關(guān)于上樓面大型行走式塔式起重機在鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究
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作者：張毅
1 工程概況
某大劇院工程主要由音樂廳、戲劇廳、歌劇廳、綜藝廳和公共大廳5個部分組成。5個場館均位于大面積混凝土結(jié)構(gòu)樓層上，總建筑面積約27萬m2，建筑高度47. 3m。其中，音樂廳、戲劇廳、歌劇廳和綜藝廳4個單體的外罩鋼結(jié)構(gòu)由斜柱、搖擺柱、中環(huán)梁、頂環(huán)梁以及內(nèi)凹頂蓋的鋼拉梁與環(huán)梁等主要部分組成。如圖1，2所示。
由于場館鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件超大超重，采用常規(guī)的大型起重機在混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)進行吊裝無法完全覆蓋吊裝范圍。為此，所采用的吊裝機械必須同時滿足起重吊裝能力、可布置在混凝土結(jié)構(gòu)樓面和可移動用于構(gòu)件的駁運3個基本要求。為此，經(jīng)合理構(gòu)件質(zhì)量劃分及軌道布置，本工程采用4臺1 400t-m行走式塔式起重機在首層樓面進行構(gòu)件吊裝。
2 1400t.m行走式塔式起重機施工設(shè)計
2.1 行走式塔式起重機布置
A，B塔式起重機和C，D塔式起重機的相互關(guān)系如圖4所示。
以B塔式起重機的軌道梁為例（見圖5），混凝土結(jié)構(gòu)施工時，在混凝土柱頂預(yù)埋設(shè)埋件，所有軌道梁設(shè)置于混凝土柱柱頂，為避免與⑩~⑩軸混凝土柱柱頂鋼筋干涉，在柱頂以上500mm澆筑混凝土柱墩作為軌道梁的支承，其余部位采用設(shè)置鋼短柱( HW400×400)的形式將軌道梁調(diào)平。
2.2軌道梁設(shè)計
軌道梁將塔式起重機的輪壓荷載通過轉(zhuǎn)換傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)，是確保塔式起重機使用安全的重要部件。本工程采用的1400t．m行走式塔式起重機輪壓及相關(guān)參數(shù)如表1所示。
以B塔式起重機的軌道梁為例。B塔式起重機非工作狀態(tài)下的單角最大輪壓1720kN，分配給4個輪子，每個輪子最大輪壓為1720/4=430kN（活荷載），考慮動力系數(shù)后的輪壓活荷載為P=1.1×1.4×430=662. 2kN，軌道梁按簡支梁計算，其最不利工況位置主要為輪壓處于梁跨中位置。
由計算結(jié)果可知，軌道梁最大彎矩4 717.1kN . m。軌道梁截面選擇箱形截面口878×520×22×40，材質(zhì)均為Q345B，由于上翼緣局部受壓，其板厚加大，同時在其下側(cè)設(shè)置縱向加勁板以增強面板的剛度。截面特性如下：A=75 760mm2，Ix=9. 018×109mm4，Iy=1.7×109 mm4，W x=2. 031×107 mm3。軌道梁的抗彎強度和撓度計算如下：
= M/ y x WX=222.4MPa,f =F k l3/48El=14.1mm。
軌道梁最大受彎應(yīng)力為222. 4MPa，與有限元分析結(jié)果249. 5M Pa基本一致，均小于材料強度設(shè)計值265MPa，滿足受力要求。
軌道梁的連接處理如圖6所示，軌道梁在柱頭位置與柱上埋件通過鋼底板調(diào)平卡板固定。軌道與軌道梁通過壓板固定，壓板間距500mm。為控制軌道梁的側(cè)向穩(wěn)定，根據(jù)《塔式起重機安全規(guī)程》，在軌道梁兩側(cè)每隔6m左右設(shè)置側(cè)向斜撐，斜撐與預(yù)先埋設(shè)在混凝土樓層上的埋件焊接固定。由于軌道梁的對接采用螺栓連接，不僅提高了軌道梁的安裝精度，同時使得軌道梁長期可重復(fù)利用。
2.3 行走式塔式起重機對下部結(jié)構(gòu)的影響分析
以B塔式起重機為例。除
和
軸線在混凝土柱上設(shè)置鋼短柱以外，其余部位軌道梁均擱置于混凝土柱上，塔式起重機輪壓荷載通過軌道梁傳遞給混凝土柱，以下將對混凝土柱和鋼短柱( HW400×400)承載力進行驗算。以輪壓同時作用在混凝土柱頂和鋼短柱柱頂為最不利工況驗算。荷載組合：1.2D+(1.4×1.1)L；1.35D+0.7×(1.4×1.1)1；標準組合：1. 0D+1.01。其中D為結(jié)構(gòu)自重荷載，包括樓層質(zhì)量；L為輪壓荷載。
經(jīng)驗算，混凝土柱最大軸壓比為0. 21，鋼短柱最大應(yīng)力比0. 60，均滿足要求。
3 塔式起重機安裝
塔式起重機的安裝流程如下：安裝行走機構(gòu)->安裝塔身標準節(jié)->安裝爬升套框->安裝引進梁、回轉(zhuǎn)、中心塔->安裝平衡臂、吊臂、配重塊、司機室->安裝其他附件->試車->頂升->調(diào)試->驗收使用。根據(jù)塔式起重機各部件的質(zhì)量，采用160t汽車式起重機進行塔式起重機及部分軌道梁的安裝，利用安裝好的塔式起重機再對剩余軌道梁逐步安裝。
軌道在鋪設(shè)前應(yīng)用水平儀對軌道下方的軌道梁高度進行水平測量，縱橫方向上的傾斜度
≤1/1 000；軌距誤差不大于公稱值的1/1 000，其絕對值≤6mm；鋼軌接頭間隙≤4mm，與每一側(cè)鋼軌接頭錯開距離≥1.5 mm，接頭處兩軌頂高度差≤2mm；軌道兩端安裝限位接觸板及緩沖止擋板。
4 結(jié)語
某大劇院工程受現(xiàn)場施工條件的限制，采用4臺1 400t.m大型行走式塔式起重機上首層樓面進行吊裝施工，解決了大面積混凝土樓面無法采用大型吊裝機械的難題。通過合理的設(shè)計計算，在混凝土柱頂設(shè)置鋼短柱的形式將起重機荷載傳遞給混凝土柱，確保了結(jié)構(gòu)的安全性，同時對軌道梁及軌道梁的連接做了詳細的設(shè)計與計算。
5[摘要]某大劇院主要由5個場館組成，5個場館均位于大面積混凝土結(jié)構(gòu)樓層上，在混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)使用大型起重機無法完全覆蓋吊裝范圍，利用混凝土結(jié)構(gòu)樓層的受力特點，在首層混凝土結(jié)構(gòu)樓面上布置4臺1 400t -m大型行走式塔式起重機以滿足所有構(gòu)件的吊裝要求。通過合理的設(shè)計計算分析，在混凝土柱頂設(shè)置鋼短柱、在柱距較大位置設(shè)置臨時鋼柱，在上部鋪設(shè)軌道梁，將塔式起重機荷載傳遞到混凝土柱和臨時鋼柱上。該施工技術(shù)具有經(jīng)濟適用、安全可靠的優(yōu)點。
