武汉中心超长超重钢梁非对称提升技术

转自中国建筑2013 年技术交流会论文集《武汉中心超长超重钢梁非对称提升技术》作者：王磊、张晓明等

摘要：武汉中心裙房超长、超重钢梁跨度大，自重大，现场塔吊起重能力有限，现场条件不能满足大型吊车就位吊装，采用传统方法吊装存在较多不确定性因素。通过研究和探索超长、超重构件安装工艺，本文重点介绍一种针对超长超重钢梁的实用吊装工艺，该工艺能有效的解决因土建塔吊起重能力有限和现场不满足大型设备就位吊装的问题,并且还能有效地控制超重钢梁安装的安全、质量、进度和成本。

关键词：超重钢梁、提升、吊装、电动提升机

1 工程概况

武汉中心，地处武汉市汉口几何中心的王家墩商务区，位于商务区中轴线南部起始端，主要包括主塔楼、裙房、连廊三部分组成，总建筑面积35.6 万m2。主塔地下4 层，地上88层，总建筑高度438m，钢结构用量4.3 万吨。主塔楼为巨型柱框架-核心筒-伸臂桁架体系。武汉中心效果图如图1 所示。

裙楼四层钢结构屋面平面尺寸41.2m×25.5m，裙房钢梁共49 根，其中主钢梁（超长超重）4 根，2 根截面为BH1600×450×25×35，另2 根截面为BH1600×500×25×35，钢梁长度均为24.750m，重量分别为14.60t 及16.10t，钢梁梁顶标高均为22.860m。

2 现场施工条件及安装方法确定

武汉中心裙房四层钢结构屋面属于设计变更内容，现场施工塔吊确定阶段，不存在超重构件起重吊装问题。鉴于建筑功能的需要，新增4 根超长、超重钢梁，现场原有70m 臂长的TC7520 塔吊，30m 半径起重能力为8.7t,无法满足超长超重钢梁吊装需要。且裙房在3、4层结构之间设置有2.5m 宽悬挑混凝土梁，裙房西侧为回填土，大型起重设备布设难度大，这些均大大增加了超长、超重钢梁安装难度。超长、超重钢梁现场施工工况如图3 所示。

综合现场施工条件，结合超长超重钢梁的结构特性，若采用分节吊装，每根钢梁需要分为4 段，拼接接头过多，不能满足设计要求，且现场需搭设支撑胎架，施工工期长，成本投入大；若采用大型吊车进行整体吊装，根据大型吊车的性能参数和楼层本身高度及现场道路条件，大型吊车选型风险很高且施工成本将大大增加；若把每根超长、超重钢梁分为2 段，采用TC7520 塔吊吊运至三层楼面后，拼装成整体再利用电动提升机整体提升，则可有效的解决起重能力和现场施工条件不满足吊装要求的问题。

3 吊装工艺设计

3.1 裙房超重钢梁吊装

裙房超长超重钢梁利用塔吊吊装至裙房三层楼板上的自制小车上，然后利用手动导链（10t）牵引滑动至钢梁拼装位置，两段超重钢梁进行拼装焊接后，在提升支架上设置提升能力为20t 的电动葫芦，进行超长超重钢梁吊装工作。吊装前应先进行试吊工作，钢梁试吊高度200mm。试吊后观察钢梁整体变形及提升支架受力情况，确保没有问题之后将钢梁吊装到位。超重、超长钢梁吊装流程：

（1）塔吊将钢梁吊装至裙房三层楼面自制小车，利用手动葫芦或卷扬机将钢梁牵引至钢梁吊装、焊接位置，对钢梁进行焊接和测量校正，如图3 所示。

（2）钢梁测量校正完后，将钢梁两端的吊耳与电动葫芦固定。将钢梁提升至试吊高度200mm，试吊过程中严密观察提升支架的变形，确保提升支架变形在规范范围内。具体操作如图4 所示。

（3）试吊完毕后，利用电动葫芦将钢梁A-P 轴端提升至混凝土悬挑梁处，如图5 所示。待A-P 端越过悬挑砼梁后A-L 轴端电动葫芦开始提升A-L 端钢梁，如图6 所示。

（4）A-L 轴处的电动葫芦将钢梁提升至水平状态，然后两端的电动葫芦同步进行提升，最后安装就位，如图7 所示。

3.2 超重钢梁吊装施工要点

（1）钢梁吊装前应检查钢丝绳等吊装工具，塔吊指挥人员应熟悉钢梁及塔吊性能。

（2）钢梁吊装前应做好安全防护措施，拉设安全警戒线，清理起吊及落吊位置场地、钢梁滑动线路上的杂物等，并预先放置好超重钢梁落吊时用的脚手架管及木跳板。

（3）钢梁滑动时应均匀、平稳滑动，防止钢梁侧翻。

（4）两段钢梁拼接时应做好测量工作，拼接位置应位于钢梁安装的正下方。拼接完成后应组织项目及第三方检测人员对拼接位置焊缝进行检测，合格后方可进入下一道工序。

（5）拼接完成后，进行超重钢梁吊装作业。吊装前应做好安防措施，对钢梁吊耳，预埋件等进行检查，吊装应先进行试吊，过程中严密观察。吊装就位后立即进行螺栓安装工作。

3.3 裙房超重钢梁吊装验算

3.4.1 荷载说明

依据施工过程模拟计算超重钢梁吊装，采用有限元软件MIDAS 对超重钢梁吊装提升支架承载力、整体稳定等受力性能进行校核。

3.4.2 变形及应力分析

（1）单位制

长度单位为毫米（mm），力的单位为牛（N），应力单位为兆帕（MPa）。

（2）荷载工况及组合：

本次超重钢梁吊装施工模拟分析所涉及的荷载工况包括2 种类型，主要考虑恒载（DL）即结构自重、活载（LL）即活荷载等作为设计荷载依据。

以上荷载工况分为1.35DL+0.98LL、1.2DL+1.4LL 等组合，设计组合时考虑不同方向的荷载作用参与工况组合。以下计算结果中均按最不利工况组合（CBall，各工况组合的包络工况）中的计算结果进行说明。

（3）超重钢梁吊装变形和应力大小

在钢梁自重荷载及施工荷载作用下，最不利工况组合Cenv 下，门架及钢梁的应力和变形如图8、图9 所示。根据计算结果可知，结构最大变形为4.87mm，结构最大拉应力约为23.2N/mm2，结构最大压应力约为-45.6N/mm2<f=295N/mm2，满足要求。

4 安全注意事项

由于安装工作量大、安装工期紧，且处于钢结构与混凝土结构施工的交叉作业的条件，所以安装前需搭设安全、稳固、封闭的安全操作平台，以保证安装过程中所有安装人员能够安全地操作。

（1）安装安全操作平台使用脚手管搭设， 在柱顶搭设2.3m×2.3m，高1.2m 的操作平台，并铺设跳板，便于作业人员进行焊接和提升操作；

（2）沿钢柱高度搭设刚爬梯和防坠绳，确保高空作业安全。

（3）要求高空作业人员作业时必须系安全带及戴安全帽。

5 提升工艺的评价

武汉中心裙房屋面由于4 根超长、超重钢梁现场整体提升安装的成功，使本工程无论在经济效益和社会效益，都取得了显著成效，同时也提高了钢结构施工的技术水平，而且为后期超长、超重钢结吊装受限构部分的安装提供了可借鉴的方法。

（1）设备、措施投入方面：通过将超过现场塔吊起重能力的钢梁现场分段拼装、现场整体提升的方案，减小了大型吊装机械的投入及大量安装措施的增加，节约了施工投入资金10 万元，取得了一定的经济效益。

（2）工期方面：革新传统安装工艺，缩短了安装时间，为后续结构的尽快安装创造了条件。

（3）安全方面：通过电动葫芦整体提升、全站仪实时调控等手段，有效地保障了安装安全，控制了安装变形，确保了结构位形满足设计要求。

参考文献:

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ276—2012 建筑施工起重吊装工程安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 冶金工业部建筑研究总院. GB 50205—2001 钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出本社，2002.

[3] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册（4 版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4] 王少昌.非对称结构重心的计算在结构在结构吊装中的应用[J].中小企业管理与科技，2011.

注：本文转自中国建筑2013 年技术交流会论文集《武汉中心超长超重钢梁非对称提升技术》作者：王磊、张晓明等，仅用于分享学习，如涉及侵权，请联系删除！

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来源：结构工程