钢结构吊装工程中的机械设备管理

梁涛

（山西潇河建筑产业有限公司，山西 太原 030024）

1 工程概况

本工程为一幢钢结构高层办公楼，拟修建地下2层、地上23层，屋面标高为78.650m，其中6～18层采用压型钢板组合楼板，19～23层采用钢筋桁架组合楼板。施工过程中所采用的钢结构主要概况为：裙楼钢柱18根，规格为H450×350×20×30；塔楼钢柱20根，其中地下室钢柱规格为H600×500×35×35，标准层至顶层钢柱规格为H400×350×35×35；19层至顶层增设12φ600×30圆管形钢柱，并且在钢柱外包裹C40～60号混凝土；钢梁采用H型钢梁，1～5层钢梁的最大截面为H1500×400×35×30，6～18层钢梁的最大截面为H700×300×20×30。

2 钢结构安装难点分析

技术人员利用BIM技术建立三维仿真模型，具体估算出本次工程所采用的钢结构总用量约为4600t，钢结构构件多达8000余件，其中钢结构的吊装安装高度接近90m。而且本次工程所采用的钢结构数量众多并且时间紧迫，而且施工地点为复杂的商业圈，受周边环境制约因素较大，在钢结构吊装过程中面临以下几点困难：

2.1 吊装机械选型及平面布局困难

通常情况来说，动臂式塔式起重机是高层钢结构的首选吊装机械，在施工过程中多采用内爬、外挂或者是外附的安装形式。技术人员在进行平面布局时需要着重考虑吊装机械设备的安装位置：应该安装在塔楼内还是塔楼外，起重机型与数量的选择等，同时也要综合考虑周边环境因素、钢结构的卸货点、建筑平面尺寸、钢柱分段质量以及立面上的流水节拍等，因为在立面上不仅需要考虑外挂框架与核心筒之间的流水节拍，同时还要兼顾钢柱与核心筒内结构之间的流水，这也在一定程度上提高塔式起重机的选择难度。总体来说，在钢结构吊装过程中，技术人员必须要结合工程的实际情况科学选择塔式起重机型号，合理布设平面位置并明确起重机的自升方式，确保能够在吊装过程中快速、准确、安全地完成钢构件的吊装任务。

2.2 地下室钢柱吊装困难

在本次工程中需要修建2层地下室，配备38根支撑钢柱，在基坑周围设置4道钢筋混凝土水平支撑，在施工过程中B1层的水平支撑已经拆除，不会影响钢柱吊装，B2层在吊装钢柱时有33根钢柱被水平支撑覆盖，因此不能直接使用塔式起重机进行吊装。与此同时受水平支撑层间高度的影响，在吊装钢柱时无法选择常用的2层1吊方式，而只能进行1层1吊，这会极大地降低施工速度、延长施工周期。为此技术人员必须对吊装方式进行慎重选择，在保证安装顺利的基础上提高施工效率，这也是本次工程吊装的难点之一。

2.3 钢结构吊装组织施工困难

本工程位于商业繁荣区，受周边环境制约较大，钢结构堆场和卸货区域相对有限，而工程涉及的钢结构吊装构件多达8000余件，所以要求技术人员必须精心组织安装吊装流程，明确所有钢结构的进场时间和进场顺序，同时精准计算钢结构的进场数量和堆放面积，确保高效、安全、有序地完成吊装任务。

3 应对措施——优化钢结构吊装工程中的机械设备管理

3.1 对钢柱进行差别划分段

为了确保吊装环节的顺利进行，技术人员需要根据钢柱的单位质量以及吊装机械的最大起重能力，同时结合吊装速度以及立面流水节拍，对钢柱进行差别化分段，分段原则如下：

（1）地下室。在本次工程施工过程中由于地下钢柱受水平支撑影响较大，只能采用1层1吊的方式，而且经过计算可知分段最大质量位于B1层，重量约为2.3t，所以可直接采用塔式起重机进行安装；B2层则可利用叉车配合塔式起重机进行吊装。

（2）1～4层裙楼。在此区间可以采用2层1吊的安装方式，分段最大质量约为3.8t，位于1～2层。

（3）5～23层。此施工区间可以采用3层1吊的方式，分段最大质量约为7.2t，位于顶部3层。

3.2 基于钢柱差别划分段的塔式起重机选型

塔式起重机平面位置、钢结构构架分段质量与建筑物高度是选择塔式起重机型号的重要因素，并且所选择的塔式起重机必须具有吊得动、上得去、下得来的基本性能。最常见塔式起重机布置方式有两种：①在核心筒内进行内爬或者是在核心筒外壁挂爬升塔式起重机；②在钢框架外侧布设附着式塔式起重机。技术人员查阅大量资料并综合分析塔式起重机的租赁费用、安装效率、拆除安全性等综合因素，得出以下结论：对于高度小于100m的建筑，应选择外附自升式塔式起重机；对于高度大于100m的建筑，应选择内爬或外挂式塔式起重机。本次工程建筑高度为81.280m，所以技术人员决定使用外附自升式塔式起重机。

塔式起重机分为动臂式塔式起重机与平臂式塔式起重机两种。相比平臂式塔式起重机，动臂式塔式起重机不仅具有较大的起重质量，同时可在狭小的空间内进行灵活作业；但是不可否认的是，平臂式塔式起重机拥有更快的吊装速度和工作效率，同时受风荷载影响较小。两种起重吊装设备各有优缺点，需要技术人员结合工程实际进行科学选择。在本次工程中由于地下室钢柱质量仅占上部结构钢柱质量的1/3，并且地下室面积大于上部结构面积，所以技术人员决定在基础阶段选择使用吊装范围大、安装速度快的平臂式塔式起重机，在进行上部结构施工时采用施工灵活、起重质量大的动臂式塔式起重机。

3.3 塔式起重机型号及基础形式转换

（1）因为地下室钢柱的最大分段质量为2.3t，所以技术人员在塔楼的南北两侧分别设置一台平臂式塔式起重机。其中1号塔式起重机的型号为Q6018，额定起重重量为3t，臂长45m；2号起重机的型号为ST6015，额定起重重量为2.5t，臂长45m，两台起重机可以覆盖所有钢柱。

（2）上部结构钢柱的最大分段质量约为7.2t，这一数值远大于平臂式起重机的吊装额定重量，技术人员出于经济性和安全性考虑，选择使用两台臂长为50m、额定起重重量为9t的TCR6055型动臂式塔式起重机。

（3）在进行基础施工时，因为在基坑周围设有4道钢筋混凝土支撑，所以选择将塔式起重机进行架空，同时保证塔式起重机高度平行于自然地坪。在安装动臂式塔式起重机时，地下室作业已经结束，通过综合分析经济性和受力性等多种因素，技术人员决定直接将结构大底板作为塔式起重机的基础，同时保证塔式起重机基础截面的厚度和宽度。

3.4 塔式起重机的位移

在进行上部结构施工过程时，1号塔式起重机位于3～4轴，2号塔式起重机位于11～12轴，两台塔式起重机的附墙距离长达15m，远大于规定标准6～8m，为了最大限度保证附墙距离安全，技术人员决定将塔式起重机进行移位。通过综合考虑塔楼平面尺寸、钢构件卸货点、群塔碰撞等因素，技术人员决定将1号起重机移至4～5轴，2号起重机移动至10～11轴，最大限度满足动臂式塔式起重机的附墙及钢构件吊装要求。

4 受支撑影响的地下室钢柱叉车安装法

在进行地下2层施工时，因为在吊装时有33根钢柱被水平支撑覆盖，所以不能使用塔式起重机进行直接吊装，为了实现钢结构的快速安装就位，本次工程使用塔式起重机+叉车的安装方法。

4.1 安装分析（见图1）

图1 地下室钢结构安装

（1）如图1所示，地下室首节柱高4.65m，支撑梁间净高5.2m，仅余0.55m的操作净空间，在柱脚周边存在约为1m的预埋钢筋，所以在吊装钢柱时工作人员还需要避开钢筋，技术人员决定在施工之前将预埋的钢筋进行弯折，保证其离地高度在0.4m之内，如此可为钢柱安装预留0.2m的调整空间，确保钢柱的顺利吊装。

（2）在施工过程中技术人员使用运输混凝土的16t叉车进行辅助安装，叉车升起高度为4.5m，额定重量16t，可以在支撑底下灵活运动，首节柱重量约为2.5t，满足叉车的升起要求。

（3）叉车将钢柱叉起后，需要使用钢丝绳对拉叉车顶部与钢柱，确保在叉起行走过程中钢柱不会颠覆。

4.2 安装步骤

（1）利用塔式起重机将钢柱吊装至安装位置附近，并保持钢柱的直立状态。

（2）用叉车叉至钢柱柱顶向下合适位置，通常选择钢柱钢筋接搭的连接板处将钢柱叉起。

（3）塔式起重机与叉车接力作业之后，叉车需要用缓慢的速度将钢柱移至安装位置，并在叉车的作用下使地脚螺栓垂直对准柱底螺栓孔。

综上所述，本文结合某钢结构大厦安装的具体吊装实例以及具体的安装难点，对吊装机械设备管理提出优化建议：技术人员要科学选择吊装机械设备型号并明确附墙原则；在施工过程中能够精准进行型号转换与移位；在进行地下室施工时吊装受水平支撑影响，技术人员通过综合分析决定使用塔式起重机与叉车组合的方式进行钢结构吊装，并且在吊装之前明确钢结构数量、堆放面积与吊装流程，通过精细化的组织与管理，最终高效、安全、有序地完成吊装任务。