中建二局第三建筑工程有限公司 武汉 430000
一、工程概况
本工程为艾迪逊酒店（五星级），总建筑面积约41144平方米，包括22层的主楼及5层裙房，主楼建筑总高度为107.50m，裙楼建筑总高度为28.20m，塔楼标准层建筑面积约1462㎡，裙楼单层建筑面积约1944㎡。主楼结构类型为钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，裙房结构类型为框架结构体系。1-5层层高为5.2m，主楼标准层层高4.00m，夹层2.12m。本工程裙楼屋面16-24/F-L区域设计有钢梁，梁为H型钢结构梁，主要为11根大梁（单根重12吨），36根小梁（单根重70～500kg不等），共计150吨；目前钢结构预埋件已经在裙楼屋面混凝土结构施工阶段预埋完成。
由于当时考虑钢梁可以分节，施工平面布置原考虑设置一台TC7020塔吊用于钢结构吊装。而后为避免钢梁分节处现场焊接的工艺复杂性，保证钢梁受力性能，取消分节，采用单根钢梁整体吊装，此时塔吊起重性能已不能满足钢梁吊装的要求。为保证工程正常施工，经研究采用独脚拔杆吊装的办法进行钢梁的安装。大型钢梁（重量在10t以上）采用130吨汽车吊吊至4层楼面，后用电动卷扬机（5T）配合拔杆、滑轮组吊装到位，小钢梁采用塔吊吊装到位。根据四层结构梁图和钢梁平面图，每条南北方向的大型钢梁（重量在10t以上）都在四层楼面对应位置有结构大梁（400×1200），为利于结构受力，拔杆必须立于四层结构对应有混凝土大梁位置，严禁立在楼板上。且单次最多只能在四层楼面摆放4根大型钢梁（重量在10t以上）。
采用此施工方法需要重点考虑的是吊装工具的稳定性验算、楼板结构的受力计算及安全保证措施等。
二、施工部署
为保证施工现场布置紧凑合理，现场施工顺利进行，钢梁吊装施工部署如下：
（1）钢梁进场：钢梁进场后，首先按照本方案指定位置（详见下图，钢构临时堆场）和堆放方式（详见第五章第4节：钢构件堆放）将钢梁堆码整齐，以便于后期起重吊装和场地布置。
（2）局部外架拆除：吊装前先将钢梁入楼层通道部位（酒店东侧，J轴以下3米宽，高度为4层楼面以上）的局部外架拆除，拆除部位两侧面外架用之字斜撑加固。
（3）测量放线：吊装前在4层楼面上弹出4层结构梁位置线，以便于拔杆定位；同时在屋面板上弹出钢梁轴线和标高线，以便于钢梁定位和调平。
（4）钢梁吊装至楼层：采用130t汽车吊将钢梁逐根吊至4层楼面，钢梁下垫圆管滚动运输。
（5）拔杆组装：按方案要求将拔杆、滑轮组、钢丝绳等部件组装到位。
（6）钢梁安装：用拔杆将11根大型钢梁（10吨以上）逐根吊起，在调平、调直后按设计要求采用高强螺栓固定；钢梁的整体安装顺序为：11根大型钢梁由东向西逐步进行安装，在大型钢梁安装完成后，其他小钢梁采用从东西两侧向中间对称的顺序进行安装；
三、施工准备
起重机具准备：独脚拔杆采用京冶中城建设有限公司的原有设备，拔杆采用Φ299×12无缝钢管（Q235），拔杆长度12m；卷扬机采用JM-5T 1台，10吨33的滑轮组2个，5吨的单滑轮4个（导向滑轮），12吨的卸扣4个，5吨的卸扣4个，拔杆固定风绳13的钢丝绳4根，每根40米，2吨手拉葫芦4个（6米链子），直径15mm麻绳30米。
卷扬机固定在四楼楼面的混凝土柱下，采用角钢及钢板将卷压机固定架焊接安装在混凝土柱上，确保卷扬机的稳定。然后检查开关按钮及润滑油、卷扬机油，确保设备使用顺畅，有效可靠。将21.5毫米的钢丝绳140米固定到卷压机上，穿过滑轮组。如下图所示：
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四、关于吊装装置的安全性验算
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1、基本参数
2、吊装计算
1）设备吊装计算重量：
G=k1k2（G0+g0）=1.1×1.2×（127+5）=174.24kN
2）起重滑车组出绳端受力：
S1=fm1（f-1）G×f/（fm1-1）=1.066（1.06-1）174.24×1.06/（1.066-1）=37.56kN
钢丝绳的容许拉力：
[Fg]=α1Fg1/k3=0.82×243.5/5=39.934kN
S1=37.56kN≤[Fg]=39.934kN
满足要求！
3）卷扬机所需牵引力：
S=S1×fn=37.56×1.064=47.419kN
本工程采用5T卷扬机，满足要求！
4）起重滑车组上部捆绑绳受力：
Pa=（G2+S12+2GS1cosα）0.5=（174.242+37.562+2×174.24×37.56×cos（5°））0.5=211.682kN
本工程采用直径21.5mm钢丝绳，破断拉力总和为243.5KN，满足要求！
5）主缆风绳受力：
缆风绳预紧力施于桅杆顶部总的垂直压力：
T=（m2-1）tsinβ=（4-1）×1×sin（45°）=2.121kN
P0=（G（H1sinα+（e1-e3）cosα）+g（H2sinα-e3cosα）+T（H0sinα-e3cosα））/（H0cos（α+β）+（e2+e3）sin（α+β））=（174.24×（11.8×sin（5°）+（0.35-0.5）×cos（5°））+10.2×（6×sin（5°）-0.5×cos（5°））+2.121×（12×sin（5°）-0.5×cos（5°）））/（12×cos（5°+45°）+（0.1+0.5）×sin（5°+45°））=18.913kN
钢丝绳的容许拉力：
[Fg]=α2Fg2/k4=0.82×87.8/3.5=20.57kN
P0=18.913kN≤[Fg]=20.57kN
满足要求！
6）桅杆支座的垂直压力：
Pc=g+G+T+P0sinβ=10.2+174.24+2.121+18.913×sin（45°）=199.935kN
桅杆底座地基承载力验算：
P=Pc/（kcA）=199.935/（0.9×1）=222.15kPa≤fg=1000kPa
满足要求！
7）桅杆支座的水平推力：
Ps=P0cosβ=18.913×cos（45°）=13.374kN
8）桅杆各截面所受的轴向压力：
Ni=（G+gi+T）cosα+S1+P0sin（α+β）
N1=（G+g1+T）cosα+S1+ P0sin（α+β）=（174.24+5.1+2.121）×cos（5°）+37.56+ 18.913×sin（5°+45°）=232.819kN（中部截面）
N2=（G+g2+T）cosα+S1+ P0sin（α+β）=（174.24+0.2+2.121）×cos（5°）+37.56+ 18.913×sin（5°+45°）=227.937kN（顶部截面）
9）桅杆各截面所受的弯矩：
Mi=G（li×sinα+e1×cosα）+gi×loi×sinα+ S1×e1+T×Li×sinα-P0（Li×cos（α+β）+e2×sin（α+β））
M1=G（l1×sinα+e1×cosα）+g1×lo1×sinα+S1×e1+T×L1×sinα-P0（L1×cos（α+β）+e2×sin（α+β））=174.24×（5.8×sin（5°）+0.35×cos（5°））+5.1×0×sin（5°）+37.56×0.35+2.121×6×sin（5°）-18.913×（6×cos（5°+45°）+0.1×sin（5°+45°））=88.695kN.m（中部截面）
M2=G（l2×sinα+e1×cosα）+g2×lo2×sinα+S1×e1+T×L2×sinα-P0（L2×cos（α+β）+e2×sin（α+β））=174.24×（0.2×sin（5°）+0.35×cos（5°））+0.2×0.3×sin（5°）+37.56×0.35+2.121×0.3×sin（5°）-18.913×（0.3×cos（5°+45°）+0.1×sin（5°+45°））=71.9kN.m（顶部截面）
10）桅杆稳定性验算：
独脚拔杆需验算两个截面：顶部截面和中部截面。
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五、楼层结构梁受力核算
1、混凝土梁配筋验算（梁长16.3m，梁截面400×1200，直接承受拔杆集中荷载的梁L407）
由于拔杆主要通过中央立柱传递荷载给大梁，所以可以看作一个集中荷载。
楼板自重传来荷载 0.15×0.4×25=1.5kN/m
梁自重 1.2×0.4×25=12kN/m
静载 1.5+12=13.5kN/m
活载 1×1=1kN/m
作用于梁上的均布荷载：q=13.5×1.2+1×1.4=17.6kN/m
作用于梁上的集中荷载：p=200kN（根据拔杆计算书）
M=ql2/8+pl/4=17.6×16.32/8+200×16.3/4=584.518+815=1399.518kN·m
梁截面积：b×h=0.4×1.2=0.48m2 h0=h-25=1200-25=1175mm
αs=|M|/（α1fcbh02）= 1399.518×106/（1.00×14.30×0.40×103×1175.002）=0.1767；
ξ=1-（1-2×αs）1/2=1-（1-2×0.1767）0.5=0.196；
γs=1-ξ/2=1-0.196/2=0.902；
As=|M|/（γsfyh0）=1399.518×106/（0.902×360.00×1175.00）=3668.02mm2。
实际配筋：6872.234 mm2 >3668.02mm2；
梁截面底部纵筋满足要求！
2、混凝土梁抗剪验算
梁所受最大剪力：Q=p/2+ql/2=200/2+17.6×16.3/2=243.44kN；
Asv1=（（Q-0.7ftbh0）/（1.25fyvh0））×s/n=（（243.44×103-0.7×1.43×400×1175）/（1.25×360×1175））×200/4=-21.47mm2；
梁箍筋满足要求！
1、混凝土梁配筋验算（梁长8.8m，截面500×1250，承受L407传来集中荷载的支座梁）
楼板自重传来荷载 0.18×0.5×25=2.25kN/m
梁自重 1.25×0.5×25=15.625kN/m
静载 2.25+15.625=17.875kN/m
活载 1×1=1kN/m
作用于梁上的均布荷载：q=17.875×1.2+1×1.4=22.85kN/m
作用于梁上的集中荷载：p=1.25×0.5×25×13.6/2+200/2=106.25 +100=206.25kN
M=ql2/8+pl/3=22.85×8.82/8+200×3.2=221.188+640=861.188kN·m
梁截面积：b×h=0.5×1.25=0.625m2 h0=h-25=1250-25=1225mm
αs=|M|/（α1fcbh02）=861.188×106/（1.00×14.30×0.50×103×1225.002）=0.0802；
ξ=1-（1-2×αs）1/2=1-（1-2×0.0802）0.5=0.0837；
γs=1-ξ/2=1-0.0837/2=0.958；
As=|M|/（γsfyh0）=861.188×106/（0.958×360.00×1225.00）=2038.42mm2。
实际配筋：4419 mm2 > 2038.42 mm2；
梁截面底部纵筋满足要求！
2、混凝土梁抗剪验算
梁所受最大剪力：Q=p+ql/2=206.25+22.85×8.8/2=206.25+100.54= 306.79kN；
Asv1=（（Q-0.7ftbh0）/（1.25fyvh0））×s/n=（（306.79×103-0.7×1.43×500×1225）/（1.25×360×1225））×150/4=-20.84mm2；
梁箍筋满足要求！
六、安全注意事项
由于钢梁单重达12吨，拔杆的底座支座反力比较大。混凝土应待达到设计强度100％时方可进行吊装作业。
施工时必须注意如下安全注意事项：
（1）施工前必须逐级进行安全、技术交底。
（2）作业人员穿戴必须整齐，高空作业人员进入作业区前必须检查安全帽、安全带是否扣紧。
（3）施工前明确安全责任制，并逐级落实责任人。
（4）独立拔杆的风绳必须拉设可靠，风绳不能随意拉设。风绳拉设位置改变要征求工程师的同意和备案。
（5）特别注意卷扬机操作必须统一指挥。加强现场人员联络，吊装前要试吊。
（6）作业人员在作业前，必须对作业工、器具进行检查，禁止使用具有安全隐患的设备。对吊装设备吊装前抹黄油。
（7）作业人员必须按照《安全规程》进行操作，不得违章作业。
（8）地面物体搁置整齐、有序，高空作业时，小型机、器具，材料，配件等必须放牢，停止作业后，必须带离作业区或固定妥当。
（9）施工现场进行焊接、切割等动火操作时，必须注意周围环境，以防失火。
（10）高空作业点下面禁止站人，以防高空坠落事件。
（11）拔杆吊装作业时，要派专人对结构变形进行监测，发现异常立即停止作业
七、结束语
本工程共完成钢结构安装150T，其中利用独脚拔杆安装132T。钢结构自开始安装至安装全部结束整个安装过程安全、平稳无事故，工程质量符合设计和施工验收规范的要求，收到了很好效果。
论文作者:郭洪波,岳志江
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/4
标签：钢梁论文; 截面论文; 荷载论文; 作业论文; 卷扬机论文; 桅杆论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;