決施工過(guò)程中新產(chǎn)生的問(wèn)題。比如考慮構(gòu)件與設(shè)備、設(shè)備與結(jié)構(gòu)物之間相互干涉的可能性，施工過(guò)程中因不同的施工操作而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)差異，進(jìn)而完成方案在空間上的驗(yàn)證和優(yōu)化，確保構(gòu)件的一次安裝就位。

本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析和優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)吊裝方案，并進(jìn)行了碰撞和干涉分析，通過(guò)合理安排和使用機(jī)械設(shè)備，順利完成了主樓轉(zhuǎn)換層鋼結(jié)構(gòu)施工，確保了工程的安全、質(zhì)量，提前了工期并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)以后的類似情況的鋼結(jié)構(gòu)施工具有指導(dǎo)作用。

［1］宋海豐，余純，谷凱，等.中國(guó)航海博物館帆體鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2008，（11）.

［2］張弓，余士奇.400t起重機(jī)在鋼結(jié)構(gòu)吊裝中的應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2010，（06）.

［3］李小萍，牙馬忠.某單體工程大跨度超高超大鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)［J］.山西建筑，2010，（17）.

Analysis of Steel Beam Hoisting Scheme Applying to A High-rise Building

Chen Cong1，Wu Xiang2
（1.No.4 Engineering Co.，Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300456，China；2.CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222，China）

An analysis is made for the steel structure hoisting technology applying to the steel reinforced concrete beam within a narrow space formed due to High-rise buildings.Through the selection and comparison of different schemes，two 300t auto-cranes are adopted to lift steel structure for installation，which satisfies the requirement for completing the construction economically and in safety，and guides the construction of same-type steel structure.

steel reinforced concrete beam； steel structure hoisting； double-crane lifting

TU973.1+3

A

1004-9592（2016）04-0060-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160415

2016-03-15

陳聰（1979-），男，工程師，主要從事港口工程施工管理工作。