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多重因素限制下超重及超长构件施工技术

 论文栏目:建筑工程论文     更新时间:2018-03-30   浏览

 【摘要】本文介绍的新疆昌吉汇投时代购物中心电影院屋盖有3根超重、超长钢梁,截面为H1750×600×30×45,跨度为25.2米,每根重约20吨的钢梁,现有塔吊性能无法满足吊装要求。且因施工现场地形复杂、空间狭窄等因素限制,不具备大型起重机械设备进场吊装条件。根据实际情况,将钢梁分三段加工,运输到现场后转运到三层楼板对应位置进行拼装,然后在混凝土柱顶上设置拔杆,配合卷扬机和滑轮组进行土法吊装。此方法有效解决了多重因素限制下超重、超长构件施工困难的问题,可为其它类似工程提供参考。

【关键词】超重;超长;拔杆;卷扬机;滑轮组;土法吊装

1.工程概况

新疆昌吉汇投时代购物中心是昌吉未来重点商业区,位于新疆昌吉市中山路与乌伊西路交界處。结构层标高为31.500m,分为地下一层和地上四层。其中电影院屋盖为大跨度组合楼盖结构。有3根截面为H1750×600×30×45的钢结构主梁,跨度为25.2m,每根主梁重约20t。主梁两端支承在混凝土柱牛腿上,主梁之间分布有截面为H600×250×12×16的次梁,钢梁顶标高为+29.250m。电影院四周为混凝土框架结构,电影院屋盖下方三层板底标高为+11.350m。

2.施工难点分析

本工程施工存在以下难点:

2.1现有塔吊性能小,无法满足重型钢构件的吊装和转运。

2.2施工环境复杂,电影院空间较为狭小且土建外架阻碍了对钢梁构件的吊运,给转运构件增加了难度。

2.3整根钢梁重量约为20t,安装标高为29.25m,且场地不具备大型起重机械设备进场条件。

3.方案选择

结合实地考察,采取分三段制作,现场原位拼装,在两端柱顶设置拔杆吊装的施工方法。

4.构件转运和拼装

4.1构件转运

构件运输到场后需用50t汽车吊将构件吊运到2层楼板,由于土建外架已经搭设完成,汽车吊大臂无法伸到楼板内,所以无法一次将构件完全转运到楼板内侧,只能将钢构件吊运到三层楼板边缘,再配合卷扬机和导向将钢构件转运到相应位置。

在采用50t汽车吊将构件吊运到三层楼板时,可通过控制钢丝绳的长度,使吊运时构件外端稍高于内端,成一个小角度。当内端点着落在楼板面上时,外端点缓缓下放,形成一个自然的向内的推力,推动钢构件往楼板内滑移,这样即可将构件大部分着落在楼板上,最终通过卷扬机将钢构件牵引到相应位置。

构件在楼板面上的转运需在构件转运路线上铺设脚手管以减小摩擦力。且钢构件在卷扬机牵引转运过程中会出现轻微晃动,可能发生倾倒的危险,因此需要在构件两端增设防倾倒措施。

4.2 构件拼装

钢梁采用原位拼装,即在钢梁投影的正下方位置处拼装。以避免拼装完成后钢梁的再次转运。由于整根钢梁的跨度为25.2m,因此在拼装时还需要对钢梁进行预起拱。经计算,钢梁的预起拱值为42mm。由于钢梁分三段进行现场拼装,所以采用两侧钢梁的一端起拱,中间段钢梁整体上抬的形式进行起拱。经过换算得起拱值为25mm。如下图所示:

5.钢梁吊装

本工程土法吊装使用的卷扬机最大牵引力为50KN,钢梁总重200KN,两端分别至少需要100KN的拉力,卷扬机不能直接满足吊装的要求,因此需要配合滑轮组使用。滑轮组由两个15t的三轮滑车组成,一静一动。静滑轮挂在拔杆上,动滑轮挂在钢梁吊耳上,动滑轮出绳数为4。

5.1拔杆设计

在主梁两端的柱顶分别设置拔杆,拔杆由H型钢和方管组成,如下图:

H型钢与柱顶的拔杆埋件焊接固定,并设置方管支撑落在钢牛腿上,使整个拔杆受力更加合理。拔杆的吊耳到钢梁顶面的距离H要设计合理,应满足H-(静滑轮高度+动滑轮的高度+吊耳的高度)≥300mm。

5.2滑轮组设计

钢梁总重200KN,两端需要的拉力分别为100KN,选用15t的三轮滑车,其额定负荷为150KN,满足吊装要求。

5t的卷扬机最大的牵引力为50KN<100KN,因此需要用两个三轮滑车组成滑轮组。动滑轮设计出绳数为4,因此拉力F=4×50=200KN>100KN,因此采用5t的卷扬机配合滑轮组可满足吊装要求。

5.3 钢丝绳设计

5.3.1钢丝绳直径计算

起升荷载按Q=100KN

滑轮组倍率:m=4

钢丝绳验算:

钢丝绳最大静拉力S=

公式中:Q—起升荷载

m—滑轮组倍率,m=4

—滑轮组效率

滑轮组效率:

z ==0.97

S===25.77KN

选用钢丝绳直径16mm (1550MPa)

查表得16mm破坏拉力:138KN

钢丝绳安全系数:138/25.77=5.35>5,满足要求。

5.3.2钢丝绳长度计算

在施工前要对钢丝绳需求长度进行计算,以防止出现吊装过程中钢丝绳长度不足的情况。钢丝绳长度应满足以下要求:

假设钢梁的吊装高度为H,动滑轮的出绳数量为n,卷扬机和所有导向之间的总长为a,则钢丝绳的长度因满足L>n×H+a,且至少保证钢丝绳在卷筒上有3圈以上。

6.导向

有时候卷扬机的摆放位置,导致卷扬机出来的绳子不宜直接连到滑轮上,因此需要在中间设置一个导向进行过度。

7.钢梁吊装

对拔杆、卷扬机、滑轮等这一套吊装系统进行验算通过后,开始准备钢梁的吊装。吊装前应对所有的环节进行检查,确认无误后方可开始吊装。在正式吊装前应进行一次试吊装,将钢梁起升离地100mm后停止,静置检查各部位是否存在异常,一切正常后方可继续吊装。

图11 钢梁土法吊装示意图

8.结论

该工程根据项目的实际情况出发,通过精心的组织和策划,对施工现场进行细致的考察,对钢构件进行合理的分段,设计了一个切实可行的土法吊装方案,成功克服了复杂施工环境下超重、超长钢梁施工困难的问题,实现了多重因素制约下对超重、超长钢梁的顺利安装,保证了工程施工进度。同时也展现了在特定的施工环境下,传统的土法施工工艺的可行性和优越性,为其它类似的工程项目提供了参考依据。

参考文献

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[2] 李建雄,张文学,刘曙光等.狭窄空间内大跨重型钢结构施工技术.施工技术,2011,40(2):38-59.

[3] 张玉品,延汝萍,唐凯.超大重量钢构件吊装方法.建筑技术,2012,43(2):142-145.

[4] 李宁宁,戴维,梁明羽等.超重及塔吊盲区钢结构吊装施工技术.工业建筑,2016,46增刊:769-773.

[5] 金平,张景新,付水平等.狭小施工环境下超大构件吊装技术.施工技术,2012,41增刊:651-654.

(作者单位:中建钢构有限公司)

【中图分类号】TU378.2

【文献标识码】A

【文章编号】1671-3362(2018)02-0060-03

作者:潘洪波 徐国志 刘品

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