鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中75T汽車吊在地下室頂板上吊裝施工方法

李昱興 張曉華 王粲

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)施工于地下室頂板施工，全部后澆帶施工完畢后進(jìn)行。本文簡要介紹鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中地下室加固情況。

關(guān)鍵詞：75T汽車吊;地下室頂板;吊裝加固

1 工程概述

本鋼結(jié)構(gòu)工程主體為三個(gè)正球體相連結(jié)構(gòu)，球體直徑為38.6m，內(nèi)部中空無支撐結(jié)構(gòu)，球體內(nèi)部設(shè)有中心平臺(tái)及連橋在標(biāo)高15.9m處球體橫向聯(lián)系桿件相連，球體底座與球體弧形柱為銷軸連接形式。每球體按20等分，每18°設(shè)置弧形鋼柱與頂部北極圈相互連接形成球體結(jié)構(gòu)，橫向主聯(lián)系桿件為箱型結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置在6.9m、15.9m、22m標(biāo)高處，其余次聯(lián)系桿件主要為圓管結(jié)構(gòu)。三個(gè)球體結(jié)構(gòu)用鋼量約為1620噸，每單體球用鋼量約為540噸，主要材質(zhì)為Q345B及Q345GJ。弧形鋼柱截面主要為：BOX500×400×16mm，柱間箱型聯(lián)系桿件截面主要為：BOX600×400×16mm。

2 75噸汽車吊行走狀態(tài)下地下室頂板加固措施及受力分析

頂板加固采用鋼管腳手架，土建施工完后不拆除，用于汽車吊上樓面的樓板加固措施：采用Φ48×3.5 的滿堂鋼管腳手管，立桿縱管間距為0.8m，水平橫管間距為1.2m，步距為1.5m，搭設(shè)高度5.3米。腳手架規(guī)格為φ48×3.5（按照3.0壁厚計(jì)算），材質(zhì)Q235。

汽車吊在地下室頂板上作業(yè)時(shí)，應(yīng)對(duì)行走輪壓、支腿受力進(jìn)行分析驗(yàn)算。

75噸汽車吊參數(shù)如下：

前軸第一、二軸輪壓為100KN，單輪輪壓為50KN;

后軸第三、四軸輪壓為130KN，單輪輪壓為65KN;

參考《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D60規(guī)范表4.3.1-2，前軸輪胎著地寬度及長度btx*bty=0.3*0.2m，后軸輪胎著地寬度及長度btx*bty=0.6*0.2m，

樓板厚度300mm，混凝土強(qiáng)度C35。

2.1 行走時(shí)對(duì)樓板的抗沖切承載力驗(yàn)算

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010第6.5條驗(yàn)算輪壓下，樓板的抗沖切承載力。

因樓板厚度300mm<800mm，截面高度影響系數(shù);

σpc，m=0.0N/m2，非預(yù)應(yīng)力樓板不考慮;

=1.2，，取較小值，故η=1.2;

則：

=（0.7*1.0*1.57+0.25*0.0）*1.2*2060*265=719.9*10^3N=719.9KN>50KN（前輪輪壓），也大于后輪輪壓65KN;后輪著地面積更大，也滿足要求。

故樓板抗沖切承載力滿足在樓面上行走汽車吊的要求。

2.2 行走時(shí)對(duì)樓板的局部承壓驗(yàn)算

按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010第6.6條，樓板局部承壓驗(yàn)算公式為：

=16.7N/mm2;

（輪胎著地長度和寬度參考《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）表4.3.1-2）

（考慮樓板下部腳手架墊塊與樓板的接觸面積）

按照公式：

1.35*1*2.645*16.7*60000=3577KN>50KN（前輪輪壓），也大于后輪輪壓65KN;后輪著地面積更大，也滿足要求。

1.35*1*2.45*16.7*10000=552KN>50KN（前輪輪壓），也大于后輪輪壓65KN;后輪著地面積更大，也滿足要求。

故樓板局部承壓滿足要求！

3 行走時(shí)對(duì)支撐架的局部承壓驗(yàn)算

查表 Φ48×3鋼管的截面特性為：

混凝土樓板厚度300mm，樓板的平面剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于腳手架體系的平面剛度。相對(duì)于腳手架系統(tǒng)，樓板可以作為腳手架頂部的剛性平面墊塊，上部的汽車吊荷載，可以作為均勻荷載考慮。

腳手架立桿間距0.8米，保守偏安全的只考慮車輪相鄰范圍內(nèi)的腳手架立桿作用。

此范圍內(nèi)共有腳手架50個(gè)腳手架立桿。

單個(gè)立桿的承受的汽車吊荷載為：

Qk1=460/50=9.2KN

各立桿的受力存在不均勻性，考慮1.2倍的不均勻系數(shù)。

受力最大的立桿受力為：

Qk1=9.2*1.2=11.04 KN（即約1.1噸）

3.1 腳手架自重荷載（G1=1kN/㎡）

G k1=1*0.8*0.8=0.64 KN

3.2 上部活荷載

單根鋼管考慮Qk1=11.04KN

3.3 施工活荷載（3KN/㎡）

QK2=3.0*0.8*0.8kN=1.92KN

單立桿豎向承載力驗(yàn)算，不考慮樓板自重。樓板澆筑完成后，達(dá)到一定強(qiáng)度后，才允許汽車吊上樓面。此時(shí)偏保守地，按樓板只承受樓板自重荷載驗(yàn)算，驗(yàn)算腳手架承受外部荷載的安全性。

單立桿的軸力設(shè)計(jì)值為：

N=1.3* G k1+1.5*（ Qk1+ Qk2）=1.3*0.64+1.5*（11.04+1.92）=20.27KN

依據(jù)《建筑施工臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》JGJ300-2013，第4.4.10條：

立桿計(jì)算長度取值

立桿計(jì)算長度

長細(xì)比< 210? 滿足規(guī)范要求

查表知 穩(wěn)定系數(shù)

立桿穩(wěn)定性計(jì)算

<215

滿足要求。

3 75噸汽車吊吊裝狀態(tài)下地下室頂板加固措施及受力分析

吊裝時(shí)采用6.0m*2.0m路基箱擴(kuò)散并對(duì)路基箱下方腳手架進(jìn)行加密，立桿網(wǎng)格設(shè)置為600mm*600mm，橫桿間距為1200mm。

本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，最大的構(gòu)件時(shí)球體下半球鋼柱，最大重量15.0噸，（150KN）。

汽車吊側(cè)翻多發(fā)生在側(cè)面吊裝的工況，按極限狀態(tài)吊裝情況考慮，單側(cè)腿受力，支腿反力N3=N4=0，支腿反力N1、N2最大;汽車吊自重460KN，最大構(gòu)件重量150KN。

N1=N2=（460+150）/2=305KN;

對(duì)N1＼N2連線的中點(diǎn)取矩，建立平衡方程：

F1*（R-3.95）-G1*3.9l5=0

150*（R-3.95）-460*3.95=0

得R=16.1m;

在R=16.1m時(shí)，吊車大臂旋轉(zhuǎn)到N2位置，導(dǎo)致N2的支腿反力最大。

此時(shí)，近似取四個(gè)支腿為正方形簡化計(jì)算，對(duì)中心點(diǎn)G1位置曲取矩，列方程為：

N1=N4;

N1+N2+N3+N4=G1+F1

N3*5.784-N2*5.784+F1*16.1=0 （對(duì)G1點(diǎn)取矩）

N3*5.784*2+N1*8.45*2+F1*（16.1-5.874）-G1*5.784=0 （對(duì)N2點(diǎn)取矩）

N1、N2、N3、N4未知，G1=460KN，F(xiàn)1=150KN，解方程組得：

N2=511.2KN;N3=93.7KN; N1=N4=2.5KN;

綜合考慮兩種工況，支腿最大反力為N2=511.2KN;

支腿采用6m*2m路基箱擴(kuò)散荷載：

均布荷載 （路基箱自重考慮60KN）

單個(gè)腳手管支撐的有效面積為6m×2m，同樣從保守的角度考慮，設(shè)此區(qū)域的均布荷載全部由腳手管承受。

按不加密立桿間距0.8m*0.8m計(jì)算。

上部活荷載Qk=47.6kN/㎡

吊裝時(shí)，吊裝半徑范圍內(nèi)無吊裝之外的其他施工操作，吊裝站位周邊2米范圍內(nèi)，無材料堆載，不考慮其他施工荷載作用。

最終單管承受荷載為：

（1.3×1+1.5×47.6）×0.8×0.8=46.53KN

計(jì)算長度取大值

長細(xì)比 < 210? 滿足規(guī)范要求

查表知 穩(wěn)定系數(shù)

立桿穩(wěn)定性計(jì)算

>215

故由上可知，吊裝時(shí)采用6.0m*2.0m路基箱擴(kuò)散腳手架承載力不能滿足施工要求。需對(duì)路基箱下方腳手架進(jìn)行加密，立桿網(wǎng)格設(shè)置調(diào)整為600mm*600mm。

腳手架自重荷載G1=1kN/㎡

按立桿間距0.6*0.6m，重新計(jì)算：

⑴、荷載計(jì)算

①、腳手架自重荷載

Gk=1kN/㎡

②、上部活荷載

Qk=47.6kN/㎡

最終單管承受荷載為：

（1.3×1KN/㎡+1.5×47.6kN/㎡）×（0.6m×0.6m）=26.17KN

計(jì)算長度取大值

長細(xì)比 < 210? 滿足規(guī)范要求

查表知 穩(wěn)定系數(shù)

立桿穩(wěn)定性計(jì)算

<215，滿足要求。

4 汽車上樓面施工要求

4.1 腳手架搭設(shè)必須按要求施工，汽車吊行走區(qū)域立桿間距0.8m*0.8m，橫桿間距1.2m;汽車吊站立吊裝區(qū)域立桿間距0.6m*0.6m，橫桿間距1.2m;

4.2 汽車吊在上樓板前混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度;

4.3 汽車吊在樓板上為保護(hù)混凝土防止局部受壓，在其支腿各墊2m×6m路基箱，路基箱下方滿鋪木方，可保護(hù)樓面并均勻傳遞荷載;

4.4 板底、梁底全部滿堂腳手架，汽車吊停放位置處的腳手架不得拆除，直到吊裝完畢，汽車吊撤出后方可拆除;

4.5 在吊裝作業(yè)時(shí)嚴(yán)格遵守“十不吊”，防止汽車吊傾覆。

5 結(jié)語

采用對(duì)地下室頂板加固的措施，通過計(jì)算，合理選擇汽車吊型號(hào)，節(jié)約了成本，提高了作業(yè)效率。