浅析钢结构吊装技术与质量保证

2014-11-16张润祥

中国新技术新产品 2014年12期

张润祥

（中山市古镇镇住房和城乡建设局，广东中山 528421）

目前钢结构的安装方法主要有：机械安装、土法安装、土机结合安装、顶升安装、提升安装、滑移安装等。根据不同的工程特点，采用合理的吊装方法会达到更好的效果。

如：某工程总建筑面积约32万平方米，地下室1层，地面以上共11层，建筑物中央有一宽为61米，长为110米的中庭。位于中庭顶部标高68.5米处，布置桁架钢结构屋面，该屋面面积约7600平方米，钢结构总重约500吨。由于受场地限制，不适合使用大型机械吊装，经反复思考及论证本工程决定采用散件在屋面搭设的平台上拼装，然后进行滑移到位，整体卸载与土办法相配合的方法施工。本工程共设置12榀主桁架，桁架最大跨距61m。桁架标高为76m。具体方法如图1、图2所示。

图1 桁架屋面侧面图及拼装区域示意图

图2 拼装平台示意图

一、拼装平台的铺设及安全防范措施

在标高为59.3米处铺设拼装平台，拼装平台顶与中庭砼结构顶相平。本项目所有施工区域的工作面都在68.5米及以上标高的楼层面完成，安全风险较大，为了更好地降低安全事故发生的可能性，故在所有施工区域四周以及拼装平台范围的四周全部安装临时护栏及安全网，临时护栏高度为1.5米。

构件用塔吊按安装顺序配套吊到标高为53.5米处的天面，即每榀钢屋架的所有构件，包括上、下弦钢管、腹杆等，且不可以与另一榀钢屋架的构件混吊；每榀钢屋架所用构件都要单独放好以免搞混。待要安装再用塔吊把构件吊到拼装平台上安装。

二、轨道的铺设

1 拼装平台与中庭相距36米，因此每边需设置3条钢柱作为支撑，每条钢柱必须支撑在原结构的结构柱上；2滑移轨道顶面标高误差控制在正负1mm，且滑移前进方向无阻挡的正偏差；3滑移轨道对接的中心线错位控制在3 mm以内。

4 同列相邻滑移轨道之间顶面高差控制在L/1500，L为滑移轨道长度；且不大于10mm；5同列滑移轨道直线性的偏差不得大于10 mm。

滑移轨道应焊于钢筋砼或钢结构梁面上的预埋件上，轨道面的标高应高于桁架支座设计标高，滑移轨道接头处应垫实，若用电焊连接应该用角磨机磨平高出轨道的焊缝，滑移轨道两侧应设置宽度不小于1.5米的安全通道，确保滑移操作人员高空作业安全，当维护栏杆高度影响桁架滑移时，可随滑随拆，滑移过后立即补装栏杆。

三、管桁架滑移前的安全措施及准备工作

管桁架在拼装完毕检查合格后，首先要在管桁架的上下弦分别铺设通长人行跳板和操作平台，在管桁架通长方向上下弦分别拉上一根生命线，以便操作时挂安全带。把次桁架固定在主桁架的上下弦上，管桁架的下弦满拉安全网（和桁架滑移一起移动）。此时滑移前的测量工作同步进行。待所有安全措施和测量工作等事项检查完毕，并准确无误后进入滑移阶段。

四、管桁架的滑移

用于牵引桁架的电动卷扬机为定制的JM2T卷扬机（卷扬机的速度改为由同步变频器来控制）。电动卷扬机牵引时需要在滑移轨道末端的适当位置设置反力架，以平衡牵引反力，卷扬机用M24的化学锚栓固定在砼地面上（或焊接固定在钢结构平台上）借助导向滑轮将卷扬绳正向导入卷筒上，滑车组的定滑轮和动滑轮固定在有移动轨道小车上，小车高度应使牵引点、动滑轮、定滑轮中心轴始终保持相等高度，两台卷扬机的型号、卷扬钢丝绳、电动功率等所有参数都要统一，以确保同步控制器能做到真正的同步。

滑移时的同步观测采用吊牌法（刻度尺法），在两根滑移轨道的下侧方（滑移轮的下方），从滑移的起点到终点通长布置一根刻度尺（150米的卷尺），刻度尺必须要保持在同一水平高度，这样桁架滑移就能很清楚地读出两边滑移小车在轨道上的行走参数。以便及时修正滑移的两边误差，且两边滑移行走速度的误差控制在30mm以内。在滑移到位前3米，调为最低档速，结合小车刹车器缓慢滑移，把钢桁架滑移到指定位置。

在滑移小车的滑轮一侧增加档板（档板和滑轮机械加工为一个整体），这样滑轮在轨道上滑移行走时，可依靠加长的档板来阻档滑轮的脱轨。

滑移小车行走时如遇到紧急情况或需要停止时，可以利用手动电源传感器控制滑轮的刹车系统，当需要刹车时只需按下传感器控制开关，传感器的弹簧会自动往下伸缩，同时使刹车片抱住滑轮产生摩擦，从而达到刹车的效果，松开刹车系统时按下传感器的电源开关控制键即可。

图3

五、管桁架的卸载

当钢桁架滑移到指定位置时，再利用千斤顶进行卸载，为确保安全采取单边同时卸载，安装固定后，再用同样方法进行另外一边卸载。

第一步：利用四个千斤顶将两榀钢桁架单侧边同时顶升10mm；第二步：将滑移小车取下移走，切除并移走支座位置上的轨道；第三步：将钢支座安装就位，并与预埋件焊接连接；第四步：四个千斤顶同时卸载，钢桁架下降到钢支座上；第五步：将钢桁架与钢支座按设计图纸固定。（卸载完成）

千斤顶的选用：两榀主桁架及其之间的次桁架总重量约为80吨，每边重量为40吨，每边4个千斤顶，平均每个千斤顶负荷10吨，选用200KN的千斤顶。

根据现场实际情况，滑移到位后的次桁架在高空吊装安装，工作效率低，现考虑到本工程工期紧张，经再三研究决定对滑移方法进行优化。优化思路：保障结构安全、保障滑移安全的基础上，可以有较提高工作效率、缩短工期、能有效降低危险性、减少安全隐患。

原方案是两榀组成一个滑移单元进行滑移，但从施工现场实际来看，滑移到位后，两个滑移单元之间的次桁架只能在现场中空吊装安装。中空吊装最高高度为75米，而且没有塔吊，汽车吊也不能进入，只能用人工结合把杆高空吊装安装，工作效率低且存在很大安全隐患。高空吊装的次桁架最大的钢管∮299×8长度12米，单根重量877kg，其它次桁架最大钢管∮245×8长度8米，单根重量374kg，单根杆件比较重，施工难度很大，危险性很大，为了解决这困难，对滑移方法进行优化。

优化步骤如下：

1 在拼装平台上，先拼装好两榀主桁架及其之间的次桁架形成一个滑移单元，滑移到第⑥轴～第⑦轴停止，滑移过程按照原方案滑移，可很顺利完成。现由四个手拉葫芦将一个滑移单元的四个角固定好；2再组装下两榀，形成一滑移单元，再进行滑移至第④轴～第⑤轴停止；3后安装的两个滑移单元之间的次桁架就在砼结构的第⑤轴～第⑥轴部位进行吊装安装，在第⑤轴～第⑥轴能利用得上现场的塔吊进行吊装，这样较安全且提高效率（如下图所示）；4四榀组装完成后，再滑移至第⑥轴～第⑨轴，也在第⑤轴～第⑥轴之间利用塔吊进行吊装与后面主桁架相连的次桁架，形成一个大的滑移单元；5最后滑移到安装位置，卸载及支座安装方法与原主案相同；6用同样的方法完成其余滑移单元，将12榀钢桁架分为三个大的滑移单元。

这样可以减少高空人工吊装，提高效率，缩短工期，降低危险性，减少安全隐患，大大提高效益。如图3所示。

结构安全受力及滑移牵引力的验算：

结构安全受力验算

现组成一个大的滑移单元的总重约132吨，单边重量约66吨，动力荷载放大系数取1.4，即单边动荷载66吨×1.4=92.4吨，由四个滚轮承载，受力分别为1号轮：17吨、2号轮：25吨、3号轮18.6吨、4号轮：32吨，经原结构设计验算满足结构梁的受力要求。

滑移牵引力的验算

钢轮与钢轨的滚动摩擦系数取u=0.02，1号轮摩擦力为：17×0.02=0.34吨、2号轮摩擦力为：25×0.02=0.5吨、3号轮摩擦力为：18.6×0.02=0.372吨、4号轮摩擦力为：32×0.02=0.64吨，滑移总摩擦力为1.852吨。一台卷扬机型号规格为2吨，两倍钢丝绳牵引力为4吨，牵引力大于滑移总摩擦力，满足滑移要求。