摘要：本文针对北京绿创声学工程股份有限公司西车间改扩建工程中钢结构安装，因施工场地狭小，构件尺寸较大、吊机能量及性能极易与既有建筑发生干涉，对盲吊方式下结构件吊装进行分析，总结狭窄空间大跨度梁安装的方法。文中对空间尺寸、吊机参数、避免干涉的三角函数分析、吊点设置、安装工艺等关键技术进行了详细的描述。
关键词：大跨度钢结构梁；场地空间狭小；盲吊；干涉；三角函数分析
1工程概况
北京绿创声学工程股份有限公司西车间改扩建工程，位于中关村科技园昌平园，是为完成国家节能环保产业示范基地工程采取的措施工程。为顺利完工，先拆除原有西车间部分钢筋混凝土框架结构，待工程主体结构施工完毕后，将所拆除的钢筋混凝土梁柱部分用钢构件进行复原。该建筑屋面为平屋顶型，其中三楼东西向长轴90m，南北向短轴18m，相对标高12.8m；一、二楼东西向长轴90m，南北向短轴6m，原有车间拆除中保留的二楼屋顶板相对标高8.1 m，东西两侧为原结构幕墙，相对标高13.5 m，三楼底板为横向轴线长18m，钢构约230吨，采用定尺H型钢共16榀，高强螺栓连接后现场局部焊接，楼面为压型钢板现浇钢筋砼板。施工现场条件：构件吊装、转运均须由东侧进入宽6米，长90米的箱型通道，并在该通道内完成。
西车间紧邻工程主体（相对标高35m）南侧，框架采用H型钢高强螺栓和局部焊接工艺建造，因完工后屋顶需配套施工屋顶花园工程，图纸要求三楼主梁为800×300×14×22mmH型钢，次梁为400×200×8×13mmH型钢，构件腹板成孔后通过焊接于主梁上的耳板，采用高强螺栓连接并对闭合构件节点进行施焊，焊缝要求2级。北侧为相对标高12.8mH型钢立柱，截面尺寸300×500mm，相对东西向轴线向南偏移5.65m为北侧短立柱中轴线，立柱顶面相对标高3.9m，柱底与原有钢筋混凝土柱采用化学锚栓连接，灌浆。主梁通过与南侧原有钢筋砼结构柱上的化学植栓紧固预埋板连接，各榀之间由次梁与主梁上的耳板高强螺栓连接后形成闭合整体结构，连接主梁用预埋埋板与原钢筋混凝土柱通过化学植栓连接。东西两侧为砌筑楼梯间现浇钢筋混凝土楼梯，二次结构为小型陶粒空心砌块砌筑结构，建成后三楼屋面顶板兴建屋顶花园及高尔夫技能练习场。建成后主楼提供太阳能热水设备安装在三楼屋面，通过二层为主体提供照明导光设备安装空间。
2工程特点、难点
2.1施工条件差
既有建筑物结构已存在且相对空间狭小，吊装司机须在指令下盲吊，既要规避建筑构干涉又要让吊勾到达指定位置且满足角度和载荷要求，吊装难度较大。因西车间与主楼西侧只有一条宽4.5m的消防通道，这使运输行走路线受到极大限制。构件必须由通道东侧场外运至该通道内进行吊装，每根主梁分两次吊装，主梁空间对接时，吊臂在通道内由东向西南旋转，使得转台必须顺利避让所有已有构筑物外立面。主梁最大质量2140.56Kg，长度9000mm，安装方式：北侧为X向端面板贯通高强螺栓连接，相对北侧立柱5.65m轴线两侧，柱顶板与翼缘板贯通孔Y向高强螺栓连接，南侧Z向与预埋板耳板高强螺栓连接，先安装北侧半梁，后南侧外半梁与北侧半梁Z向高强螺栓贯通连接。两半梁连接处平台未设任何反支撑，上下翼缘板采用1300×280×30mm钢板满焊，腹板接缝处盖板周边满焊。相邻两榀结构主梁间最南侧次梁，重420Kg，利用原有三层底板平台，通过人工台运将构件送至吊点处，在相对两榀中下吊钩，通过调整臂伸量和相对臂摆角度定点吊装，改变吊臂仰角并调整构件相对距离，起吊后使构件空中倾仰并插入主梁间，达到构件成功安装。
2.2局部焊接量大、焊接难度大
本工程连接为高强螺栓连接后焊接，现场焊缝长度长，既有平焊、立焊，又有仰焊，焊接外观打磨量大；薄板焊接易变形，温度控制和劳动强度要求高，而空中施焊使得焊接难度进一步增大。
2.3工程组织存在一定难度
开始吊装时，与西车间紧邻的主体5层以上土建二次结构施工还未结束，存在施工交叉作业现象。同时，场地原因造成现场组装必须沿通道由西向东逐榀开展。因总包不同，各施工队伍需做到相互配合，合理利用资源，必须按一定顺序进行组装、吊装，工程组织有一定难度。
2.4盲吊构件，上下协调保持各点动作统一存在难度
因采用散装法，分块吊装时，吊车先进入通道内等待，由板车将构件运入吊车工作控制空间内，由下而上完成方位旋转及吊装；起吊中，构件随吊机上升和旋转，稳定性较差，同时，吊机转台还要回避北侧建筑物，故吊装位置和顺序必须合理。为避免干涉造成的既有建筑物的损坏，保持构件空间位置准确，通过计算得到吊机准确位置，在缆风绳协助导引下保持上下接力顺畅，使构件能够稳定的升降并准确就位于安装位置。
2.5质量要求高，施工难度大
无论是外观质量，还是内在质量，都有较高的要求，而现场施工条件差，这无疑加大了施工难度。
2.6安全隐患多
构件半悬浮状态下完成空中安装，全境范围内安全围护无法做到，只能采取移动防护措施。
2.7施工方法选择
该工程采用散装法，逐榀分段进行，北侧及中间立柱预埋就位后，安装主梁、次梁，相邻榀跨构件形成稳定牵拉后，吊机后退进行下榀拼装。
3结构主梁分断点设置及吊装设备选择
3.1主梁分段原则
因主梁为H型钢定尺，共16榀，理论需用12 mH型钢23支，安装过程中约2/3南侧空间对吊车司机来说是盲区，考虑材料采购数量及到分段点设在受力较小处和立面次结构的复杂性，故将23根梁采取如下方式分断：焊接拼接梁，南侧全数9m，北侧8.5m，5.65 中轴线向南外悬3m为分段点，吊钩落在南侧主梁中点既重心铅锤方向，满足安装位置要求。采用如下具体分段原则：分段重量要满足吊机性能要求；尽量使分段点设在主梁所受弯矩相对最小处（即1/3处）；保证各吊装的稳定性；使定尺材料得到充分利用；避免吊机闲置。
3.2三角函数分析
运用正玄、余玄、正切函数，结合实际测量尺寸，进行三角函数计算。理论上找出各吊钩应到点距离，核对吊机参数值，进行吊装作业。距离参数形成关系如下：
3.2.1吊塔中心点A及水平面A1、相对±0.00面为O1，O A ⊥O1面，OM为转塔圆点A的停机控制线，为保证不与主楼发生干涉，停机时A点不能落在OM右侧，其相对标高为h1，与通道南墙距离为l，l=FA；
3.2.2定点起吊时，吊臂垂面与二层台交于E，EF⊥面A1于点F，EA与FA夹角q，D1为南段主梁重心吊点铅垂线，设吊装时吊臂与D1交点为D，D点高程为g，DA仰角为r；
D1D与A1交于B，B与吊臂摆角为00时AOM在A1交C点；CB与AB夹角为n；依据已知可求出n；
因AB已知，依D点的标高便可求出r，计算出臂伸长值，同时查表可知吊装极限值；
相应空间参数的函数运算如下：
已知AC、BC；即可求AB；因C定在OM的铅锤面上，AC满足梁安装后吊臂可自由回收且使转塔不与主楼北面构筑物发生干涉，依此求出n；
EA2 = EF2+AF2；EF/EA=φ2；EF =（8.1- h1），求出qmin=Arcsin φ2；
假设r=qmin，g=AB×Tan（r），g应大于（EF+3.9）；
设BD为已知数，BD＞g且＞（12.8-h1）m，通过BD可求出仰角r，即AB / （AB2+BD2）= φ、r=Arccosφ；通过EF控制r和AD满足性能表。
1、国产吊机实际吊载可比功能表超载20%，在此工程中，吊机完成南侧主梁安装时，实际吊机荷载最高时超过选型吊机核载报警相对值18.7%，可完成结构吊装。
3.2.3数据的空间关系（见图1）
吊机机头指向构件安装方向，纵轴方向由于每榀跨距6米，故在满足成功吊装所有构件基础上，吊机性能与运行参数便成为完成该项目的关键点。当然，如采用滑移法、葫芦或拔杆等施工，同样可以满足主、次梁等构件的安装，但是，成本大增，劳动效率低下，通过三角函数的运算并结合吊机性能参数，使工程吊装一气呵成。
4吊机选用
首先，根据场地实际空间距离，利用三角函数进行吊臂与吊臂仰角分析，由于配重原因，吊机必须机头向西，水平外伸支腿须南侧半伸，北侧全伸，向西南方向进行吊装作业，才可避免转塔配重与B号楼既有主体结构发生干涉，使吊勾到达最远点并满足极限吊载内完成任务的要求。依据现场实际测量数据，选用1台35t-I型汽车吊进行立柱及主次梁结构的吊装、1台QY8B型8T汽车吊一台用于吊装B号楼外飘台下柱及料场装车。
5 吊点设计及索具选择
5.1起吊方法：滑行法
钢柱弹性较好，采用一点起吊，吊点放置在柱顶，因通过柱的重心，柱身垂直、易于对线校正；
单机吊钢柱起重机只起钩，使钢柱柱脚延预定方向滑行而将钢柱吊起的方法，在钢柱与地面之间采取滑行辅助措施；
5.2起吊方法：旋转法
钢梁，通过验算，采用中点起吊，吊点放置在梁的中点，用专用锁具套锁后完成吊装，同时结合缆风绳人工控制钢梁稳定性；
5.3外飘平台下安装辅助措施
由于主楼南侧外立面存在三处相对标高为13m外飘平台结构，北侧轴线上的榀间主梁有四根落在飘台下方，飘台外悬2m，最长一处12m，造成两根榀间主梁需在飘台下由吊机施吊就位后穿栓紧固。故此，运用杠杆原理，加工倒T型托架，配重构件由副吊钩挂绳看守，卸载后水平旋摆吊臂撤出工作面，完成飘台下榀间主梁安装。
图1实际空间三角函数关系示意图 图2 杠杆原理吊装措施装置示意图
结语：对于狭小空间内进行大尺寸构件结构吊装，主要有以下控制要点：
人，是施工活动中的第一生产要素，人员的专业素质及技术是吊装活动控制的第一要点；
机，是完成既定动作的物质保证，充分了解设备的机械性能同样是吊装活动的控制要点；
料，构件在满足结构安全的前提下，合理进行加工，结构分段及构件制作一定要科学；
法，包括施工方法等一系列与施工相关的作业措施，充分的事前准备，也是控制要点之一。
以三维坐标理念为构件行进主要控制手段，统筹兼顾构件的空间位置，使构件空间运行轨迹控制在不与既有建筑结构发生干涉又能保证吊机正常工作，同时，合适的测量方法也是结构吊装的重要举措；结合现场空间实际尺寸和构件尺寸，使吊点设置在理想状态下完成构件吊装。
在满足上述内容的情况下，应首先把安全放在首位，安全是作业活动的生命保障。
参考文献
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[2]朱学敏，起重机械，北京：机械工业出版社，2003.6
[3]中国巨力集团产品介绍，河北保定
[4]徐州重型机械有限公司产品说明书，江苏
附录
论文作者:严海
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/9
标签：构件论文; 吊臂论文; 结构论文; 标高论文; 吊机论文; 工程论文; 求出论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;