武漢綠地鋼結構吊裝技術應用研究

劉凱 莊心善 余曉彥

1 湖北工業大學土木工程與建筑學院（430068）2 中建三局集團有限公司工程總承包公司（430064）

武漢綠地鋼結構吊裝技術應用研究

劉凱1，2莊心善1余曉彥1

1 湖北工業大學土木工程與建筑學院（430068）2 中建三局集團有限公司工程總承包公司（430064）

針對武漢綠地國際金融城鋼結構的空間特征和施工難度，通過對吊裝工況進行有限元模擬，并與實際情況進行對比分析，得出經濟合理的施工方案，進一步推動了施工技術的發展。

履帶吊；有限元分析；臨時支撐結構；水平支撐

0 引言

建筑鋼結構作為我國建筑行業重點發展項目之一，具有高強度、自重輕、抗震性能好等優點。鋼結構建筑的施工特點:工業化制造、施工速度快，此特點也得到了高層建筑的青睞，但在鋼結構吊裝方面的操作還需通過模擬計算來進一步確定。

1 工程概況

武漢綠地國際金融城的建筑高度為606 m，是五星酒店、國際甲級辦公、高檔商業、頂級公寓于一體的超高層建筑。武漢綠地A01項目的基坑深度是25.5 m，基坑周邊有5個環形水平支撐對其進行固定，地下室鋼結構的施工作用的對象主要是巨型鋼柱、剪力墻鋼骨。巨型鋼柱有SC1、SC2兩種型號，剪力墻鋼骨由鋼板剪力墻、H型鋼柱和鋼梁組成，剪力墻的厚度有20 mm、30 mm、40 mm、50 mm四種，H型鋼柱共有7種型號GZ1、GZ2、GZ3、GZ4、GZ5、GZ6、GZ7。地下室的鋼結構施工包括6個SC1巨型鋼柱、6個SC2巨型鋼柱和3節剪力墻鋼骨。在對地下室的鋼結構進行施工時，塔吊的布置方式如圖1所示，使用的塔吊型號是M1280D。從塔吊的布置方式中可以看出，有4個SC1巨型鋼柱，塔吊是吊裝不到的，本工程采用的措施是在水平支撐平臺上使用300 t的履帶吊進行吊裝。

圖1 吊裝工況分析

水平支撐平臺的允許荷載是8 t/m2，300噸履帶吊整車自重273 t，吊裝的構件最大重量是78.68 t。履帶總成長9.37 m，寬1.35 m，高1.57 m，共2個履帶。300 t履帶吊履帶下荷載為38 t/m2，遠遠大于鋼筋混凝土樓板8 t/m2的承載力，在理論上需要采取構造措施對樓板進行合理有效的加固。因此，在對鋼結構工程進行吊裝構件時，履帶吊需要在鋼筋混凝土結構上運行和進行吊裝操作。當鋼筋混凝土結構強度不能滿足吊裝的荷載要求時，需要對鋼筋混凝土結構進行加固，使其承載力達到設計要求。

目前，國內外對鋼筋混凝土結構進行加固的方法主要有:1）滿堂腳手架加固方式[1][2]。廣州歌劇院采用240 t履帶吊在鋼筋混凝土樓板上進行吊裝，即實際是采用滿堂腳手架加固方式對鋼筋混凝土樓板進行加固。2）采用鋼結構臨時支撐結構對鋼筋混凝土樓板點式加固。

本工程采用是300 t的履帶吊，履帶吊作業的路線是沿著縱向鋼筋混凝土梁的軸線進行的。在履帶吊運行的路線下面鋪設路基箱，路基箱下方鋪設厚度為100 mm的砂墊層，見圖2所示。

圖2 履帶吊行走路線及路基箱鋪設圖

2 地下室環形水平支撐結構分析

鋼筋混凝土結構的傳力途徑是:板承受活荷載和恒荷載，通過板傳給鋼筋混凝土梁，再由梁把集中荷載傳遞到柱子上。

地下室的環形水平支撐結構雖在樓板承載力方面不能滿足要求，但本工程通過改變結構的傳力方式來滿足結構的承載力，也就是把履帶吊的荷載直接傳遞到鋼筋混凝土梁上，再由鋼筋混凝土梁把荷載傳遞到柱子上。

2.1 履帶壓力的荷載計算

F1側履帶通過路基箱（鋪設面積最小的一處）傳遞至混凝土結構的平均面壓力qa=F1/BL=3 391/56.6=60 kN/m2。由以上計算結果可知，在工作狀態下，吊裝側履帶的平均面荷載達到最大，故采用qa= 60 kN/m2為設計值進行下部結構的強度驗算。

2.2 環形水平支撐平臺計算分析

2.2.1 荷載說明

1）永久荷載標準值D

樓板自重標準值:0.3×25=7.5 kN/m2

考慮300 mm厚路基箱，計算時將結構自重放大1.2倍，由程序自動計算。

圖3 整體結構彎矩云圖

2）活荷載標準值L

樓板施工活荷載標準值:1.5 kN/m2

履帶吊傳路基箱壓力標準值:60 kN/m2

3）荷載組合

進行桿件的內力計算時,考慮荷載工況組合: 1.2D+1.4L

2.2.2 計算結果

圖4 截面ZQYDQL-1彎矩云圖

2.2.3 鋼筋混凝土梁計算分析

1區1 段棧橋水平桿件截面由ZQYDQL-1截面組成，桿件的截面及配筋大小見表1。

表1 各個截面的配筋數量

根據midas計算結果中的最大彎矩值和最大剪力值，驗算混凝土梁ZQYDQL-1的承載力。

1）已知條件如表2所示:

2）計算要求

①正截面受彎承載力計算。

②斜截面受剪承載力計算。

③裂縫寬度計算。

3）抗彎和抗剪計算

上部縱筋:計算As=2 160 mm2，實配16E28，As’=9 825 mm2，合格。

下部縱筋:計算As=2 160 mm2，實配16E28，As’=9 825 mm2，合格。

箍筋:計算Av/s=1 507 mm2/m，實配D12@200四肢，Av/s’=2 262 mm2/m，配筋滿足。

4）裂縫計算:

Wmax=0.014 mm＜Wlim=0.400 mm，滿足。

表2 矩形梁的初步條件

3 結論

通過對武漢綠地國際金融城的地下鋼結構吊裝工程的分析,為優化施工過程采用300 t履帶吊無支撐加固技術，通過有限元的分析及計算[3-4]，證明此技術在現場的操作是安全可靠的，取得了顯著的經濟和社會效益，為今后相似的工程提供了可借鑒的經驗。

[1]王俊杰,鄭江,等.大型履帶吊行走處樓板加固計算分析[J].工業建筑,2008,10(2):23-26.

[2]GB 50010-2010,中華人民共和國國家標準.混凝土結構設計規范[S].北京:中國計劃出版社，2003.

[3]GB 50017-2003,中華人民共和國國家標準,鋼結構設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2011.

[4]GB 50009-2012,中華人民共和國國家標準,建筑結構荷載規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2012.