多重因素限制下超重及超長構(gòu)件施工技術(shù)

潘洪波 徐國志 劉品

【摘要】本文介紹的新疆昌吉匯投時代購物中心電影院屋蓋有3根超重、超長鋼梁，截面為H1750×600×30×45，跨度為25.2米，每根重約20噸的鋼梁，現(xiàn)有塔吊性能無法滿足吊裝要求。且因施工現(xiàn)場地形復(fù)雜、空間狹窄等因素限制，不具備大型起重機械設(shè)備進場吊裝條件。根據(jù)實際情況，將鋼梁分三段加工，運輸?shù)浆F(xiàn)場后轉(zhuǎn)運到三層樓板對應(yīng)位置進行拼裝，然后在混凝土柱頂上設(shè)置拔桿，配合卷揚機和滑輪組進行土法吊裝。此方法有效解決了多重因素限制下超重、超長構(gòu)件施工困難的問題，可為其它類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】超重；超長；拔桿；卷揚機；滑輪組；土法吊裝

1.工程概況

新疆昌吉匯投時代購物中心是昌吉未來重點商業(yè)區(qū)，位于新疆昌吉市中山路與烏伊西路交界處。結(jié)構(gòu)層標高為31.500m，分為地下一層和地上四層。其中電影院屋蓋為大跨度組合樓蓋結(jié)構(gòu)。有3根截面為H1750×600×30×45的鋼結(jié)構(gòu)主梁，跨度為25.2m，每根主梁重約20t。主梁兩端支承在混凝土柱牛腿上，主梁之間分布有截面為H600×250×12×16的次梁，鋼梁頂標高為+29.250m。電影院四周為混凝土框架結(jié)構(gòu)，電影院屋蓋下方三層板底標高為+11.350m。

2.施工難點分析

本工程施工存在以下難點：

2.1現(xiàn)有塔吊性能小，無法滿足重型鋼構(gòu)件的吊裝和轉(zhuǎn)運。

2.2施工環(huán)境復(fù)雜，電影院空間較為狹小且土建外架阻礙了對鋼梁構(gòu)件的吊運，給轉(zhuǎn)運構(gòu)件增加了難度。

2.3整根鋼梁重量約為20t，安裝標高為29.25m，且場地不具備大型起重機械設(shè)備進場條件。

3.方案選擇

結(jié)合實地考察，采取分三段制作，現(xiàn)場原位拼裝，在兩端柱頂設(shè)置拔桿吊裝的施工方法。

4.構(gòu)件轉(zhuǎn)運和拼裝

4.1構(gòu)件轉(zhuǎn)運

構(gòu)件運輸?shù)綀龊笮栌?0t汽車吊將構(gòu)件吊運到2層樓板，由于土建外架已經(jīng)搭設(shè)完成，汽車吊大臂無法伸到樓板內(nèi)，所以無法一次將構(gòu)件完全轉(zhuǎn)運到樓板內(nèi)側(cè)，只能將鋼構(gòu)件吊運到三層樓板邊緣，再配合卷揚機和導(dǎo)向?qū)摌?gòu)件轉(zhuǎn)運到相應(yīng)位置。

在采用50t汽車吊將構(gòu)件吊運到三層樓板時，可通過控制鋼絲繩的長度，使吊運時構(gòu)件外端稍高于內(nèi)端，成一個小角度。當內(nèi)端點著落在樓板面上時，外端點緩緩下放，形成一個自然的向內(nèi)的推力，推動鋼構(gòu)件往樓板內(nèi)滑移，這樣即可將構(gòu)件大部分著落在樓板上，最終通過卷揚機將鋼構(gòu)件牽引到相應(yīng)位置。

構(gòu)件在樓板面上的轉(zhuǎn)運需在構(gòu)件轉(zhuǎn)運路線上鋪設(shè)腳手管以減小摩擦力。且鋼構(gòu)件在卷揚機牽引轉(zhuǎn)運過程中會出現(xiàn)輕微晃動，可能發(fā)生傾倒的危險，因此需要在構(gòu)件兩端增設(shè)防傾倒措施。

4.2 構(gòu)件拼裝

鋼梁采用原位拼裝，即在鋼梁投影的正下方位置處拼裝。以避免拼裝完成后鋼梁的再次轉(zhuǎn)運。由于整根鋼梁的跨度為25.2m，因此在拼裝時還需要對鋼梁進行預(yù)起拱。經(jīng)計算，鋼梁的預(yù)起拱值為42mm。由于鋼梁分三段進行現(xiàn)場拼裝，所以采用兩側(cè)鋼梁的一端起拱，中間段鋼梁整體上抬的形式進行起拱。經(jīng)過換算得起拱值為25mm。如下圖所示：

5.鋼梁吊裝

本工程土法吊裝使用的卷揚機最大牽引力為50KN，鋼梁總重200KN，兩端分別至少需要100KN的拉力，卷揚機不能直接滿足吊裝的要求，因此需要配合滑輪組使用?；喗M由兩個15t的三輪滑車組成，一靜一動。靜滑輪掛在拔桿上，動滑輪掛在鋼梁吊耳上，動滑輪出繩數(shù)為4。

5.1拔桿設(shè)計

在主梁兩端的柱頂分別設(shè)置拔桿，拔桿由H型鋼和方管組成，如下圖：

H型鋼與柱頂?shù)陌螚U埋件焊接固定，并設(shè)置方管支撐落在鋼牛腿上，使整個拔桿受力更加合理。拔桿的吊耳到鋼梁頂面的距離H要設(shè)計合理，應(yīng)滿足H-（靜滑輪高度+動滑輪的高度+吊耳的高度）≥300mm。

5.2滑輪組設(shè)計

鋼梁總重200KN，兩端需要的拉力分別為100KN，選用15t的三輪滑車，其額定負荷為150KN，滿足吊裝要求。

5t的卷揚機最大的牽引力為50KN<100KN，因此需要用兩個三輪滑車組成滑輪組。動滑輪設(shè)計出繩數(shù)為4，因此拉力F=4×50=200KN>100KN，因此采用5t的卷揚機配合滑輪組可滿足吊裝要求。

5.3 鋼絲繩設(shè)計

5.3.1鋼絲繩直徑計算

起升荷載按Q=100KN

滑輪組倍率：m=4

鋼絲繩驗算：

鋼絲繩最大靜拉力S=

公式中：Q—起升荷載

m—滑輪組倍率，m=4

—滑輪組效率

滑輪組效率：

z ==0.97

S===25.77KN

選用鋼絲繩直徑16mm （1550MPa）

查表得16mm破壞拉力：138KN

鋼絲繩安全系數(shù)：138/25.77=5.35>5，滿足要求。

5.3.2鋼絲繩長度計算

在施工前要對鋼絲繩需求長度進行計算，以防止出現(xiàn)吊裝過程中鋼絲繩長度不足的情況。鋼絲繩長度應(yīng)滿足以下要求：

假設(shè)鋼梁的吊裝高度為H，動滑輪的出繩數(shù)量為n，卷揚機和所有導(dǎo)向之間的總長為a，則鋼絲繩的長度因滿足L>n×H+a，且至少保證鋼絲繩在卷筒上有3圈以上。

6.導(dǎo)向

有時候卷揚機的擺放位置，導(dǎo)致卷揚機出來的繩子不宜直接連到滑輪上，因此需要在中間設(shè)置一個導(dǎo)向進行過度。

7.鋼梁吊裝

對拔桿、卷揚機、滑輪等這一套吊裝系統(tǒng)進行驗算通過后，開始準備鋼梁的吊裝。吊裝前應(yīng)對所有的環(huán)節(jié)進行檢查，確認無誤后方可開始吊裝。在正式吊裝前應(yīng)進行一次試吊裝，將鋼梁起升離地100mm后停止，靜置檢查各部位是否存在異常，一切正常后方可繼續(xù)吊裝。

圖11 鋼梁土法吊裝示意圖

8.結(jié)論

該工程根據(jù)項目的實際情況出發(fā)，通過精心的組織和策劃，對施工現(xiàn)場進行細致的考察，對鋼構(gòu)件進行合理的分段，設(shè)計了一個切實可行的土法吊裝方案，成功克服了復(fù)雜施工環(huán)境下超重、超長鋼梁施工困難的問題，實現(xiàn)了多重因素制約下對超重、超長鋼梁的順利安裝，保證了工程施工進度。同時也展現(xiàn)了在特定的施工環(huán)境下，傳統(tǒng)的土法施工工藝的可行性和優(yōu)越性，為其它類似的工程項目提供了參考依據(jù)。

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（作者單位：中建鋼構(gòu)有限公司）

【中圖分類號】TU378.2

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2018）02-0060-03