環(huán)形水平支撐平臺(tái)上吊裝鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)*

劉 曙 鄭 權(quán) 梁明雨 胡小勇 周 嘯 唐立陽(yáng)

(中建鋼構(gòu)有限公司,， 廣東深圳 518040)

摘 要：武漢綠地項(xiàng)目高636 m，基坑深25.5 m,，有5道環(huán)形水平支撐,，地下室鋼結(jié)構(gòu)施工包括6個(gè)型號(hào)為SC1的巨型鋼柱、6個(gè)型號(hào)為SC2的巨型鋼柱和3節(jié)剪力墻鋼骨,。在地下室鋼結(jié)構(gòu)施工階段,，使用1臺(tái)M1280D進(jìn)行吊裝時(shí)，有4個(gè)SC1巨型鋼柱用M1280D塔吊吊裝不到，需要使用3 000 kN履帶吊在水平支撐平臺(tái)上進(jìn)行吊裝,。通過(guò)對(duì)工程有限元分析和合理地安裝措施,，避免了對(duì)環(huán)形水平支撐的加固并順利進(jìn)行吊裝，為項(xiàng)目節(jié)約了成本,。

關(guān)鍵詞：履帶吊,； 有限元分析； 臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu),； 水平支撐

1 工程概況

武漢綠地國(guó)際金融城A01項(xiàng)目主塔樓地下室鋼結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容主要為巨型鋼柱和剪力墻鋼骨,。巨型鋼柱有SC1、SC2兩種型號(hào),；剪力墻鋼骨由鋼板剪力墻,、H形鋼柱和鋼梁組成，剪力墻厚度有20,，30,，40，50 mm四種,， H形鋼柱共有7種型號(hào)：GZ1,、GZ2、GZ3,、GZ4,、 GZ5、GZ6,、GZ7,。

武漢綠地項(xiàng)目地下室深25.5 m，采用1臺(tái)M1280D塔吊和1臺(tái)3 000 kN履帶吊進(jìn)行吊裝,，3 000 kN履帶吊在水平支撐平臺(tái)上進(jìn)行吊裝,，水平支撐平臺(tái)允許承載力80 kN/m2。3 000 kN履帶吊整車(chē)質(zhì)量為273 t,，最大吊裝構(gòu)件質(zhì)量為78.68 t,，履帶總長(zhǎng)9.37 m，寬1.35 m,，高1.57 m,，共2支,。3 000 kN履帶吊荷載為380 kN/m2,，大于鋼筋混凝土樓板80 kN/m2的承載力，需要對(duì)樓板進(jìn)行加固,。

鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行構(gòu)件吊裝時(shí),，履帶吊需要在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上進(jìn)行行走和吊裝，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足吊裝荷載要求時(shí)，需要對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,，使其承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求(圖1),。

圖1 吊裝工況分析

目前,國(guó)內(nèi)外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固有以下幾種方法：

1)滿(mǎn)堂腳手架加固[1 - 2]。廣州歌劇院采用2 400 kN履帶吊在鋼筋混凝土樓板上進(jìn)行吊裝,，采用滿(mǎn)堂腳手架加固方式對(duì)鋼筋混凝土樓板進(jìn)行加固,。

2)鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)加固。采用鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋混凝土樓板點(diǎn)式加固,。

2 安裝措施

履帶吊作業(yè)時(shí),，在履帶吊沿著縱向鋼筋混凝土梁方向行走，在履帶吊行走路線(xiàn)鋪設(shè)路基箱,，路基箱下方鋪厚100 mm砂墊層,，如圖2所示。

圖2 履帶吊行走路線(xiàn)及路基箱鋪設(shè)

3 地下室環(huán)形水平支撐結(jié)構(gòu)分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)傳力方式為板的荷載傳遞到鋼筋混凝土梁,，再由鋼筋混凝土梁傳遞到柱的傳力途徑,。地下室環(huán)形水平支撐結(jié)構(gòu)雖然樓板承載力不能滿(mǎn)足要求，本工程可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的傳力方式,，通過(guò)荷載擴(kuò)散,，把履帶吊荷載直接傳遞到鋼筋混凝土梁上，再把鋼筋混凝土梁荷載傳遞到柱上,。

3.1 履帶壓力荷載計(jì)算

履帶壓力荷載計(jì)算如圖3所示,。經(jīng)計(jì)算可得吊裝側(cè)履帶計(jì)算反力F1為3 391 kN; 配重側(cè)履帶計(jì)算反力F2為1 165 kN。

注：Ga為吊載重,；Gb為吊臂重,； G為行駛狀態(tài)下整機(jī)重；Gp為配重,。
圖3 履帶壓力荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖

F1側(cè)履帶通過(guò)路基箱(鋪設(shè)面積最小的一處)傳遞至混凝土結(jié)構(gòu)的平均面壓力為60 kN/m2,。

由以上計(jì)算結(jié)果可知，在工作狀態(tài)下,，吊裝側(cè)履帶的平均面荷載最大,，故取其60 kN/m2為設(shè)計(jì)值進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度驗(yàn)算。

3.2 環(huán)形水平支撐平臺(tái)計(jì)算分析

3.2.1 荷載說(shuō)明

1)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值D： 樓板自重標(biāo)準(zhǔn)值為7.5 kN/m2,，考慮300 mm厚路基箱,，計(jì)算時(shí)將結(jié)構(gòu)自重放大1.2倍，由程序自動(dòng)計(jì)算,。

2)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值L： 樓板施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.5 kN/m2,；履帶吊傳路基箱壓力標(biāo)準(zhǔn)值為60 kN/m2。

3)荷載組合： 進(jìn)行桿件的內(nèi)力計(jì)算時(shí),，考慮荷載工況組合為1.2D+1.4L,。

3.2.2 計(jì)算結(jié)果

運(yùn)用有限元軟件MIDAS計(jì)算可得到整體結(jié)構(gòu)和截ZQYDQL-1的彎矩云圖，如圖4、圖5所示,。

圖4 整體結(jié)構(gòu)彎矩云圖 kN·m

圖5 截面ZQYDQL-1彎矩云圖 kN·m

3.2.3 鋼筋混凝土梁計(jì)算分析

1區(qū)1段棧橋水平桿件截面由ZQYDQL-1截面組成,桿件的截面尺寸為900 mm×1 200 mm,，縱向筋為16φ28，箍筋為φ12@200,。

根據(jù)MIDAS計(jì)算結(jié)果中的最大彎矩值和最大剪力值,，驗(yàn)算混凝土梁ZQYDQL-1的承載力。

1)已知條件及計(jì)算要求： 矩形梁寬為1 200 mm,，高為900 mm,；混凝土標(biāo)號(hào)為C35，其軸心抗壓強(qiáng)度fc為16.70 MPa,；縱筋采用HRB400,； 鋼筋強(qiáng)度fy為360 MPa；箍筋采用HPB300,，鋼筋強(qiáng)度為fy=270 MPa,。

彎矩設(shè)計(jì)值M為211.00 kN·m；剪力設(shè)計(jì)值V為-215.00 kN,。

2)計(jì)算要求：正截面受彎承載力,；斜截面受剪承載力；裂縫寬度,。

3)抗彎和抗剪計(jì)算: 上,、下部縱筋的計(jì)算受拉區(qū)鋼筋截面面積As為2 160 mm2；實(shí)際配筋為16φ28,， 受拉區(qū)鋼筋截面面積為9 825 mm2,，配筋滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

箍筋的計(jì)算：Av/s=1 507 mm2/m,，實(shí)配φ12@200四肢,，Av/s′= 2 262 mm2/m，配筋滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,。

4)裂縫計(jì)算：裂縫最大寬度為0.014 mm,，小于極限寬度0.400 mm, 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

武漢綠地項(xiàng)目3 000 kN履帶吊無(wú)支撐加固技術(shù),，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施安全可靠,，取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為類(lèi)似工程履帶吊在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上進(jìn)行作業(yè)提供了經(jīng)驗(yàn),。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 徐重良,、黨保衛(wèi).大型履帶吊在地下室頂版面上作業(yè)與加固技術(shù)[J].施工技術(shù),，2008,37(5)：256 - 258.

[3] GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

THE TECHNOLOGY OF HOISTING STEEL STRUCTURE ON A CIRCULAR PLATFORM WITH HORIZONTAL SUPPORTS

Liu Shu Zheng Quan Liang Mingyu Hu Xiaoyong Zhou Xiao Tang Liyang

(China Construction Steel Structure Co. Ltd， Shenzhen 518040,， China)

Abstract：The depth of the deep excavation for Wuhan Greenland Project (636 m) is 25.5 m, which has five passes of circular horizontal supports. The construction of basement steel structure contains six SC1 giant steel columns, six SC2 giant steel columns and three steel skeleton sections of shear wall, in construction stage of the basement steel structure, when using a M1280D hoist, four SC1 giant steel columns could not be hoisted, so a 3 000 kN crawler crane was used to do the hoisting on a horizontal support platform. Through the finite element analysis and reasonable installation measures for the project the reinforcement of circular horizontal support was avoided, which saved the cost for the project.

KEY WORDS：crawler crane; finite element analysis; temporary support structure; horizontal support

*省部級(jí)課題“中國(guó)建筑千米級(jí)摩天大樓建筑研究” (CSEEC-2010- 05E-01-5-03),。

第一作者：劉曙，男,，1976出生,，高級(jí)工程師。

Email：[email protected]

收稿日期：2014 - 12 - 05

DOI：10.13206/j.gjg201505021