鋼結(jié)構(gòu)吊裝工程中的機械設(shè)備管理

梁濤

（山西瀟河建筑產(chǎn)業(yè)有限公司，山西 太原 030024）

1 工程概況

本工程為一幢鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)主要概況為：裙樓鋼柱18根，規(guī)格為H450×350×20×30；塔樓鋼柱20根，其中地下室鋼柱規(guī)格為H600×500×35×35，標準層至頂層鋼柱規(guī)格為H400×350×35×35；19層至頂層增設(shè)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(jié)構(gòu)安裝難點分析

技術(shù)人員利用BIM技術(shù)建立三維仿真模型，具體估算出本次工程所采用的鋼結(jié)構(gòu)總用量約為4600t，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多達8000余件，其中鋼結(jié)構(gòu)的吊裝安裝高度接近90m。而且本次工程所采用的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量眾多并且時間緊迫，而且施工地點為復(fù)雜的商業(yè)圈，受周邊環(huán)境制約因素較大，在鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的首選吊裝機械，在施工過程中多采用內(nèi)爬、外掛或者是外附的安裝形式。技術(shù)人員在進行平面布局時需要著重考慮吊裝機械設(shè)備的安裝位置：應(yīng)該安裝在塔樓內(nèi)還是塔樓外，起重機型與數(shù)量的選擇等，同時也要綜合考慮周邊環(huán)境因素、鋼結(jié)構(gòu)的卸貨點、建筑平面尺寸、鋼柱分段質(zhì)量以及立面上的流水節(jié)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(jié)拍，同時還要兼顧鋼柱與核心筒內(nèi)結(jié)構(gòu)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?？傮w來說，在鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中，技術(shù)人員必須要結(jié)合工程的實際情況科學(xué)選擇塔式起重機型號，合理布設(shè)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(gòu)件的吊裝任務(wù)。

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(shè)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(jīng)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(shù)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(chǔ)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(jié)構(gòu)吊裝組織施工困難

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

3 應(yīng)對措施——優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)吊裝工程中的機械設(shè)備管理

3.1 對鋼柱進行差別劃分段

為了確保吊裝環(huán)節(jié)的順利進行，技術(shù)人員需要根據(jù)鋼柱的單位質(zhì)量以及吊裝機械的最大起重能力，同時結(jié)合吊裝速度以及立面流水節(jié)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(jīng)過計算可知分段最大質(zhì)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(qū)間可以采用2層1吊的安裝方式，分段最大質(zhì)量約為3.8t，位于1～2層。

（3）5～23層。此施工區(qū)間可以采用3層1吊的方式，分段最大質(zhì)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(jié)構(gòu)構(gòu)架分段質(zhì)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(nèi)進行內(nèi)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(cè)布設(shè)附著式塔式起重機。技術(shù)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(jié)論：對于高度小于100m的建筑，應(yīng)選擇外附自升式塔式起重機；對于高度大于100m的建筑，應(yīng)選擇內(nèi)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(shù)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(zhì)量，同時可在狹小的空間內(nèi)進行靈活作業(yè)；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(fēng)荷載影響較小。兩種起重吊裝設(shè)備各有優(yōu)缺點，需要技術(shù)人員結(jié)合工程實際進行科學(xué)選擇。在本次工程中由于地下室鋼柱質(zhì)量僅占上部結(jié)構(gòu)鋼柱質(zhì)量的1/3，并且地下室面積大于上部結(jié)構(gòu)面積，所以技術(shù)人員決定在基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)施工時采用施工靈活、起重質(zhì)量大的動臂式塔式起重機。

3.3 塔式起重機型號及基礎(chǔ)形式轉(zhuǎn)換

（1）因為地下室鋼柱的最大分段質(zhì)量為2.3t，所以技術(shù)人員在塔樓的南北兩側(cè)分別設(shè)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(jié)構(gòu)鋼柱的最大分段質(zhì)量約為7.2t，這一數(shù)值遠大于平臂式起重機的吊裝額定重量，技術(shù)人員出于經(jīng)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(chǔ)施工時，因為在基坑周圍設(shè)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(yè)已經(jīng)結(jié)束，通過綜合分析經(jīng)濟性和受力性等多種因素，技術(shù)人員決定直接將結(jié)構(gòu)大底板作為塔式起重機的基礎(chǔ)，同時保證塔式起重機基礎(chǔ)截面的厚度和寬度。

3.4 塔式起重機的位移

在進行上部結(jié)構(gòu)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(guī)定標準6～8m，為了最大限度保證附墻距離安全，技術(shù)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(gòu)件卸貨點、群塔碰撞等因素，技術(shù)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(gòu)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(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)安裝

（1）如圖1所示，地下室首節(jié)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(yù)埋鋼筋，所以在吊裝鋼柱時工作人員還需要避開鋼筋，技術(shù)人員決定在施工之前將預(yù)埋的鋼筋進行彎折，保證其離地高度在0.4m之內(nèi)，如此可為鋼柱安裝預(yù)留0.2m的調(diào)整空間，確保鋼柱的順利吊裝。

（2）在施工過程中技術(shù)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(jié)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(tài)。

（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(yè)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(jié)合某鋼結(jié)構(gòu)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(shè)備管理提出優(yōu)化建議：技術(shù)人員要科學(xué)選擇吊裝機械設(shè)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(zhuǎn)換與移位；在進行地下室施工時吊裝受水平支撐影響，技術(shù)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(jié)構(gòu)吊裝，并且在吊裝之前明確鋼結(jié)構(gòu)數(shù)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(wù)。