钢结构连廊安装施工方法及力学分析

林元林厦门市肇成实业有公司（361000）



钢结构连廊安装施工方法及力学分析

林元林
厦门市肇成实业有公司（361000）

摘要：在某研发中心的实验楼中，现场条件限制了脚手架的搭设，使得主钢梁的拼接过程不能在空中进行，但是，在地面上对主梁进行拼接之后，它的重量就会比现场塔式起重机的承载范围大，而在现场当中，并没有设置大型吊车站位位置，因此，这里主要阐述了利用人工手拉葫芦进行吊装的方法和步骤，还详细分析了吊装支架和主钢梁在自身重力作用下的受力性能。

关键词：钢结构；钢连廊；安装；力学分析

1　工程概况

某研发中心实验楼的连廊，在实验楼与拓展楼（4层、6层、8层）之间，安装上了钢结构连廊，连廊一旦建成，就能连通两楼的4层、6层和8层。采用钢结构作为连廊主体，连廊的组成结构是2根主钢梁以及12根次钢梁，所用楼板是闭口镀锌组合楼板，外立面采用的是钢化玻璃栏板。连廊宽3.5 m，净跨17.4 m。连廊是由2根主钢梁与两楼之间混凝土牛腿铰接滑动连接，将60 mm厚橡胶垫块垫在钢梁与混凝土牛腿之间。图1为连廊钢结构轴测图，图2是连廊钢梁与混凝土柱牛腿连接大样。

图1　连廊钢结构轴测图

图2　连廊钢梁与混凝土桩牛腿连接大样

2　工程现场条件

安装连廊的时间要按照施工组织计划来确定，即当实验楼、拓展楼主体结构封顶后方可实施。这个连廊有4层（标高12.230 m）、6层（标高20.930 m）、8层（标高29.630 m）共三层。将每根主梁分成3段，等到加工之后再运至现场（按照设计的要求确定分段的长度、现场塔式起重机负荷及相关设计规范）。在这个位置上，现场塔式起重机的最大吊重为1.3 t，由于安装连廊的位置是在两楼之间，并且在该时间段内，两楼之间是重要施工通道，因此不允许在现场搭设脚手架。地下室顶板、地下室车库、汽车入口在连廊的正下方，同时在现场也并没有使用汽车式起重机及其他起重机的条件。

3　施工方案

这项工程应注意以下几个方面：由于现场条件限制了脚手架的搭设，进而拼接主钢梁的工作不能在空中完成；在地面上将主梁拼接好之后，钢梁的总重量就超出了现场塔式起重机的承载范围；在现场中，没有安排大型起重机的站位位置。

根据上述条件，应该采取人工手拉葫芦的方案进行连廊的吊装操作。

3．1施工准备

5/10t级人工手拉葫芦、100 mm×l00 mm方木、焊机、手动液压叉车（俗称地牛）、CRA-9（15t级）型搬运小坦克、M20化学锚栓、钢丝绳若干、手拉葫芦吊点支架，如图3所示。

图3　8层倒链吊点支架平面

3．2施工顺序

钢连廊安装顺序为：8层连廊→6层连廊→4层连廊

3．3钢梁吊装步骤

主钢梁地面拼装完成后，先水平移动至牛腿正下方，移动方法为：钢梁一端吊于事先准备好的实验楼（拓展楼）10 t倒链上，使倒链钢丝绳处于拉紧状态，此时用地牛提升钢梁另一端，提升高度刚好放人坦克（带万向轮）为佳。坦克就位后，撤出地牛，开始拉倒链，坦克端工人用撬棍辅助撬动有坦克这一端的钢梁以达到水平移动钢梁的目的。

钢梁水平移正后，有坦克一端钢梁挂于另一端10 t倒链上，两边同时拉倒链垂直提升钢梁。为加快提升速度，可以分别在8层、6层设置2个10 t手拉葫芦同时提升。

钢梁空中水平移动。当钢梁提升至高于混凝土柱牛腿上方200 mm时，在牛腿正上方增加一个5 t级手拉葫芦来实现钢梁水平移动，拉5 t倒链的同时放松10 t倒链。水平移动钢梁步骤：①垂直提升高于8层混凝土柱牛腿200 mm；②拉5 t倒链，放松10 t倒链；③逐步就位（拉5 t倒链，放松10 t倒链）；④垂直下落（同时放松5/10 t倒链）。

按以上方式将钢梁另一端吊装就位，临时固定好，然后按上述方法吊装另一根主钢梁，当两根钢梁全部就位经测量无误后按设计图要求进行钢梁与牛腿连接节点的施工。

为防止钢梁自重情况下失稳损坏，主钢梁施工完成后及时吊装两主钢梁之间中部、两端头次梁。

6层、4层钢梁吊装方法同上。吊6层连廊，将8层连廊作为6层连廊的吊装吊挂点；吊4层连廊，将6层连廊作为4层连廊的吊装吊挂点。

主钢梁吊装完毕后，次钢梁可以用现场塔式起重机吊装完成。

4　吊装计算

4．1吊装支架计算

吊装支架如图3所示，根据分解步骤，对吊装支架进行5个工况的力学计算，力加载在吊装支架左边的10 t吊链和5 t吊链上，总的荷载为27 kN。当5 t吊链承受全部荷载时，吊装支架的应力和位移均达到最大值，分别为147 MPa和2.53 mm，表明工况为最不利工况，需要特别关注。

4．2主钢梁吊装自身稳定计算

吊装过程中，主钢梁在自身重力作用下的主应力和变形如图4所示。

图4　主钢梁自身重力作用下的主应力和变形

图4表明，主钢梁在自身重力作用下，应力最大位置发生在跨中和吊装点处，但数值较小不会发生破坏。

5　主要安全措施

在安装过程中，不仅要严格遵循常规钢结构安装安全规定，还必需要增加以下几个方面的安装措施：

要在主梁下挂满水平安全网之后，再安装钢结构次梁，并用钢丝绳将安全网固定在主梁的耳板上，同时施工人员所用的安全带是钢丝绳，并将其设置在每层钢梁上部1 m位置处，当连接钢丝绳两端与设计楼、实验楼的结构时，所采用的方法为，用钢丝绳穿过混凝土墙体上的螺杆眼，将钢丝绳卡固定在平行放于墙体上50 cm的钢筋上。

在安装次梁的过程中，需要将脚手板在主梁下翼缘进行搭设并固定，等到安全检查之后，才可以施工。这个脚手板作为安装人员作业面。

在铺设压型板之前，在主梁上翼缘焊接φ22、高1 200 mm的钢筋，同时焊接3道通长水平钢筋，用来起到临边防护的作用，3道水平钢筋均采用的是φ12。等到上、中、下三个部位分别与竖向φ22钢筋焊接完成之后，再将侧面满挂安全网。

6　结语

1）在安装类似钢连廊（塔式起重机、汽车式起重机不能使用）的过程中，很多时候都会出现这种问题。

2）实践证明，人工手拉葫芦吊装方案经是可取的，而且它的施工综合费用比较小。