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某高层建筑加层改造工程钢结构构件吊装方案 摘要：高层钢结构特种吊装及垂直运输 关键词：自制提升设备 特种吊装 计算书 一、工程概况 某写字楼工程中屋面造型部分采用钢结构框架的结构形式。目前，该写字楼主体工程已经全部施工完毕（20层），20层屋面绝对标高为80.4m。主体施工期间的垂直运输设备（塔吊）已经撤场，现场除在核心筒处有施工电梯外，无其他垂直运输设备。受现场条件限制，屋顶造型部分的钢构件垂直运输只能采取260t以上汽车吊吊装或自制提升架土法运输两种方式。经原设计核算，地下室顶板承载力不能满足260t吊车的自重荷载（260t汽车吊整车自重约80t）要求，而现场又不具备吊车行走及停放场地条件，如用260t吊车运输构件，只能对场区东侧马路采取临时封闭措施，将吊车停放在马路上进行吊装作业，此举势必对城市交通造成较大影响。对两中方案综合比较，决定采用在屋顶安装自制提升支架，利用屋面卷扬机进行构件垂直运输的方案。 二、吊装方案 1、垂直运输：本工程采用在屋面设置提升支架，利用卷扬机将构件由地面运输至屋顶的方法。钢结构构件单根最大重量不大于1.5t。提升支架布置在屋面北侧。利用现有屋面钢结构柱（1.8m高）作为固定点，悬臂向外挑出楼边500mm。支架悬臂部分采用h200*200型钢制作，与屋面现有1.8m短柱焊接，悬臂下方设2根h200*200型钢斜撑，并用2跟φ14钢丝绳做为缆风绳将悬臂支架与相临轴线的屋面短柱可靠固定防止其水平晃动。自屋面向下设置2根φ14钢丝绳作为滑道用于控制提升过程中钢构件与玻璃幕墙距离及防止构件翻转。钢丝绳在地面距离玻璃幕墙（楼边）约7米处锚固与砼地面上，并在锚固点打入长度不小于1m的脚手管作为附加地锚。屋顶女儿墙处用外挑300mm支架配合导向滑轮锚固于屋面楼板砼内。钢丝绳滑道安装间距为5m，安装时将钢丝绳绷紧。每根滑道钢丝绳上安装一组带卡具的滑轮组，将钢构件用卡具固定在滑轮组上（如卡具固定在钢梁上翼缘）沿钢丝绳平稳上升，且不对钢丝绳造成磨损。钢丝绳在构件上升过程中会随之有一定变形，但始终保持钢构件水平位置距玻璃幕墙300mm以上。屋顶设置3t卷扬机用来提升构件。卷扬机用φ20膨胀螺栓固定在屋面砼楼板上，利用屋面现有短柱用钢丝绳做备用固定点。 2、构件安装吊装施工：屋顶造型钢结构安装过程采用自制桅杆进行钢柱吊装。钢梁采用自制小拔杆进行吊装。钢柱安装用自制桅杆做法见下图： 活动支架上的配重为600kg。 3、配合水电安装进行构件垂直运输 本工程中b、c座有均有部分水电专业构件需运至屋面，且c座屋面有冷却塔机组。水电专业构件及机组构件运输采用与钢结构构件相同的方法运至屋顶。运输时单个构件重不大于1.5t，超重构件应先分解成小构件后再提升。机组构件外形不规则，将构件通过钢丝绳与吊钩及滑道上的滑轮组可靠连接后再起吊。 三、计算书 1、提升支架构件承载力计算：按最不利条件考虑，将计算简图中倾斜的悬臂修正为水平悬臂后进行受力分析。支架整体受竖向集中力p=13 kn。内力分析简图如下： 整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值（绕x-x轴）： mx2 = 1.00× f × b × wx/1000. = 1.00 × 215.00 × 0.959 × 477.00 /1000. = 98.35 kn·m综上， 若该构件只承受与腹板平行的剪力时， 可承受的剪力设计值为185.91kn，mx1 mx2， 整体稳定起控制作用， 构件受弯承载设计值为 mx2 = 98.35kn·m。由此可见，悬臂杆弯矩值m=11.7kn.m设计值mx2 = 98.35kn·m，构件承载力满足要求。 2、钢丝绳容许拉力验算：本吊装工程选用的提升用钢丝绳为d=14mm，6*19+1纤维丝钢丝绳。所选用的钢丝绳的最小破断拉力为124kn。用作机械起重设备时，钢丝绳安全系数k=5～6， 根据容许拉力公式： p=p破*φ修/k其中φ修取值为0.85求得d=14mm，6*19+1钢丝绳容许拉力 p=17.6kn～21.1kn。本工程中最大构件单重约为1.3t，折合成竖向拉力为13kn。由此可见，本吊装工程所选用的钢丝绳容许拉力满足要求。 3、钢结构安装用自制拔杆承载力验算： 自制桅杆集中荷载简化为端点弯矩后对受力体系进行力学分解如下： 可见，缆风绳受力3.66kn，约400kg力，钢丝绳满足要求；配重处受力为3.38kn，约350kg力，因此配重600kg满足要求。桅杆受轴向力16.38kn。对桅杆进行轴心受压承载力设计值验算如下：依据规范： gb50017-2003《钢结构设计规范》、gb50011-2001《建筑抗震设计规范》 计算方式： 计算构件承载力设计值受力状态： 轴心受压，强度决定的构件承载力，构件截面的最大厚度为 4.50mm， 根据表3.4.1-