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1、1独脚拔杆在结构工程中大型钢构件的吊装应用龙元集团大连分公司 刘文明 一、 工程概况：大连国贸中心大厦工程位于大连市中山区友好广场，建筑面积 25 万平方米，地上68 层，地下 6 层。结构类型为钢筋混凝土内筒与外框钢骨混凝土柱组成的混合结构体系。基础埋深 28.9 米，底板厚度 3500mm 和 1500mm。地下室层高分别为 B6 层3.7m，B5B3 层 3.5m，B2 层 3.75m，B1 层 4.05m，夹层 3.7m。结构平面布置有 20 根钢柱自结构底板开始留设，钢柱端面为 14001400。结构设计地下结构钢柱分四节安装到地面，分段标高分别为-27.2-21.05m、-21.0
2、5-10.55m、-10.55-5.95m、-5.953.65m。构件单体最大重量 19T。施工平面布置原考虑设置两台 STT553 塔吊，一台外附、一台内爬。由于当时地上部分结构图纸未出和设备订货周期长等原因，只安装一台外附塔吊。一台塔吊不能覆盖整个施工范围，为保证工程正常施工，经研究采用塔吊和独脚拔杆吊装相结合的办法进行钢柱的安装。第一节采用汽车吊在底板上安装，第 2、3、4 节利用塔吊吊至楼层后再利用独脚拔杆进行吊装就位。采用此方案需要重点考虑的是吊装工具的稳定性验算、楼板结构的受力计算及加固措施等。二、 施工工艺流程：楼板吊装铁件埋设楼板砼养护独脚拔杆就位利用塔吊将钢柱吊至楼层利用钢丝
3、绳将钢柱平移至吊装位置钢柱吊装就位钢柱连接固定钢柱校正焊接拔杆移位至下一个吊点。三、 施工方法及技术措施独脚拔杆采用宝冶建设有限公司的原有设备。1、 主要构件的节点及尺寸拔杆的局部尺寸详图见以下各图所示：2扒 杆 底 座 平 面 示 意 图 扒 杆 底 座 剖 面 示 意 图扒 杆 底 座 专 销 立 面 示 意 图 扒 杆 底 部 连 接 处 立 面 示 意 图 26孔M4螺 栓扒 杆 顶 部 横 截 面 面 示 意 图扒 杆 顶 部 立 面 示 意 图2、 钢柱在楼面板上采用地排滑移。3、独立拔杆现场拼装见下图。4、根据钢柱就位来调整主变幅钢丝绳。35、调节副变幅将主吊钩转到钢柱起吊位置。
4、通过主变幅位置卷扬机竖起钢柱。6、调节两个副变幅卷扬机上钢丝绳将钢柱旋转到安装位置四、关于吊装装置的安全性验算1、工作状况受力荷载取值取钢柱和吊具的重量之和为 23 吨，吊装为卷扬机通过 44 的动滑轮作用在钢柱上的。故拔杆吊杆位置的力 G0为（9/8）2310=257.5 kN。拔杆自重为 G= 0.40.0127.852110=24.84 kN，考虑拔杆上的换班和加劲板，取 26 kN。就位时拔杆的副变幅钢丝绳受力可以不考虑，拔杆向外偏移时一边副变幅同主变幅钢丝绳一起工作，此时两根钢丝绳的力相当于主变幅钢丝绳同拔杆在同一平面上时主变幅钢丝绳的作用力。这里按主变幅单独作用和副变幅最大考虑作用
5、力叠加考虑拔杆上的压力和支座反力。由 得0)(BMG022G(5.5/25.5+11)V A1(5.5+11)=0求得 V A1=373.66 KN按副变幅最大作用力考虑给拔杆的压力为 N，副变幅风绳生根点距拔杆支座距离超过 10 米现按照 10 米考虑。4由三角形等比可得23259/21000=1010/ N即 N=90.29 kNVA2=90.2921/20.166=87.13 kN VA= VA1V A2=373.66+87.13=460.79 kNHA=VA5500/20266=125.05 kN2、独立拔杆抗压稳定性验算已知：拔杆长度 L=21000，规格为 40012，材质为 Q2
6、35 碳素结构钢，抗压强度设计值为 190MPa。在主变幅平面内，若独立拔杆在轴向压力下失稳，则杆的轴线将弯成半个正弦波，长度系数可取为 =1，则其柔度为 42442210610153376676lliIDdAd查得压杆的稳定系数为0.298从而可以求得独立拔杆所能承受的许可压力为23.13.407610.460.79PfA kNk独立拔杆满足受压稳定要求。3、基座轴销验算即作处轴销采用 60 圆钢2321853.40145.620.79VnAkNk拔杆底座的轴销满足抗剪要求。4、混凝土梁板承受荷载：拔杆竖向压力为 V A=460.79 kN5水平反力 为 H A=125.05 kN5.现场安
7、装附加工具一览表序号 名称 规格 单位 数量 备注1 扒干 400*12*3000 根 7 附底座一套2 卷扬机5吨慢速6*37，1570MPa台 2 配18钢丝绳3 卷扬机3吨慢速6*37，1570MPa台 2 配18钢丝绳4 卷扬机 1吨牵引 台 15 卷扬机 2吨牵引 台 16 钢丝绳 18 米 10007 钢丝绳 32 米 3008 钢丝绳 16 米 5009 钢板 =20 吨 0.510 滑轮组32吨闭口HQD4型只 411 导向轮5吨HQGZK1开口型只 1012 导向轮3吨HQGZK1开口型只 1013 弓型卸扣 25吨 只 814 弓型卸扣 5吨 只 10五、楼层结构受力分析1
8、、楼层结构布置：根据钢柱分段情况，需要在 B5、B2、B1 层设置结构吊装点。B5 层楼板为 C30 现浇砼人防楼盖，设 900900 框架梁和 250 厚楼板。B2 层楼板为 400 厚 C30 现浇砼空心楼板（框架柱间设 2200 暗梁） ；B1 层楼板为 250 厚 C30 现浇砼空心楼板（框架柱间设 800700 框架梁） 。2、楼层受力分析:B2 层钢柱为单层，构件重量为 12.5T，B1 层钢柱设计为两层，构件最大重量为619.5T。对 B1 层构件进行受力分析如下：该楼层钢柱吊装选用拔杆 5 节，总长 18 米。2.1 工作状况受力荷载取值取钢柱和吊具的重量之和为 21 吨，吊装
9、为卷扬机通过 44 的动滑轮作用在钢柱上的，考虑钢柱吊装时不平衡系数 1.1,故拔杆吊杆位置的力 G0为 1.1（9/8）2110=259.875 kN。拔杆自重为 G= 0.40.0127.851810=21.297 kN，考虑拔杆上的焊缝、连接板和加劲板，取 25 kN。2.2 工作状态一（钢柱起吊）工况分析计算拔杆支座 A 点反力：VA=42817.123/18407 kNHAx=4285.55/18SIN2045 kNHAy=4285.55/18COS20124 kN2.3 工作状态二（钢柱旋转到位）工况分析计算拔杆支座 A 点反力：VA=40617.123/18386 kNHAx=0
10、 kNHAy=4065.55/18125 kN2.4 混凝土梁板强度承受荷载：拔杆竖向压力为 V A=407 kN水平反力 为 H Ax =45 kN, HAy=125 kN钢柱水平运输时在楼面产生荷载：f=30 kN/m 2六、楼板加固方案：经过楼板受力计算，B5 层经设计院结构计算满足吊装受力要求，不需对楼板进行加固。B2、B1 层需要对拔杆吊装支座进行加固，具体加固方案如下：(一) B2 层加固方案1、B2 板暗梁处拔杆支座板面加固：拔杆支座处加固采用在拔杆预埋件上加工字钢梁，在工字钢梁下 2 端再设 4 个20020010 埋件，如下图所示：720工 字 钢1埋 件扒 杆 支 座 位
11、置扒 杆 预 埋 件2、拔杆支座下楼板（B2 层）加固支座处暗梁承载力经过设计院计算，不能满足施工要求，需要三层梁共同受力，拔杆支座下楼板（B2 层）加固采用 705mm 的钢管支撑的方法加固，加固范围及加固点如下图所示，钢管上头采用可调支座垫 12#槽钢的方法顶紧 B2 板。钢 管 支 撑 点 位 置 扒 杆 支 座 位 置 11 槽 钢 12细 栓 钢 管 48钢 管 扫 地 杆用 铅 丝 绑 扎 牢 固 705钢 管 可 调 支 座垫 槽 钢焊 接 牢 固扒 杆 预 埋 件 -1.-板板 钢 板并 与 立 杆 焊 接 牢 固3、拔杆支座下第二层（B4）层楼板加固84、扒 杆 支 座 位
12、置钢 管 支 撑 点 位 置 705钢 管1-18.5-15.011板板 4钢 管用 铅 丝 绑 扎 牢 固对承载钢柱转运的楼板加固钢柱在楼板面上的运输采用两个型钢支架下垫钢管滚动运输，每个支架下按 3m2受荷载面积计算，实际荷载为：140kN(32) = 23kN/m 2根据模板施工方案 ，模板满堂架钢管立杆间距为 1m，钢管立柱承受荷载为47.6kN，可以满足钢柱运输荷载。故在支架不拆除的情况下，混凝土强度达到 100%，对钢柱在楼板面上的运输是满足荷载要求的。5、705mm 钢管稳定性验算：钢管稳定性计算利用公式有：N = 1 A1 f其中：N钢管立柱的容许荷载 1钢管轴心受压稳定系数A
13、1钢管净截面面积f钢材抗压强度设计值A1 = (70/2) 2-. (60/2) 2 = 1.02103mm2f-钢材抗压强度设计值，查施工手册表 5-19 为：f = 0.205kN/ mm 2 1： 首先查表钢管的回转半径为：i = 2.52cm，钢管高度为 3m，则钢管细长比为： = l / i = 300 / 2.52 = 119.04根据细长比查表得钢管轴心受压稳定系数 1 = 0.5029故：N = 0.5021.02110 3m0.205 = 105.1 kN支座处设 4 个钢管支撑，则可容许荷载为：4105.1 = 420.4 kN而 B2 安装钢柱时拔杆向支座的最大压力为 2
14、56KN420.4KN故钢管支柱是稳定的。（二） 、B1 层钢柱吊装加固方案B1、MB1 层分段加工，安装在 B1 层一次安装完成。1、梁上拔杆处埋件如下图示： 01埋 件2、梁加固如下图示：七、框 架 梁 槽 钢槽 钢 板框 架 梁 -1.扒 杆 预 埋 件 705钢 管 48钢 管 扫 地 杆用 铅 丝 绑 扎 牢 固板 0钢 板并 与 立 杆 焊 接 牢 固 垫 槽 钢与 立 杆 焊 接 牢 固安全注意事项：由于钢具单重达 22 吨，拔杆的底座支座反力比较大。混凝土应待达到设计强度100时方可进行吊装作业。10施工时必须注意如下安全注意事项： （1）施工前必须逐级进行安全、技术交底。（2
15、）作业人员穿戴必须整齐，高空作业人员进入作业区前必须检查安全帽、安全带是否扣紧。（3）施工前明确安全责任制，并逐级落实责任人。（4）独立拔杆的风绳必须拉设可靠，风绳不能随意拉设。风绳拉设位置改变要征求工程师的同意和备案。（5）特别注意卷扬机操作必须统一指挥。加强现场人员联络，吊装前要试吊。（6）作业人员在作业前，必须对作业工、器具进行检查，禁止使用具有安全隐患的设备。对吊装设备吊装前抹黄油。（7）作业人员必须按照安全规程进行操作，不得违章作业。（8）地面物体搁置整齐、有序，高空作业时，小型机、器具，材料，配件等必须放牢，停止作业后，必须带离作业区或固定妥当。（9）施工现场进行焊接、切割等动火操作时，必须注意周围环境，以防失火。（10）高空作业点下面禁止站人，以防高空坠落事件。（11）拔杆吊装作业时，要派专人对支护设施进行监测，发现异常立即停止作业。（12）加固用钢管禁止使用有明显变形、弯曲及裂纹和锈蚀严重的材料。八、结束语:大连国贸大厦中心工程 2006 年共完成钢结构安装 1228T，其中利用独脚拔杆安装573T。钢结构自 4 月 20 日开始安装至 11 月 20 日地下工程钢结构安装全部结束。整个安装过程安全、平稳无事故，工程质量符合设计和施工验收规范的要求，受到了很好效果。该工程地下结构如
