巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》是江蘇南通六建建設集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是石光明、盧興明、許榮華、金樹平、耿忠原；適用範圍是高層建築大型構件的高空吊裝，特別適用於巨型框架結構的轉換層鋼桁架吊裝，或高層鋼結構的大型構件吊裝。

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》主要的工法特點是使用小噸位的塔吊及獨特的龍門吊分次組合吊裝；操作簡便，吊裝快捷；利用結構鋼柱與專門製作的工具式鋼樑組合成龍門吊。

2008年1月31日，《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法
• 工法編號： YJGF169-2006
• 完成單位：江蘇南通六建建設集團有限公司
• 主要完成人：石光明、盧興明、許榮華、金樹平、耿忠原
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

隨著中國經濟的飛速發展，高層建築如雨後春筍般地出現，高層建築的結構轉換層施工便成了一項新的技術課題。

南京電信局鼓樓多媒體通信樓為巨型框架結構，角部四個筒體作為巨型框架柱，位於第6、13和20層的三個結構轉換層作為巨型框架梁，見圖1、圖2。轉換層的結構形式為勁鋼混凝土桁架，其中鋼桁架的最大尺寸為：15.4米（長）×5.5米（高），最重的達219千牛。

按照設計要求，轉換層鋼桁架須整體製作，整體吊裝。針對這樣的大型構件高空吊裝的重大技術難題，江蘇南通六建建設集團有限公司進行了充分的分析比較，履帶或輪式起重機受吊臂長度所限，無法進行高空吊裝作業；如採用桅桿/拔桿吊裝，由於樓面尺寸小，無法錨碇纜風繩，桅桿/拔桿不能安全作業。若採用塔吊一次吊裝就位，需投入1台5600千牛·米或2台2500千牛·米塔吊，不僅施工機械投入過大，而且在轉換層以外的其他樓層施工時，塔吊的起重能力還無法得到充分利用。所以，傳統的吊裝方法無法解決或不能經濟地解決這一技術難題。

為了尋求轉換層鋼桁架的最佳安裝方案，南通六建公司在東南大學及南京市建築設計院的指導下，進行科技創新，研製了一種塔吊一龍門吊組合吊裝施工工藝。

江蘇南通六建建設集團有限公司套用塔吊一龍門架組合吊裝技術，順利完成了南京鼓樓多媒體通信樓轉換層鋼桁架的高空安裝任務，取得了經濟效益和社會效益。據此，江蘇南通六建建設集團有限公司總結形成了《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》。

工法特點

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的工法特點是：

1.使用小噸位的塔吊及獨特的龍門吊分次組合吊裝，即可完成大型構件的高空吊裝任務，投入少成本低，與大型起重設備一次吊裝就位法相比，可節省施工成本50%以上。

2.操作簡便，吊裝快捷，尤其是龍門吊能靈活方便地進行微調，縮短了校正時間，與傳統吊裝方法相比，能節約60%的工期。

3.巧妙利用結構鋼柱與專門製作的工具式鋼樑組合成龍門吊，既能節約製作成本，又使龍門吊具有很好的穩定性，從而降低吊裝過程中的危險性，確保作業安全。

操作原理

適用範圍

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》適用於高層建築大型構件的高空吊裝，特別適用於巨型框架結構的轉換層鋼桁架吊裝，或高層鋼結構的大型構件吊裝。

工藝原理

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的工藝原理敘述如下：

先後利用塔吊和龍門吊，通過兩次吊裝將鋼桁架吊裝就位。先利用塔吊作為主要的垂直運輸機械，充分利用塔吊的最大起重能力，將鋼桁架從地面起吊，吊運到轉換層下面一層的樓面上，在靠近塔身的位置處落放；然後通過樓面上的平移裝置，將鋼桁架移位到龍門架下方，最後用龍門吊將鋼桁架從樓面起吊，提升到安裝標高，最終就位固定，見圖2、圖3。

龍門架由已安裝好的結構鋼柱和專門製作的工具式鋼樑組合而成，見圖3操作鋼樑上的行車可調整鋼桁架橫向位置。

圖3 龍門吊及吊裝示意圖

施工工藝

工藝流程

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的吊裝順序及吊裝工藝流程如下：

一、吊裝順序

每個轉換層8鋼桁架的吊裝順序如圖1所示，按1~8號順序依次安裝。

二、工藝流程

施工準備→地面起吊→樓面平移→樓面翻身→垂直提升→校正就位→螺栓連線→拆卸工具式鋼樑→吊運、安裝工具式鋼樑→……（下一榀吊裝）。

操作要點

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的吊裝操作要點如下：

一、施工準備

1.技術交底

施工前，對所有的施工人員分別進行有關的技術交底。

2.塔吊的安裝及檢查驗收

按照施工方案安裝塔吊並組織驗收，在每一層吊裝施工前，還要對塔吊再進行檢查，特別是塔吊基礎、附牆裝置以及垂直偏差等。

3.龍門吊製作安裝

1）工具式鋼樑的設計製作

工具式鋼樑一般設計為矩形斷面的格構式鋼樑。為保證結構鋼柱不產生過大變形，工具式鋼樑應有足夠的剛度，其撓度限值按l/500計算。該工程的工具式鋼樑有兩種跨度（18.4米和13.7米），為了更節約成本，江蘇南通六建建設集團有限公司設計了可拼裝的三節式的鋼樑。

2）工具式鋼樑的安裝

在場地上組拼所需跨度的工具式鋼樑（分二節或三節），用塔吊吊運，擱置在兩端已安裝好的鋼柱柱頂上，再用螺栓與鋼柱固定，形成鉸接連線組合成龍門架。一主桁架吊裝結束後，將其拆卸吊運至下一工位安裝。

3）起重設備的設定

該工程選用200千牛手拉葫蘆作為龍門吊的起重設備，固定於工具式鋼樑上，隨其一起吊裝。

4.搭設腳手架

在操作層樓面上，用Φ48×3.5的鋼管搭設兩個臨時手架，用作工人拉動葫蘆鏈時的操作平台。

5.鋪設平移裝置

在位於轉換層下一層的樓面上，分別鋪放枕木、鋼管和擱架，組成平移裝置，見圖4。

6.鋼桁架的場外運輸

鋼桁架平臥於大型貨車上，從構件廠運到現場。

7.鋼桁架的質量檢查

吊裝前，進一步檢查核驗鋼桁架，包括型號、尺寸以及變形、缺陷等。

8.已安裝鋼結構的質量檢查

對鋼桁架兩端已安裝好的鋼結構進行複查，包括鋼柱、桁架上下弦桿端頭，主要覆核安裝的允許偏差項目。

二、地面起吊

塔吊布置於主樓北側，見圖1。在平臥狀態的鋼桁架上四點綁紮，用塔吊從地面起吊，垂直提升並吊運至轉換層下面一層的操作層樓面，平放於樓面上的平移裝置上，見圖4和圖5。

圖4 樓面平移裝置示意圖

圖5 鋼桁架樓面平移路線圖

三、樓面平移

轉換層的下一層為大空間，正可用於平移結構鋼桁架。結構鋼桁架平放在平移裝置上。採用撬槓推動，依靠鋼管滾動使其向前移位，平移路線見圖5。對於南北方向的鋼桁架，需進行兩個方向的平移，待南北向平移到位後，把鋼桁架提起400毫米，將下面的枕木和鋼管進行90°換向，然後東西方向平移鋼桁架。

待鋼桁架上弦平移至龍門架正下方位置後，進行縱向調整，使鋼桁架位置對準安裝縱坐標位置，調整方法為用32千牛手拉葫蘆牽引鋼桁架，使鋼桁架在鋼管上縱向滑移。

四、樓面翻身

在結構鋼桁架的上弦上兩點綁紮，依靠懸掛在工具式鋼樑上的2個200千牛手拉葫蘆，吊起鋼桁架上弦慢慢上升，同時用撬杠人力推動鋼桁架下弦往前移動，逐步使結構鋼桁架翻身至豎直狀態。

五、垂直提升

待鋼桁架直立後，拉動手拉葫蘆將其吊離樓面，逐步提升到安裝標高為止。

六、校正就位

當鋼桁架提升到安裝標高后，隨後進行校正。通過提升用的200千牛葫蘆調整鋼桁架的上下位置，通過工具式鋼樑上的行車調整鋼桁架的橫向位置，在鋼桁架兩端，與鋼柱之間分別繫上32千牛的手拉葫蘆，用來調整鋼桁架的縱向位置。

七、螺栓固定

在鋼桁架準確就位後，分別在鋼桁架的每個節點上穿入足夠數量的臨時螺栓和沖釘，隨後即可鬆開200千牛的葫蘆，拆卸工具式鋼樑，吊運到下一處安裝固定，用於提升另外的鋼桁架。而後按順序安裝高強螺栓連線副，進行初擰、復擰和終擰，完成高強螺栓連線。

材料設備

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》所用的材料及設備明細見表1。

質量控制

一、質量標準

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的質量標準執行《鋼結構工程施工質量驗收規範》的規定。

二、質量保證措施

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的質量保證措施如下：

1.工具式鋼樑製作完成後，須進行結構性能試驗，經試驗合格後方可投入正式使用。

2.鋼桁架上的吊點位置，必須進行設計計算，確保構件的變形在允許範圍內，尤其是平臥狀態的吊裝工況。

3.平移鋼桁架時，撬桿分散布置於鋼桁架上，由指揮統一號令，全體人員的操作應協調一致，做到同時用力。

4.鋼桁架翻身時，應緩慢提升鋼桁架的上弦，兩個吊點應保持同步提升。人力推動下弦向前移動的速度與上弦上升速度協調一致。

5.鋼桁架的安裝質量經檢驗符合要求後，方可安裝高強螺栓。

6.在龍門吊提吊鋼桁架過程中，應採取監控措施，派專人觀測工具式鋼樑和結構鋼柱的變形。

7.技術工人應選擇熟練工，所有操作人員都應熟悉吊裝工藝，現場操作時，應服從統一指揮，緊密配合，相互協調。

安全措施

採用《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.在吊裝區域，設定臨時護欄，懸掛明顯標誌，派專人警戒，禁止非操作人員入內。

2.在鋼桁架落放於操作層樓面前，應通過溜繩調整鋼桁架的方向，嚴禁用手直接推擋。

3.鋼桁架翻身時，下弦前移與上弦提升動作協調，使吊鉤上的鋼絲繩基本保持豎直，不得斜吊，防止工具式鋼樑承受過大的側向力。

4.在鋼桁架即將吊離樓面時，先調整好鋼桁架下弦位置，使鋼桁架呈豎直狀態，然後緩緩起吊，將鋼桁架吊離樓面，同時從兩側拉緊系在下弦上的溜繩，以防鋼桁架在吊離樓面時刻出現較大的側向擺動。

5.結構鋼桁架吊離樓面後緩慢平穩提升，上升速度控制在200毫米/分鐘以內，且兩個吊點保持同步上升。

6.高空作業人員必須系好安全帶。

7.遇有六級以上大風或雷雨時，停止吊裝作業。

環保措施

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的環保措施如下：

1.將吊裝作業限制在施工場地內，儘量少占或不占城市道路，臨時占道時設定臨時護欄，懸掛醒目標誌。

2.保護施工場地整潔文明，施工垃圾及時收集處理。

3.四周進行封閉圍擋，儘量減少機械撞擊或降低噪聲，避免夜間吊裝。

效益分析

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的效益分析如下：

1.將大型構件的高空吊裝分解成二次組合吊裝，僅需使用小噸位塔吊和簡易龍門吊，龍門吊的支柱還巧妙利用了結構鋼柱，又將龍門吊的鋼橫樑精心設計成三節可拼裝式的，從而減少了機械設備投入，降低了施工成本，節約社會資源，有經濟效益。

2.吊裝過程各個工序操作簡便，吊裝速度快，特別是龍門吊吊裝構件時能靈活方便地進行微調，較短時間內即可完成校正作業。高空吊裝一鋼桁架只需1~2小時，縮短施工工期。

3.吊裝過程中的危險因素少，其中樓面平移、龍門吊吊裝都是在封閉圍護的樓面內完成，利用結構鋼柱組成的龍門吊不用纜風繩也很穩定，吊裝構件時平穩，降低了吊裝的危險性，可確保全全生產。

套用實例

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》的套用實例如下：

• 實例1

南京市電信局鼓樓多媒體通信樓，地上30層，總高度149.5米，建築面積40770平方米。結構形式為巨型框架結構，三個結構轉換層分別設於第6、13和20層，共有24榀勁鋼混凝土桁架，總重量4400千牛。

該工程套用該工法，成功解決了重達219千牛長達15.4米的轉換層鋼桁架高空整體吊裝的技術難題，並取得了技術經濟效益：①投入少成本低，節約施工成本60多萬元，降低率達到50%；②操作簡便快捷，吊裝速度快，實際安裝一榀鋼桁架僅需1~2小時，三個轉換層的24榀鋼桁架的安裝，提前了18天完成，縮短了60%的工期；③作業環境安全，吊裝順利，未發生任何事故；④利用了結構鋼柱作為龍門吊支柱，而且對工程結構還沒有產生任何影響（圖6）。

圖6 南京市電信局鼓樓多媒體通信樓工程

實例2

南通市天樂園工程，建築面積42350平方米，地下2層，地上30層，總高度138米，巨型框架結構，四個轉角的電梯井的剪力牆井筒作為巨型框架柱，第7、14、21層的結構轉換層作為巨型框架梁，轉換層的層高為4.0米，為勁性鋼筋混凝土，每榀鋼桁架的重量為19.8噸。

該工程運用組合吊裝施工工法，解決轉換層鋼桁架高空整體吊裝的技術難題，它的技術和經濟效益有：①機械投入少，減少了機械進出場和拆裝費用，節約施工成本38萬元；②操作簡便快捷，吊裝速度快，提前工期15天；③該吊裝方法對結構沒有損傷，吊裝安全可靠（圖7）。

圖7 南通市天樂園工程

實例3

蘇州金河國際中心工程，建築面積68280.06平方米，地下2層，地上28層，巨型框架結構，總高度133.1米，主樓的四個電梯井筒體為巨型框架柱，第9、16層的兩個結構轉換層作為巨型框架柱的梁，轉換層的結構形式為勁性鋼筋混凝土桁架，其中鋼桁架的最大尺寸為16米（長）×4.8米（高），重量達到20.4噸。

在施工中，利用已完成的核心筒體內的勁性鋼柱作龍門吊的支柱，套用塔吊與龍門架組合吊裝施工工法，解決轉換層鋼桁架高空整體吊裝的技術難題，取得的社會和經濟效益有：①鋼桁架安裝一次成功，提前21天完成施工任務；②機械投入少，節約人工、機械等費用44萬元；③該工法安全可靠，操作方便（圖8）。

圖8 蘇州金河國際中心工程

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

榮譽表彰

《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》被批准為江蘇省省級施工工法。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《巨型框架結構轉換層鋼桁架組合吊裝工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。