某工程電梯井鋼架高空安裝難點與技術分析

摘 要：文章結合某高層電梯井鋼結構工程難點問題，闡述了該工程的吊裝安裝順序及其吊裝機械的設備，并對該法進行整體受力分析并列舉施工過程中的注意事項，結果表明在特殊環境下傳統的獨腳拔桿可發揮吊裝優勢。以期解決在缺少大型吊裝機械設備的條件下，如何高空吊裝鋼結構井架的問題。

關鍵詞：吊裝機械；電梯井；安裝難點

1 工程概況

某工程位于市中心區繁華路段，改工程的電梯井鋼結構為增建工程，在原主體結構邊上依附，電梯井鋼架高度125.3m，共36層，首層層高5m，2-14層層高4.5m，15層-36層層高3.0m，如圖1所示，圖中斜線陰影部分為加建電梯井鋼架，電梯井外墻采用全玻璃幕墻。電梯井鋼架采用方鋼管柱和H型鋼截面，H型鋼一端與方鋼管柱連接，采用剛接連接方式，另一端與原主體結構混凝土梁連接，采用化學螺栓鉸接連接方式。

2 安裝方案的選擇

2.1 吊裝方案的選擇

對于普通的高層鋼結構和高聳鋼結構，一般采用的施工安裝方法是高空散件流水安裝法和高空分塊流水安裝法兩種械（主要為塔吊）將每個安裝單元或構件進行逐件吊裝并拼裝，整個結構安裝過程為：從下至上流水作業。任一上部構件或安裝單元在安裝前，其下部所有構件均應根據設計布置和要求安裝到位，即已安裝的下部非完整結構是穩定、安全的。此兩種安裝法的主要優點是安裝適用范圍廣，質量易控制，施工工期短。

由于本電梯井鋼架為加建工程，且位于市中心區，受到施工場地平面狹窄、空間小，周邊原有舊建筑環繞，施工工期短等各種因素制約，所選用的起重機械設備不如新建工程可采用塔吊、汽車吊等大型起重設備，因此結合本工程特點和現場條件等各因素，并綜合考慮上述兩種安裝方法的特點，確定電梯井鋼架采用獨腳扒桿吊裝法，該法尤其適用于在缺少大型吊裝機械設備環境下的安裝施工，且其設備簡單，搬運方便，費用低廉。

2.2 吊裝機械設備的選擇

根據現場實際情況并考慮制作、安裝等因素，擬選用鋼管式拔桿和卷揚機組合吊裝，采用定點變幅移位吊裝，吊裝時桅桿仰角為65°，左右固定回轉180°拔桿主要受力構件包括固定桅桿（L=10m）、變幅桅桿（L=12m）、撐管（L=9.5m）和纜風繩，固定桅桿與變幅桅桿采用滑輪組連接，滑輪組采用五五型8t多門滑輪組，其走線穿法主要考慮到第1個導向輪在其左右側的位置，即出繩要在第1個導向輪一側，便于走線。用卷揚機調節固定桅桿和變幅桅桿之間的角度，固定桅桿靠左右兩側的纜風繩和后面兩根撐桿來固定。

拔桿位于原主體結構35層天面，拔桿底座設置在35層框架梁上，固定桅桿頂部分別與纜風繩和撐桿連接，兩側的4道纜風繩另一端分別連接到35層樓面框架梁上和原主體結構柱上，撐桿另一端連接到37層核心筒剪力墻上，固定桅桿與變幅桅桿底部采用銷子連接

3 吊裝受力驗算

3.1 桿件受力分析

由于拔桿主要受力桿件均為現場制作，故各桿件的受力情況及穩定性驗算尤為重要。本工程最大構件重量為3.7t，則拔桿最大吊重取50kN，考慮1.5倍的動力系數，實際荷載載取值為75kN。

采用Midas-GEN7.80軟件建立三維整體模型進行計算分析，由于變幅桅桿在不同位置時各桿件受力情況不一樣，主要考慮圖2的3種變幅桅桿位置，各桿件內力分析結果見表1。

3.2 桿件驗算

3.2.1 根據規范GBT3811-2008采用許用應力設計法，材料Q235許用應力為：屈服極限fy=235MPa，容許應力s=2351.48=158.7MPa。

根據規范GB50010-2010，鋼絲繩極限強度標準值fptk=1860MPa，抗拉強度fpy=1320MPa。

3.2.2 各桿件截面計算參數：固定桅桿和變幅桅桿采用鋼管f299×8，撐桿采用鋼管f219×6，鋼絲繩為f21.5，f17.5截面分別為As=363.1，240.5mm2。

3.2.3 桿件驗算

a.固定桅桿驗算：由計算結果可知，固定桅桿最大壓力N=-103.9kN，桿長L=10m，長細比□l=Li=10000102.92=97.16<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構件穩定系數查表得j=0.575，則由公式可得：□=N/□A=24.7Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求。

b.變幅桅桿驗算：由計算結果可知，變幅桅桿最大壓力N=-91.3kN，桿長L=12m，長細比□=Li=12000102.92=116.6<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構件穩定系數查表得□=0.458，則由公式可得：□=N/□A=27.3Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求。

c.撐桿驗算：由計算結果可知，撐桿最大壓力N=-10.4kN，長度L=9.5m，長細比（按壓桿考慮）□=Li=950075.33=143.3<[150]，滿足要求；b類軸心受壓構件穩定系數查表得□=0.333，則由公式可得：□=N/□A=7.8Nmm2<[□]=158.7Nmm2，滿足要求；受拉強度計算：□=N/A=15Nmm2<[□]，滿足要求。

d.纜風繩驗算：由于在本拔桿設計中設置了撐管，因此纜風繩所受的拉力很小，由計算可知纜風繩最大拉力N=4.6kN，采用6×37鋼絲繩（□21.5），可承受的最大拉力T=363.1×1320=479.292kN，完全可滿足要求。

4 鋼結構吊裝及安全注意事項

4.1 鋼結構吊裝

正式吊裝前應進行拔桿試吊，具體如下：

4.1.1 先分別單機吊起1t左右的物體，運轉機械設備，以檢查起重機結構及各導向系統的工作性能狀況。

4.1.2 卷揚機應逐步加力，每次加力為桁架重量的約10%，每加一次力要對桅桿起重機系統進行一次檢查，包括基部支座與焊縫檢查、桅桿起重機連接板與固定端的焊縫檢查、各導向輪錨固點的檢查等。待第一次檢查工作完畢后，才能進行第二次加力，杜絕一次加力超載。

4.1.3 桅桿起重機進行試吊時，最大靜載要達到所吊構件自重的1.25倍，試吊過程中嚴格按照操作規程和技術交底要求進行，統一指揮、統一協調。

4.1.4 待所吊構件多次加力檢查處于安全狀態后（此時所吊構件不能離開地面）再全部松力、全部加力3次以上。

4.1.5 試吊實驗合格后，并經有關部門認可指定操作規程后方可投入使用。正式開吊前，構件轉運至安裝部位附件，盡量調整到原位置附近，減少拔桿的轉幅工作，然后利用拔桿原位吊裝，緩慢升起構件至安裝設計位置。

4.2 安全注意事項

4.2.1 鋼絲繩使用時，應按正確的方法進行，以免鋼絲繩扭結，鋼絲繩切斷前應在切口兩側用細鐵絲綁扎，以防切斷后鋼絲繩松散。定期對鋼絲繩加潤滑油，一般以工作時間4個月左右加一次。在使用中，如繩股間有大量的油擠出，表明鋼絲繩的荷載已相當大，這時應勤加檢查，防止事故。

4.2.2 滑輪組使用前應查明它的允許荷載，檢查滑車的各部分看有無裂縫和損傷情況，滑輪轉動是否靈活等。滑車組穿好后，應緩慢加力；繩索收緊后應檢查各部分是否良好，有無卡繩之處，若有不妥則應5.8所有外架作業人員必須持有有效的特種人員操作證，操作人員進場后應做好進場三級教育，上崗前必須根據現場施工狀況和有關施工安全條例對其進行書面的詳細的安全、質量、技術交底，并做到簽字手續齊全；嚴禁架子工酒后上班，嚴禁穿拖鞋和赤膊上班等。

每層外架搭設完畢后，必須驗收合格后方可投入使用；腳手架驗收合格后，應在架體顯眼處懸掛驗收合格牌、限載牌及安全操規程牌。架子工操作時嚴禁將松動的鋼管和扣件遺留在建筑物邊緣，嚴禁在架體上拋擲扳手、扣件、鋼管等，以免發生意外。外腳手架應使用阻燃的密目式安全網，以免在腳手架使用過程中引起火災。當有六級及以上強風或濃霧、雨雪天氣時，應停止腳手架搭設與拆除作業。雨、雪后上架作業應有防滑措施。

5 結束語

外腳手架后置懸挑雙槽鋼卸載加固施工技術有效彌補了傳統落地架與懸挑架的不足，技術先進、操作方便，在節約施工成本、加快工程進度、確保安全等多方面優點突出，效益顯著。該項技術在多個高層建筑中得到成功的應用，但對于建筑物總高度在100m以上的超高層建筑的外架，從安全工作的重要性與創新技術應用的嚴謹性出發，尚需要總結更多的實踐經驗及試驗數據后充實相應技術措施，方可探索使用。