鋼結構吊裝工程中的機械設備管理

梁濤

（山西瀟河建筑產業有限公司，山西 太原 030024）

1 工程概況

本工程為一幢鋼結構高層辦公樓，擬修建地下2層、地上23層，屋面標高為78.650m，其中6～18層采用壓型鋼板組合樓板，19～23層采用鋼筋桁架組合樓板。施工過程中所采用的鋼結構主要概況為：裙樓鋼柱18根，規格為H450×350×20×30；塔樓鋼柱20根，其中地下室鋼柱規格為H600×500×35×35，標準層至頂層鋼柱規格為H400×350×35×35；19層至頂層增設12φ600×30圓管形鋼柱，并且在鋼柱外包裹C40～60號混凝土；鋼梁采用H型鋼梁，1～5層鋼梁的最大截面為H1500×400×35×30，6～18層鋼梁的最大截面為H700×300×20×30。

2 鋼結構安裝難點分析

技術人員利用BIM技術建立三維仿真模型，具體估算出本次工程所采用的鋼結構總用量約為4600t，鋼結構構件多達8000余件，其中鋼結構的吊裝安裝高度接近90m。而且本次工程所采用的鋼結構數量眾多并且時間緊迫，而且施工地點為復雜的商業圈，受周邊環境制約因素較大，在鋼結構吊裝過程中面臨以下幾點困難：

2.1 吊裝機械選型及平面布局困難

通常情況來說，動臂式塔式起重機是高層鋼結構的首選吊裝機械，在施工過程中多采用內爬、外掛或者是外附的安裝形式。技術人員在進行平面布局時需要著重考慮吊裝機械設備的安裝位置：應該安裝在塔樓內還是塔樓外，起重機型與數量的選擇等，同時也要綜合考慮周邊環境因素、鋼結構的卸貨點、建筑平面尺寸、鋼柱分段質量以及立面上的流水節拍等，因為在立面上不僅需要考慮外掛框架與核心筒之間的流水節拍，同時還要兼顧鋼柱與核心筒內結構之間的流水，這也在一定程度上提高塔式起重機的選擇難度。總體來說，在鋼結構吊裝過程中，技術人員必須要結合工程的實際情況科學選擇塔式起重機型號，合理布設平面位置并明確起重機的自升方式，確保能夠在吊裝過程中快速、準確、安全地完成鋼構件的吊裝任務。

2.2 地下室鋼柱吊裝困難

在本次工程中需要修建2層地下室，配備38根支撐鋼柱，在基坑周圍設置4道鋼筋混凝土水平支撐，在施工過程中B1層的水平支撐已經拆除，不會影響鋼柱吊裝，B2層在吊裝鋼柱時有33根鋼柱被水平支撐覆蓋，因此不能直接使用塔式起重機進行吊裝。與此同時受水平支撐層間高度的影響，在吊裝鋼柱時無法選擇常用的2層1吊方式，而只能進行1層1吊，這會極大地降低施工速度、延長施工周期。為此技術人員必須對吊裝方式進行慎重選擇，在保證安裝順利的基礎上提高施工效率，這也是本次工程吊裝的難點之一。

2.3 鋼結構吊裝組織施工困難

本工程位于商業繁榮區，受周邊環境制約較大，鋼結構堆場和卸貨區域相對有限，而工程涉及的鋼結構吊裝構件多達8000余件，所以要求技術人員必須精心組織安裝吊裝流程，明確所有鋼結構的進場時間和進場順序，同時精準計算鋼結構的進場數量和堆放面積，確保高效、安全、有序地完成吊裝任務。

3 應對措施——優化鋼結構吊裝工程中的機械設備管理

3.1 對鋼柱進行差別劃分段

為了確保吊裝環節的順利進行，技術人員需要根據鋼柱的單位質量以及吊裝機械的最大起重能力，同時結合吊裝速度以及立面流水節拍，對鋼柱進行差別化分段，分段原則如下：

（1）地下室。在本次工程施工過程中由于地下鋼柱受水平支撐影響較大，只能采用1層1吊的方式，而且經過計算可知分段最大質量位于B1層，重量約為2.3t，所以可直接采用塔式起重機進行安裝；B2層則可利用叉車配合塔式起重機進行吊裝。

（2）1～4層裙樓。在此區間可以采用2層1吊的安裝方式，分段最大質量約為3.8t，位于1～2層。

（3）5～23層。此施工區間可以采用3層1吊的方式，分段最大質量約為7.2t，位于頂部3層。

3.2 基于鋼柱差別劃分段的塔式起重機選型

塔式起重機平面位置、鋼結構構架分段質量與建筑物高度是選擇塔式起重機型號的重要因素，并且所選擇的塔式起重機必須具有吊得動、上得去、下得來的基本性能。最常見塔式起重機布置方式有兩種：①在核心筒內進行內爬或者是在核心筒外壁掛爬升塔式起重機；②在鋼框架外側布設附著式塔式起重機。技術人員查閱大量資料并綜合分析塔式起重機的租賃費用、安裝效率、拆除安全性等綜合因素，得出以下結論：對于高度小于100m的建筑，應選擇外附自升式塔式起重機；對于高度大于100m的建筑，應選擇內爬或外掛式塔式起重機。本次工程建筑高度為81.280m，所以技術人員決定使用外附自升式塔式起重機。

塔式起重機分為動臂式塔式起重機與平臂式塔式起重機兩種。相比平臂式塔式起重機，動臂式塔式起重機不僅具有較大的起重質量，同時可在狹小的空間內進行靈活作業；但是不可否認的是，平臂式塔式起重機擁有更快的吊裝速度和工作效率，同時受風荷載影響較小。兩種起重吊裝設備各有優缺點，需要技術人員結合工程實際進行科學選擇。在本次工程中由于地下室鋼柱質量僅占上部結構鋼柱質量的1/3，并且地下室面積大于上部結構面積，所以技術人員決定在基礎階段選擇使用吊裝范圍大、安裝速度快的平臂式塔式起重機，在進行上部結構施工時采用施工靈活、起重質量大的動臂式塔式起重機。

3.3 塔式起重機型號及基礎形式轉換

（1）因為地下室鋼柱的最大分段質量為2.3t，所以技術人員在塔樓的南北兩側分別設置一臺平臂式塔式起重機。其中1號塔式起重機的型號為Q6018，額定起重重量為3t，臂長45m；2號起重機的型號為ST6015，額定起重重量為2.5t，臂長45m，兩臺起重機可以覆蓋所有鋼柱。

（2）上部結構鋼柱的最大分段質量約為7.2t，這一數值遠大于平臂式起重機的吊裝額定重量，技術人員出于經濟性和安全性考慮，選擇使用兩臺臂長為50m、額定起重重量為9t的TCR6055型動臂式塔式起重機。

（3）在進行基礎施工時，因為在基坑周圍設有4道鋼筋混凝土支撐，所以選擇將塔式起重機進行架空，同時保證塔式起重機高度平行于自然地坪。在安裝動臂式塔式起重機時，地下室作業已經結束，通過綜合分析經濟性和受力性等多種因素，技術人員決定直接將結構大底板作為塔式起重機的基礎，同時保證塔式起重機基礎截面的厚度和寬度。

3.4 塔式起重機的位移

在進行上部結構施工過程時，1號塔式起重機位于3～4軸，2號塔式起重機位于11～12軸，兩臺塔式起重機的附墻距離長達15m，遠大于規定標準6～8m，為了最大限度保證附墻距離安全，技術人員決定將塔式起重機進行移位。通過綜合考慮塔樓平面尺寸、鋼構件卸貨點、群塔碰撞等因素，技術人員決定將1號起重機移至4～5軸，2號起重機移動至10～11軸，最大限度滿足動臂式塔式起重機的附墻及鋼構件吊裝要求。

4 受支撐影響的地下室鋼柱叉車安裝法

在進行地下2層施工時，因為在吊裝時有33根鋼柱被水平支撐覆蓋，所以不能使用塔式起重機進行直接吊裝，為了實現鋼結構的快速安裝就位，本次工程使用塔式起重機+叉車的安裝方法。

4.1 安裝分析（見圖1）

圖1 地下室鋼結構安裝

（1）如圖1所示，地下室首節柱高4.65m，支撐梁間凈高5.2m，僅余0.55m的操作凈空間，在柱腳周邊存在約為1m的預埋鋼筋，所以在吊裝鋼柱時工作人員還需要避開鋼筋，技術人員決定在施工之前將預埋的鋼筋進行彎折，保證其離地高度在0.4m之內，如此可為鋼柱安裝預留0.2m的調整空間，確保鋼柱的順利吊裝。

（2）在施工過程中技術人員使用運輸混凝土的16t叉車進行輔助安裝，叉車升起高度為4.5m，額定重量16t，可以在支撐底下靈活運動，首節柱重量約為2.5t，滿足叉車的升起要求。

（3）叉車將鋼柱叉起后，需要使用鋼絲繩對拉叉車頂部與鋼柱，確保在叉起行走過程中鋼柱不會顛覆。

4.2 安裝步驟

（1）利用塔式起重機將鋼柱吊裝至安裝位置附近，并保持鋼柱的直立狀態。

（2）用叉車叉至鋼柱柱頂向下合適位置，通常選擇鋼柱鋼筋接搭的連接板處將鋼柱叉起。

（3）塔式起重機與叉車接力作業之后，叉車需要用緩慢的速度將鋼柱移至安裝位置，并在叉車的作用下使地腳螺栓垂直對準柱底螺栓孔。

綜上所述，本文結合某鋼結構大廈安裝的具體吊裝實例以及具體的安裝難點，對吊裝機械設備管理提出優化建議：技術人員要科學選擇吊裝機械設備型號并明確附墻原則；在施工過程中能夠精準進行型號轉換與移位；在進行地下室施工時吊裝受水平支撐影響，技術人員通過綜合分析決定使用塔式起重機與叉車組合的方式進行鋼結構吊裝，并且在吊裝之前明確鋼結構數量、堆放面積與吊裝流程，通過精細化的組織與管理，最終高效、安全、有序地完成吊裝任務。