鋼結構連廊安裝施工方法及力學分析

林元林廈門市肇成實業有公司（361000）

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鋼結構連廊安裝施工方法及力學分析

林元林
廈門市肇成實業有公司（361000）

摘要：在某研發中心的實驗樓中，現場條件限制了腳手架的搭設，使得主鋼梁的拼接過程不能在空中進行，但是，在地面上對主梁進行拼接之后，它的重量就會比現場塔式起重機的承載范圍大，而在現場當中，并沒有設置大型吊車站位位置，因此，這里主要闡述了利用人工手拉葫蘆進行吊裝的方法和步驟，還詳細分析了吊裝支架和主鋼梁在自身重力作用下的受力性能。

關鍵詞：鋼結構；鋼連廊；安裝；力學分析

1　工程概況

某研發中心實驗樓的連廊，在實驗樓與拓展樓（4層、6層、8層）之間，安裝上了鋼結構連廊，連廊一旦建成，就能連通兩樓的4層、6層和8層。采用鋼結構作為連廊主體，連廊的組成結構是2根主鋼梁以及12根次鋼梁，所用樓板是閉口鍍鋅組合樓板，外立面采用的是鋼化玻璃欄板。連廊寬3.5 m，凈跨17.4 m。連廊是由2根主鋼梁與兩樓之間混凝土牛腿鉸接滑動連接，將60 mm厚橡膠墊塊墊在鋼梁與混凝土牛腿之間。圖1為連廊鋼結構軸測圖，圖2是連廊鋼梁與混凝土柱牛腿連接大樣。

圖1　連廊鋼結構軸測圖

圖2　連廊鋼梁與混凝土樁牛腿連接大樣

2　工程現場條件

安裝連廊的時間要按照施工組織計劃來確定，即當實驗樓、拓展樓主體結構封頂后方可實施。這個連廊有4層（標高12.230 m）、6層（標高20.930 m）、8層（標高29.630 m）共三層。將每根主梁分成3段，等到加工之后再運至現場（按照設計的要求確定分段的長度、現場塔式起重機負荷及相關設計規范）。在這個位置上，現場塔式起重機的最大吊重為1.3 t，由于安裝連廊的位置是在兩樓之間，并且在該時間段內，兩樓之間是重要施工通道，因此不允許在現場搭設腳手架。地下室頂板、地下室車庫、汽車入口在連廊的正下方，同時在現場也并沒有使用汽車式起重機及其他起重機的條件。

3　施工方案

這項工程應注意以下幾個方面：由于現場條件限制了腳手架的搭設，進而拼接主鋼梁的工作不能在空中完成；在地面上將主梁拼接好之后，鋼梁的總重量就超出了現場塔式起重機的承載范圍；在現場中，沒有安排大型起重機的站位位置。

根據上述條件，應該采取人工手拉葫蘆的方案進行連廊的吊裝操作。

3．1施工準備

5/10t級人工手拉葫蘆、100 mm×l00 mm方木、焊機、手動液壓叉車（俗稱地牛）、CRA-9（15t級）型搬運小坦克、M20化學錨栓、鋼絲繩若干、手拉葫蘆吊點支架，如圖3所示。

圖3　8層倒鏈吊點支架平面

3．2施工順序

鋼連廊安裝順序為：8層連廊→6層連廊→4層連廊

3．3鋼梁吊裝步驟

主鋼梁地面拼裝完成后，先水平移動至牛腿正下方，移動方法為：鋼梁一端吊于事先準備好的實驗樓（拓展樓）10 t倒鏈上，使倒鏈鋼絲繩處于拉緊狀態，此時用地牛提升鋼梁另一端，提升高度剛好放人坦克（帶萬向輪）為佳。坦克就位后，撤出地牛，開始拉倒鏈，坦克端工人用撬棍輔助撬動有坦克這一端的鋼梁以達到水平移動鋼梁的目的。

鋼梁水平移正后，有坦克一端鋼梁掛于另一端10 t倒鏈上，兩邊同時拉倒鏈垂直提升鋼梁。為加快提升速度，可以分別在8層、6層設置2個10 t手拉葫蘆同時提升。

鋼梁空中水平移動。當鋼梁提升至高于混凝土柱牛腿上方200 mm時，在牛腿正上方增加一個5 t級手拉葫蘆來實現鋼梁水平移動，拉5 t倒鏈的同時放松10 t倒鏈。水平移動鋼梁步驟：①垂直提升高于8層混凝土柱牛腿200 mm；②拉5 t倒鏈，放松10 t倒鏈；③逐步就位（拉5 t倒鏈，放松10 t倒鏈）；④垂直下落（同時放松5/10 t倒鏈）。

按以上方式將鋼梁另一端吊裝就位，臨時固定好，然后按上述方法吊裝另一根主鋼梁，當兩根鋼梁全部就位經測量無誤后按設計圖要求進行鋼梁與牛腿連接節點的施工。

為防止鋼梁自重情況下失穩損壞，主鋼梁施工完成后及時吊裝兩主鋼梁之間中部、兩端頭次梁。

6層、4層鋼梁吊裝方法同上。吊6層連廊，將8層連廊作為6層連廊的吊裝吊掛點；吊4層連廊，將6層連廊作為4層連廊的吊裝吊掛點。

主鋼梁吊裝完畢后，次鋼梁可以用現場塔式起重機吊裝完成。

4　吊裝計算

4．1吊裝支架計算

吊裝支架如圖3所示，根據分解步驟，對吊裝支架進行5個工況的力學計算，力加載在吊裝支架左邊的10 t吊鏈和5 t吊鏈上，總的荷載為27 kN。當5 t吊鏈承受全部荷載時，吊裝支架的應力和位移均達到最大值，分別為147 MPa和2.53 mm，表明工況為最不利工況，需要特別關注。

4．2主鋼梁吊裝自身穩定計算

吊裝過程中，主鋼梁在自身重力作用下的主應力和變形如圖4所示。

圖4　主鋼梁自身重力作用下的主應力和變形

圖4表明，主鋼梁在自身重力作用下，應力最大位置發生在跨中和吊裝點處，但數值較小不會發生破壞。

5　主要安全措施

在安裝過程中，不僅要嚴格遵循常規鋼結構安裝安全規定，還必需要增加以下幾個方面的安裝措施：

要在主梁下掛滿水平安全網之后，再安裝鋼結構次梁，并用鋼絲繩將安全網固定在主梁的耳板上，同時施工人員所用的安全帶是鋼絲繩，并將其設置在每層鋼梁上部1 m位置處，當連接鋼絲繩兩端與設計樓、實驗樓的結構時，所采用的方法為，用鋼絲繩穿過混凝土墻體上的螺桿眼，將鋼絲繩卡固定在平行放于墻體上50 cm的鋼筋上。

在安裝次梁的過程中，需要將腳手板在主梁下翼緣進行搭設并固定，等到安全檢查之后，才可以施工。這個腳手板作為安裝人員作業面。

在鋪設壓型板之前，在主梁上翼緣焊接φ22、高1 200 mm的鋼筋，同時焊接3道通長水平鋼筋，用來起到臨邊防護的作用，3道水平鋼筋均采用的是φ12。等到上、中、下三個部位分別與豎向φ22鋼筋焊接完成之后，再將側面滿掛安全網。

6　結語

1）在安裝類似鋼連廊（塔式起重機、汽車式起重機不能使用）的過程中，很多時候都會出現這種問題。

2）實踐證明，人工手拉葫蘆吊裝方案經是可取的，而且它的施工綜合費用比較小。