大跨度重荷桁架超大噸位吊機(jī)單機(jī)吊裝施工技術(shù)應(yīng)用

邱立龍（安徽省第二建筑工程公司，安徽 合肥 230011）

大跨度重荷桁架超大噸位吊機(jī)單機(jī)吊裝施工技術(shù)應(yīng)用

邱立龍（安徽省第二建筑工程公司，安徽 合肥 230011）

某大跨鋼桁架連廊吊裝，由4榀主桁架組成，安裝高度41.35m、跨度48m，連廊以厚鋼板焊接方管鋼桁架為主骨架，鋼桁架連廊吊裝施工高度高、構(gòu)件長(zhǎng)度長(zhǎng)、重量大、施工場(chǎng)地受限等，采用超大噸位履帶吊單機(jī)吊裝。通過(guò)對(duì)鋼桁架現(xiàn)場(chǎng)胎架拼裝、履帶吊地基處理、吊裝驗(yàn)算等關(guān)鍵技術(shù)研究，對(duì)類似工程施工具有借鑒意義。

鋼連廊；鋼骨柱；桁架；胎架；HDB工況

大型公共建筑為滿足使用功能及美觀要求，常在兩棟高層建筑之間采用鋼結(jié)構(gòu)連廊連接，這就涉及到大噸位鋼桁架制作、整體吊裝等施工技術(shù)。

1 工程概況

重慶兩江新區(qū)某項(xiàng)目，建筑面積41200m2，建筑總高度35.95m，地下1層、地上9層，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部勁性混凝土柱、鋼桁架結(jié)構(gòu)。建筑物的主要功能為云計(jì)算中心服務(wù)的現(xiàn)代化辦公樓，工程平面：132.8m（長(zhǎng)）×59.6m（寬），二層以上縮減為二棟均為42m長(zhǎng)點(diǎn)狀樓，在八層通過(guò)鋼桁架連廊將兩端辦公用房連接形成一體。

連廊鋼桁架主梁共分 4片（HJ1～HJ4），其中HJ1為35°圓弧形、跨度48.8m，重量314.112t（不含附件、支撐）；HJ2跨度48m，重量285.035t，HJ3、HJ4均為跨度20.3m，重量178.676t，鋼桁架連廊層高 4.2m，累計(jì)總用鋼量 1521.78t，最大起吊高度高65.757m。連廊以厚鋼板焊接方管桁架為主骨架，通過(guò)連系鋼梁連接構(gòu)成。

在連廊部位設(shè)置鋼骨勁性混凝土柱，八層、屋面層鋼骨柱在與鋼桁架連廊相連接部位設(shè)置鋼牛腿，鋼桁架連廊兩端下部置于鋼牛腿上，鋼桁架連廊兩端側(cè)面與鋼骨柱焊接。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

建筑物高度高，鋼結(jié)構(gòu)柱頂標(biāo)高為+35.950m（室內(nèi)外高低差1.6m），連廊頂標(biāo)高為+39.750m；連廊跨度最大達(dá)48m，部分桁架為弧形，吊裝就位難度大；組成連廊的桁架連廊吊裝單元最重達(dá)370t，需要的超大型吊裝設(shè)備多，高空作業(yè)量大。

3 吊裝方案選擇

①鋼桁架連廊的整體吊裝原計(jì)劃采用350T汽車吊和650T履帶吊雙機(jī)抬吊，雙機(jī)抬吊雖然能滿足吊裝能力要求，但存在雙機(jī)抬吊施工場(chǎng)地要求更大，協(xié)同施工要求高，且鋼連廊HJ-1由于場(chǎng)地受限需在空中平面旋轉(zhuǎn)180°后才能就位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

②整體提升：本項(xiàng)目連廊跨度大，單榀桁架荷載大，主體結(jié)構(gòu)無(wú)法承受，且受施工場(chǎng)地限制，整體提升工期也較長(zhǎng)。

③單機(jī)吊裝：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件，結(jié)合施工圖紙，多方案比較，采用控制單構(gòu)件起吊重量，對(duì)桁架連廊部分支撐等構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化、二次安裝，降低構(gòu)件荷載，單構(gòu)件重量由370t優(yōu)化到314.1t，并對(duì)鋼絲繩、吊點(diǎn)、吊裝等進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，合理布置吊機(jī)、拼裝胎架位置等技術(shù)措施，采用 SCC6300超大噸位履帶式起重機(jī)單機(jī)吊裝，能滿足吊裝要求。

4 吊裝流程

4.1 吊裝程序

吊裝場(chǎng)地處理→現(xiàn)場(chǎng)制作拼裝胎架→桁架拼裝→連廊拼裝→吊裝準(zhǔn)備→綁扎→ 起升→就位、校正→ 預(yù)固定→焊接→探傷→補(bǔ)漆。

4.2 吊裝順序

西側(cè)兩榀24m跨鋼連廊（HJ5組成）→吊裝48m跨鋼連廊（HJ1～2）→轉(zhuǎn)場(chǎng)至東側(cè)吊裝48m跨鋼連廊（HJ3～4）→構(gòu)架層、支撐以及屋面連系梁等。

5 吊裝施工技術(shù)準(zhǔn)備

5.1 鋼桁架拼裝

①桁架跨度大，考慮到運(yùn)輸問(wèn)題，分段在工廠制作。運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，在地面胎模架上拼裝成整片桁架，再拼裝成連廊后整體吊裝。桁架HJ1～HJ4的跨度均為48m，分成3段，桁架HJ5的跨度24m，分成2段在工廠加工。

②為保證拼裝后桁架尺寸的精確，需制作拼裝平臺(tái)，桁架的拼裝在平臺(tái)上完成。拼裝平面圖位置示意圖見(jiàn)下圖。

圖1 鋼連廊拼裝平面布置圖

圖2 胎架拼裝示意圖

③胎架間用粗鋼管作為支撐，以保證胎架的穩(wěn)定性。拼裝桁架用的胎架落在地面時(shí)，須對(duì)地基進(jìn)行加固處理，滿足拼裝胎架的剛度要求。在樓面上時(shí)，胎架支腿須設(shè)在結(jié)構(gòu)柱上，并經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可。

④現(xiàn)場(chǎng)拼接焊縫在深化設(shè)計(jì)時(shí)已考慮相互錯(cuò)開(kāi)不小于300mm。每組胎架上可拼裝兩榀桁架。

5.2 吊車場(chǎng)地

①鋼結(jié)構(gòu)連廊全部拼裝完后，最重一榀鋼連廊將達(dá)到370t（為便于吊裝優(yōu)化到314.1t）。

②結(jié)合 SCC6300履帶吊機(jī)性能及鋼連廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驗(yàn)算確定單榀鋼連廊總重量應(yīng)控制在 314.112t（構(gòu)架層、支撐以及屋面連系梁在鋼連廊主體就位后再組織吊裝）。

③吊車基礎(chǔ)位置須考慮連廊位置、桁架及吊鉤中心位置、吊車的工作半徑等主要參數(shù)。

④履帶吊基礎(chǔ)基本數(shù)據(jù)：吊機(jī)最大載荷1200t（含吊車自重、構(gòu)件重量、配重重量等）。吊機(jī)兩條履帶，每條長(zhǎng)9m，寬1.5m，中心距9m。

⑤為防止吊裝時(shí)履帶吊基礎(chǔ)受力對(duì)地下室墻造成擠壓破壞，在履帶吊基礎(chǔ)承臺(tái)下采用人工挖孔樁。每個(gè)吊車位置地面均采用6根D1600mm鋼筋混凝土灌注樁，上部布置2塊3m×1.5m×12m鋼筋混凝土承臺(tái)，承臺(tái)之間用連梁連接，根據(jù)吊裝位置不同，共布置4塊吊機(jī)場(chǎng)地。

圖3 吊車基礎(chǔ)承臺(tái)示意圖

6 吊裝施工

6.1 吊點(diǎn)選擇

為保證鋼連廊起吊后處于平衡狀態(tài)不發(fā)生傾斜，每榀鋼連廊設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，桁架HJ1～2、HJ3～4吊點(diǎn)均距桁架中每邊9.6m、桁架上弦垂直距離16.628m為吊鉤中心點(diǎn)；桁架HJ5吊點(diǎn)距桁架中每邊4.769m、桁架上弦垂直距離8.314m為吊鉤中心點(diǎn)。

連廊的吊點(diǎn)位置見(jiàn)上圖，鋼絲繩與構(gòu)件的夾角設(shè)置為60°，每榀連廊采用4個(gè)吊點(diǎn)，利用連廊桁架的上弦作為吊耳捆綁吊裝。

6.2 鋼連廊吊裝驗(yàn)算

6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

建筑物西側(cè)場(chǎng)地開(kāi)闊，SCC6300履帶吊面對(duì)建筑物直接起吊鋼連廊 2、3；建筑物東側(cè)受場(chǎng)地限制，SCC6300履帶吊背對(duì)建筑物起吊鋼連廊1，該鋼連廊吊至計(jì)算高度 65.757m時(shí)，吊機(jī)旋轉(zhuǎn) 180°鋼連廊 1跟著轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

6.2.2 鋼結(jié)構(gòu)連廊

鋼結(jié)構(gòu)連廊共有四榀，桁架（HJ1、2）組成鋼連廊 2，桁架（HJ3、4）組成鋼連廊 1，桁架（HJ5）組成鋼連廊3（2榀）。其中HJ1～2、HJ3～4如全部拼裝完每一榀鋼連廊將達(dá)到370t，考慮SCC6300履帶吊的吊機(jī)性能、鋼連廊主體結(jié)構(gòu)受力特性、吊裝工況等因素，HJ1～2經(jīng)優(yōu)化后將起吊單元重量控制在314.112t，HJ3～4控制在285.035t，部分構(gòu)架層、支撐以及屋面連系梁在鋼連廊主體就位后再組織安裝。6.2.3 HDB工況分析

依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算，各榀連廊地面組裝重量及HDB工況如表1。

SCC6300履帶吊的主鉤重量為 14.5t，鋼絲繩重量為 3.93t?？紤]到大型吊車的運(yùn)轉(zhuǎn)速度緩慢，可忽略吊裝過(guò)程中的風(fēng)負(fù)荷影響。經(jīng)驗(yàn)算吊車性能與實(shí)際吊裝重量的余量不大，但能滿足連廊吊裝的要求。

圖4 鋼連廊吊點(diǎn)示意圖

各榀連廊地面組裝重量及HDB工況 表1

6.2.4 吊裝驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置，HJ1～2連廊的作業(yè)半徑為24m；HJ3～4連廊的作業(yè)半徑為20.713m；HJ5連廊的作業(yè)半徑為 48.87m。由此可以計(jì)算出各連廊吊裝時(shí)所需的主臂長(zhǎng)度。連廊所需臂長(zhǎng)如表2。

連廊所需臂長(zhǎng) 表2

由此可以看出，選用的履帶吊工況能滿足吊裝的要求。

6.3 鋼絲繩、吊耳驗(yàn)算

每榀連廊采用4個(gè)吊點(diǎn)，利用連廊桁架的上弦作為吊耳，鋼絲繩與構(gòu)件的夾角設(shè)置為60°，鋼絲繩采用江蘇巨力鋼繩有限公司生產(chǎn)的6×37+FC，φ65 4根，每個(gè)吊點(diǎn) 1根鋼絲繩，鋼絲繩抗拉強(qiáng)度為1670MPa，最小破斷拉力為 2110kN，每根鋼絲繩兜住單片桁架的一個(gè)吊點(diǎn)，中間和端頭掛在吊鉤上，相當(dāng)于每個(gè)吊點(diǎn)有4根鋼絲繩受力。鋼絲繩繞法見(jiàn)圖5。

圖5 鋼絲繩繞法示意圖

圖6 鋼絲繩受力分析

鋼絲繩與連廊上弦有一夾角，吊裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生水平拉力，該拉力可能會(huì)導(dǎo)致吊點(diǎn)處鋼絲繩的水平滑移，為防止水平滑移的發(fā)生，需在吊點(diǎn)處上弦的兩側(cè)焊接擋塊。擋塊材料采用φ108×10厚壁鋼管，開(kāi)坡口全熔透焊于連廊上弦兩側(cè)，焊腳高度不低于 8mm。焊縫處打磨平整，棱角處用橡膠包裹保護(hù)鋼絲繩。

桁架吊索計(jì)算：

吊鉤最大受力Q計(jì)=（Q+q）×k1×k2

=（314.112+3.93）×9.8×1.1×1.1=3771kN

式中：Q為鋼件凈重量，314.112t；q為鋼絲繩重量，3.93t；k1為超載系數(shù)，選1.1；k2為動(dòng)載系數(shù)，選1.1。

S=Q計(jì)/16×sinθ=3771/16×sin58.8=276kN。

鋼絲繩折減系數(shù)取10%。

S破=2110×（1-0.1）=1899kN

安全系數(shù)C=S破/S=1899/276=6.88＞6

鋼絲繩滿足要求。

7 質(zhì)量、安全控制要點(diǎn)

①吊裝前應(yīng)檢查起重機(jī)械的各種部件是否完好，有無(wú)變形、裂紋、腐蝕情況，焊縫、螺栓等是否可靠。起吊前對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行試吊，試吊合格后才能進(jìn)行吊裝作業(yè)。

②吊起構(gòu)件離開(kāi)地面20cm時(shí)，停鉤檢查設(shè)備和吊物有無(wú)異常情況，如有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理再起吊，如正常靜置10min后再進(jìn)行吊裝。

③鋼連廊起吊應(yīng)緩慢勻速提升（1m/min為宜）。待連廊上的定位線與混凝土框架柱上定位線對(duì)齊后，通過(guò)降吊鉤的方式下降連廊至牛腿上。

④連廊定位后因不夠穩(wěn)定，不能立即脫鉤，焊工需立即進(jìn)行桁架上、下弦端部的焊接，完成全部焊縫的2/3以上后再脫鉤。

⑤桁架定位后，直接與鋼骨柱上的連接板焊接，焊接時(shí)由2名電焊工在對(duì)側(cè)同時(shí)施焊，以減少桁架的焊接變形。焊縫為坡口熔透焊，焊接經(jīng)超聲波探傷，要求達(dá)到一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

⑥桁架的對(duì)接焊采用氣體保護(hù)碳鋼實(shí)心焊絲，焊絲直徑為φ1.6mm，全熔透對(duì)接焊縫須按規(guī)范進(jìn)行超聲檢測(cè)。

⑦連廊就位后，因人力無(wú)法抬起吊裝用鋼絲繩，可利用履帶吊加裝的副鉤來(lái)進(jìn)行脫鉤作業(yè)。

8 結(jié) 語(yǔ)

本施工技術(shù)采用單機(jī)吊裝超重荷鋼結(jié)構(gòu)連廊，施工技術(shù)人員多方案比較，對(duì)吊裝單元進(jìn)行科學(xué)合理分析、優(yōu)化，保證單構(gòu)件荷載滿足吊裝要求；構(gòu)件分段在工廠化加工，加工單元滿足工廠加工、運(yùn)輸要求，現(xiàn)場(chǎng)拼裝成吊裝單元?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)吊裝單元內(nèi)的支撐桿等進(jìn)行優(yōu)化、履帶吊吊機(jī)位置進(jìn)行樁基加固處理、吊機(jī)進(jìn)行HBD工況分析以及吊裝驗(yàn)算等技術(shù)措施。采用單機(jī)吊裝就位施工安全、質(zhì)量可靠，僅用25d就完成該部分鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝、安裝任務(wù)，保證工程施工目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。該施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)類似鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值和借鑒意義。

［1］建筑施工手冊(cè)編寫(xiě)組.建筑施工手冊(cè)（第五版）［M］.北京：中國(guó)建筑出版社，2012.

［2］GB50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］GB50755-2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范［S］.

［4］JGJ276-2012，建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］唐際宇，等.高空大跨度鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝施工技術(shù)［J］.建筑技術(shù)，2010（2）.

TU756.4+3

B

1007-7359（2016）02-0055-04

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.020

邱立龍（1963-），男，安徽桐城人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師。