改建項(xiàng)目中的大型設(shè)備高空把桿吊裝技術(shù)研究

袁晶

摘??? 要：近年來(lái)，改建項(xiàng)目的數(shù)量日益增多。這些項(xiàng)目大都會(huì)遇到類似的問(wèn)題，由于缺乏塔吊等大型起吊設(shè)備，施工過(guò)程中的垂直運(yùn)輸能力較弱，特別是當(dāng)涉及到高層中的設(shè)備更換，汽車吊無(wú)法夠到時(shí)，垂直運(yùn)輸手段不足的問(wèn)題尤為明顯?；诖耍疚囊劳腥鸢矎V場(chǎng)裙房改建工程對(duì)把桿吊裝技術(shù)進(jìn)行了研究，總結(jié)形成了一套有效的高空把桿吊裝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：改建工程;把桿吊裝;設(shè)備更換;高空

Abstract： In recent years， the number of reconstruction projects is increasing. Most of these projects encounter similar problems. Due to the lack of large lifting equipment such as tower crane， the vertical transportation capacity is weak in the construction process. Especially when the equipment replacement in high-rise buildings is involved， the problem of insufficient vertical transportation means is particularly obvious. Based on this， this paper relies on the renovation project of Ruian Square to study the pole hoisting technology， and summarizes a set of effective high-altitude pole hoisting technology.

Keywords： reconstruction project;pole hoisting;equipment replacement;high altitude

1? 工程概況

隨著上海進(jìn)一步的發(fā)展，建設(shè)用地越來(lái)越緊張，開(kāi)始把目光投向?qū)ΜF(xiàn)有房屋的維修加固和現(xiàn)代化改造，這種在保存原來(lái)建筑形體的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行加固和現(xiàn)代化改造，即在提高結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)使其內(nèi)部設(shè)施功能現(xiàn)代化的加固改造措施，投資少、影響小、見(jiàn)效快，不僅有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也具有巨大的社會(huì)效益。瑞安廣場(chǎng)位于上海市黃浦區(qū)淮海中路東段，南接新天地，項(xiàng)目東側(cè)是香港廣場(chǎng)，西側(cè)是中環(huán)廣場(chǎng)，北側(cè)是K11購(gòu)物中心。瑞安廣場(chǎng)地下一、二層，地上1～7層為商業(yè)用途，8～26層為辦公塔樓。本次改建范圍主要為地下二層至地上七層的裙房部分及部分26層塔樓頂部機(jī)房的設(shè)備更換。

2? 工程難點(diǎn)

本工程的難點(diǎn)在于，26層塔樓部分（離地100m）有冷水機(jī)組、熱泵機(jī)組等大型設(shè)備（單體最重11t）需要更換，但由于改建工程未安裝塔吊，大型設(shè)備的高空吊裝困難。故項(xiàng)目部研究了一種用于高空大型設(shè)備吊裝的把桿，解決了改建工程高空吊裝困難的問(wèn)題。

整個(gè)機(jī)電設(shè)備的吊裝流程主要分為兩個(gè)步驟，首先通過(guò)停放在地面的汽車吊將需要進(jìn)行更換的設(shè)備吊裝至七層裙房屋面，通過(guò)在塔樓樓頂豎立的格構(gòu)式門(mén)式把桿將設(shè)備從裙房吊運(yùn)至塔樓頂。

3? 把桿設(shè)計(jì)及計(jì)算

3.1? 把桿系統(tǒng)吊裝原理

在塔樓樓頂豎立一副格構(gòu)式門(mén)式把桿，把桿頂部懸掛一副鐵滑車，滑車穿繞鋼絲繩作為卷?yè)P(yáng)機(jī)跑繩。把桿頂部設(shè)置變幅滑車組，女兒墻邊設(shè)置防轉(zhuǎn)導(dǎo)索，與裙樓頂混凝土立柱作臨時(shí)錨固固定。主吊滑車組從此向下，沿導(dǎo)索吊裝設(shè)備。

3.2? 吊物數(shù)據(jù)

本次吊裝的為塔樓頂機(jī)電設(shè)備，設(shè)備數(shù)據(jù)如下：

表1? 吊物數(shù)據(jù)

[設(shè)備名稱??????? 外形尺寸（mm）? 重量（kg）???? 數(shù)量???????? 冷凍機(jī)???? 5200[×]2500[×]x3000? 11000?????? 3臺(tái) 冷凍機(jī)???????? 3800[×]1800[×]2050??? 10000?????? 2臺(tái) 冷卻塔????????????? 2000???????? 5臺(tái) 熱泵機(jī)組???????? 4630[×]2260[×]2425??? 4100???????? 2臺(tái) ]

3.3? 把桿受力計(jì)算

已知：

單件設(shè)備自重Q=11000kg;

起重滑車組及鎖具的重量q=400kg;

門(mén)式把桿長(zhǎng)L-14.619m，自重G=3000kg;

門(mén)式把桿之間的夾角為β=7°;

門(mén)式把桿的工作是最大半徑為b=8.85m;

門(mén)式把桿工作時(shí)的底腳開(kāi)距=3.687m;

纜風(fēng)繩采用可調(diào)受力“四四走八”滑車組，自重T1=300kg;

纜風(fēng)繩與水平面夾角為θ=13°;

受力計(jì)算：

（1）負(fù)載對(duì)把桿產(chǎn)生的軸向壓力。

[N1AB=N1CD=K（Q+q）2sinα]

[=1.1×（11000+400）2×sin51.8°=7987kg]

式中：

N1AB、N1CD——負(fù)載對(duì)AB桿、CD桿的軸向壓力;

K——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，取1.1。

（2）起吊滑車組拉力S起吊對(duì)AB桿的軸向壓力（起重滑車固定端在把桿頂部）。

[N2AB=S起吊=K（Q+q）nμ]

[=1.1×（11000+400）6×0.85=2458kg]

式中：

S起吊——起吊滑車組引出端拉力;

n——滑車組工作線數(shù);

μ——滑車組效率

（3）牽出端通過(guò)導(dǎo)向滑車引向卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力。

[S牽引=fmS起吊=1.042×2458kg=2658kg]

式中：

f——滑車組阻力系數(shù)1.04;

n——導(dǎo)向滑車數(shù)量;

因此選用5噸單門(mén)導(dǎo)向滑車。

[S破斷=S牽引K=2659×5=13290kg]

查表得，卷?yè)P(yáng)機(jī)跑繩直徑d選用6x37+1-1670-φ17.5mm鋼絲繩，跑繩至5噸起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)上。

（4）纜風(fēng)繩張力T。

[T=mT1+T2]

[T2=P+Gcosα'sin （α'-θ）=12540+3000×cos58.6°sin （58.6°-13°）=11332kg]

式中：

m——纜風(fēng)繩根數(shù);

α——把桿平面中心線OF與OO的夾角;

θ——纜風(fēng)繩與地平面的夾角;

G——把桿自重。

[T=mT1+T2=300+11332=11632kg]

所以選用變幅滑車組H16[×]4D[×]1幅。

（5）變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)選取。

變幅跑繩引出端拉力，穿繞滑車組：

[S變幅起吊=Tnμ=116328×0.766=1892kg]

式中：

μ——滑車組效率。

引出端經(jīng)過(guò)導(dǎo)向滑車組至變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力

[S變幅牽引=fnS變幅起吊=1.042×1898=2052kg]

式中：

f——滑車組阻力系數(shù)1.04;

n——導(dǎo)向滑車數(shù)量。

[S破斷=S變幅牽引K=2052×5=10260kg]

查表得，卷?yè)P(yáng)機(jī)跑繩直徑d變幅牽引選用6x37+1-1670-φ15.0mm鋼絲繩，跑繩至3噸變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)上。

（6）把桿兩腳點(diǎn)間滑車組選用。

纜風(fēng)繩受力對(duì)把桿的軸向壓力

[N3AB=N3CD=Tcos（α'-θ）2cosβ2=11332×cos （58.6°-13°）2×cos 3.5°=3971kg]

把桿自重作用在中部E點(diǎn)截面的軸向壓力

[N4E（AB）=N4E（CD）=G2sinα=30002×sin51.8°=1910kg]

把桿自重對(duì)把桿根部A（C）的軸向壓力

[N4A=N4C=Gsinα=3000×sin51.8°=2357kg]

作用在把桿根部A（C）的總軸向壓力

[NA（AB）=NC（CD）=N1+N3+N4A（AB）=7987+3971+2357=14317kg]

把桿工作時(shí)對(duì)地面的垂直壓力

[NAZ=NCZ=NA（AB）sinα=14317×sin51.8°=11251kg]

把桿在工作時(shí)腳點(diǎn)向外滑移的水平分力

[NAY=NCY=NA（AB）cosαsinβ2=14317×cos51.8°×sin3.5°=540kg]

式中：

β——把桿夾角空間角。

因此在把桿兩腳點(diǎn)中間采用H3x3D滑車組，跑6繩作牽拉固定好。

（7）把桿工作時(shí)兩腳向后滑移的水平分力

[NAX=NCX=NA（AB） cosαcosβ2=14317×cos51.8°×cos3.5°=8837kg]

因此在把桿的兩腳點(diǎn)各選用兩只5噸手拉葫蘆，從把桿腳點(diǎn)拉至前端固定點(diǎn)上。把桿后方及側(cè)方也用鋼絲繩與各向錨固點(diǎn)固定。

3.4? 主吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）門(mén)式把桿截面□500mm[×]500mm，主肢角鋼∟50[×]50[×]6mm，斜綴條角鋼∟40[×]40x[×]5mm，把桿高度為14m。

（2）把桿豎立在鋼結(jié)構(gòu)底座上，底座下方混凝土橫梁上設(shè)置一道型鋼，把桿底座坐落在型鋼上。把桿前方設(shè)置防反傾鋼絲繩，防反傾鋼絲繩設(shè)置在混凝土橫梁上。

（3）采用5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝（主吊）。

（4）采用6[×]37+1-1670-φ17.5mm鋼絲繩600m，作為主吊跑繩。起吊滑車組采用16噸滑車組。

（5）后纜風(fēng)繩跑繩配φ15mm，跑8繩，出頭端至后變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)上，砼梁帶纜風(fēng)處用∟50[×]50[×]6mm角鋼外加半圓管包襯，以保護(hù)砼柱和鋼絲繩。

（6）變幅滑車組兩端固定點(diǎn)之間，設(shè)置保險(xiǎn)鋼絲繩，防止變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)制動(dòng)失靈。

3.5?? 防轉(zhuǎn)系統(tǒng)

設(shè)備在垂直起吊過(guò)程中，為防止擺動(dòng)，采用2根鋼絲繩兩邊拉好作垂直運(yùn)輸穩(wěn)固用。采用6x37+1-1670-φ11.0mm鋼絲繩100mx2根作為導(dǎo)索。導(dǎo)索一頭與支架頂端連接，放至裙樓頂，然后以裙樓混凝土立柱作為錨點(diǎn)，將導(dǎo)索用手拉葫蘆拉緊連接。

4? 把桿安裝及吊運(yùn)

4.1?? 安裝現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）屋面設(shè)備吊裝前，首先提前將裙房及塔樓屋面頂設(shè)備臨時(shí)存放點(diǎn)處障礙物拆除，并將設(shè)備存放區(qū)域的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，滿足吊物承載力要求。

（2）吊裝作業(yè)前，將把桿豎立區(qū)域、變幅錨固點(diǎn)等部位進(jìn)行加固處理，等結(jié)構(gòu)滿足荷載要求后方可進(jìn)行下一步工作。

4.2?? 把桿安裝

本工程吊裝器具經(jīng)由塔樓貨運(yùn)電梯運(yùn)至最頂層，再通過(guò)人工經(jīng)樓梯間搬運(yùn)至樓頂屋面。運(yùn)至屋面后，現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行拼裝。拼裝后對(duì)中心線偏差進(jìn)行復(fù)核，總長(zhǎng)度裝配偏差控制在0.5‰以內(nèi)，或最大偏差在8mm以內(nèi)。各個(gè)桿件之間的連接通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接。連接必須錨固牢靠。待門(mén)式把桿豎立后，重新緊固一遍。

4.3?? 吊裝前的試吊

把桿安裝后進(jìn)行試吊，按被吊構(gòu)件最大重量的125%進(jìn)行試吊。試吊時(shí)吊物離地100～200mm，懸吊不少于10min，反復(fù)一次，間隔時(shí)間不少于10min，期間仔細(xì)觀察把桿的承壓情況，檢查變幅系統(tǒng)、主吊系統(tǒng)、防轉(zhuǎn)系統(tǒng)的受力情況。

上述試吊情況良好時(shí)，可進(jìn)行110%額定負(fù)載的試吊，程序同上，在試吊中作重復(fù)啟動(dòng)、上升、下降等動(dòng)作，累計(jì)啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間不少于10分鐘。試吊中要求機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活、工作平穩(wěn)、操作正確，連接處無(wú)松動(dòng)，零部件無(wú)損壞。

4.4?? 吊運(yùn)操作

（1）吊運(yùn)區(qū)域采用紅、白三角旗圍出100㎡左右的區(qū)域，并設(shè)立明顯的警戒標(biāo)志，由專人監(jiān)護(hù)，吊運(yùn)操作人員通過(guò)對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)，由專人指揮，設(shè)備吊運(yùn)前檢查鋼絲繩捆扎是否牢固，設(shè)備擱置是否平穩(wěn)。預(yù)先計(jì)算好吊點(diǎn)，并將導(dǎo)向扣件鎖緊。起吊指揮人員應(yīng)密切注意吊運(yùn)狀況和吊運(yùn)區(qū)域情況，謹(jǐn)慎指揮。

（2）設(shè)備垂直運(yùn)輸至樓頂時(shí)，先拆除導(dǎo)向構(gòu)件，然后變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)扳起把桿，主吊卷?yè)P(yáng)機(jī)松鉤，在扳起把桿，松下主吊卷?yè)P(yáng)機(jī)，將設(shè)備慢慢放至樓頂。

（3）垂直運(yùn)輸步驟——設(shè)備吊運(yùn)至裙樓頂——設(shè)置好主吊索——帶上防旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鋼絲繩——起吊——到位——松開(kāi)防轉(zhuǎn)導(dǎo)向鋼絲繩——牽引到位——放下設(shè)備。

4.5?? 塔樓屋面設(shè)備移動(dòng)

在塔樓屋面上方的混凝土梁上設(shè)置兩根拖運(yùn)軌道，再在把桿東側(cè)上方搭設(shè)一副高低門(mén)架，門(mén)架梁上懸掛4臺(tái)手拉小車，每臺(tái)小車上懸掛1只5噸手拉葫蘆。當(dāng)設(shè)備吊裝至塔樓屋面后，利用拖運(yùn)軌道將設(shè)備從把桿吊裝區(qū)域拖運(yùn)至設(shè)備安裝處即可。

4.6?? 門(mén)式把桿拆除

使用完畢后，將門(mén)式把桿拆除。先將底座前端手拉葫蘆慢慢松下，把桿底座向后滑移，變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)停止不動(dòng)，待把桿前端靠近搭設(shè)的門(mén)架后，利用門(mén)架上的手拉葫蘆，將把桿拉住，松下變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)，拆除變幅鋼絲繩，然后將把桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拆除。將拆卸下來(lái)的部件通過(guò)貨運(yùn)電梯運(yùn)下塔樓。

4.7?? 垂直運(yùn)輸安全措施

（1）嚴(yán)格遵守起重“十不吊”的規(guī)定。

（2）所有起重操作人員持證上崗，所有操作人員必須正確使用勞動(dòng)防護(hù)用品。

（3）卷?yè)P(yáng)機(jī)的日常保養(yǎng)、檢查由卷?yè)P(yáng)機(jī)的操作人員負(fù)責(zé)，導(dǎo)向滑車、把桿、承重滑車的日常保養(yǎng)由塔樓上作業(yè)人員負(fù)責(zé)。起重牽引鋼索、導(dǎo)向防轉(zhuǎn)導(dǎo)索的保養(yǎng)、檢查由地面和塔樓上作業(yè)人員同時(shí)負(fù)責(zé)。

（4）大于5級(jí)風(fēng)（含5級(jí)），大霧不得起吊。下雨天起吊需做好防濕、防滑措施，確保作業(yè)人員的安全。

（5）此吊裝不在夜間進(jìn)行施工。（由于視線不清，不能正確指揮）

4.8?? 安全生產(chǎn)和文明施工

（1）安全生產(chǎn)施工管理措施。為了加強(qiáng)施工安全管理，必須使每位工作人員都認(rèn)識(shí)到安全工作的重要性，必須將安全生產(chǎn)放在第一位，預(yù)防發(fā)生任何意外事故。因此要共同做好安全工作，遵守JGJ 80—-91《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》，嚴(yán)格遵守安全施工條例。

全體安裝施工人員必須嚴(yán)格遵守政府規(guī)定的勞動(dòng)安全法規(guī)，樹(shù)立“安全第一”的觀念，專職安全員必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和巡查;

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴好安全帽，2米以上高空作業(yè)必須系好安全帶;

特殊工種必須持證上崗。

（2）現(xiàn)場(chǎng)安全制度。

施工人員進(jìn)場(chǎng)后必須接受三級(jí)安全教育;

安全員應(yīng)安排好作業(yè)的安全工作;

每天施工前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底;

采用明火作業(yè)前，必須辦理好動(dòng)火申請(qǐng)手續(xù);

施工現(xiàn)場(chǎng)焊、割作業(yè)必須符合防火要求，嚴(yán)格執(zhí)行“十不燒”規(guī)定;

焊、割作業(yè)前清除周邊、下方易燃易爆危險(xiǎn)品和其他可燃雜物;防止火星熔渣、鐵塊墜落引起火災(zāi)事故;

每天工作完畢后，做好落手清，檢查所有施工區(qū)域，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除;

臨時(shí)用電嚴(yán)格按照“一機(jī)、一閘、一漏、一箱”制度執(zhí)行;

未經(jīng)許可不得擅自移動(dòng)安全防護(hù)設(shè)施;

每天作業(yè)結(jié)束，必須進(jìn)行檢查、清理現(xiàn)場(chǎng)，收回材料、工具等。

（3）文明施工保障措施。

確?，F(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域清潔，發(fā)生垃圾當(dāng)天清運(yùn);

使用的機(jī)械、工具必須符合安全規(guī)定;

4.9?? 吊裝應(yīng)急預(yù)案

（1）突發(fā)停電時(shí)，準(zhǔn)備錨固鋼絲繩及繩夾，將主吊跑繩臨時(shí)錨固，防止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，卷?yè)P(yáng)機(jī)制動(dòng)失靈。

（2）提前準(zhǔn)備好易損件，防止卷?yè)P(yáng)機(jī)的零部件出現(xiàn)問(wèn)題。

（3）垂直吊裝過(guò)程中，為避免設(shè)備與外墻發(fā)生碰撞，吊裝前確認(rèn)風(fēng)力大小，大于5級(jí)風(fēng)停止吊裝。并在吊裝時(shí)設(shè)置好防旋轉(zhuǎn)導(dǎo)索，防止設(shè)備碰擦外墻而影響吊裝安全。

5? 總結(jié)

本文針對(duì)目前改建項(xiàng)目中高空吊裝能力的不足，研究了一種門(mén)式把桿吊裝設(shè)備。該門(mén)式把桿安裝在建筑的屋面結(jié)構(gòu)上，對(duì)場(chǎng)地要求較小，能根據(jù)屋面的實(shí)際情況和吊裝設(shè)備的重量以及吊裝高度進(jìn)行調(diào)整，適用性強(qiáng)。且由型鋼拼裝而成，拆裝方便。是一種較現(xiàn)有技術(shù)有更強(qiáng)場(chǎng)地適用性的高空吊裝手段，為今后改建工程中的高空吊裝提供了一項(xiàng)有效手段。

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