某工程电梯井钢架高空安装难点与技术分析

摘 要：文章结合某高层电梯井钢结构工程难点问题，阐述了该工程的吊装安装顺序及其吊装机械的设备，并对该法进行整体受力分析并列举施工过程中的注意事项，结果表明在特殊环境下传统的独脚拔杆可发挥吊装优势。以期解决在缺少大型吊装机械设备的条件下，如何高空吊装钢结构井架的问题。

关键词：吊装机械；电梯井；安装难点

1 工程概况

某工程位于市中心区繁华路段，改工程的电梯井钢结构为增建工程，在原主体结构边上依附，电梯井钢架高度125.3m，共36层，首层层高5m，2-14层层高4.5m，15层-36层层高3.0m，如图1所示，图中斜线阴影部分为加建电梯井钢架，电梯井外墙采用全玻璃幕墙。电梯井钢架采用方钢管柱和H型钢截面，H型钢一端与方钢管柱连接，采用刚接连接方式，另一端与原主体结构混凝土梁连接，采用化学螺栓铰接连接方式。

2 安装方案的选择

2.1 吊装方案的选择

对于普通的高层钢结构和高耸钢结构，一般采用的施工安装方法是高空散件流水安装法和高空分块流水安装法两种械（主要为塔吊）将每个安装单元或构件进行逐件吊装并拼装，整个结构安装过程为：从下至上流水作业。任一上部构件或安装单元在安装前，其下部所有构件均应根据设计布置和要求安装到位，即已安装的下部非完整结构是稳定、安全的。此两种安装法的主要优点是安装适用范围广，质量易控制，施工工期短。

由于本电梯井钢架为加建工程，且位于市中心区，受到施工场地平面狭窄、空间小，周边原有旧建筑环绕，施工工期短等各种因素制约，所选用的起重机械设备不如新建工程可采用塔吊、汽车吊等大型起重设备，因此结合本工程特点和现场条件等各因素，并综合考虑上述两种安装方法的特点，确定电梯井钢架采用独脚扒杆吊装法，该法尤其适用于在缺少大型吊装机械设备环境下的安装施工，且其设备简单，搬运方便，费用低廉。

2.2 吊装机械设备的选择

根据现场实际情况并考虑制作、安装等因素，拟选用钢管式拔杆和卷扬机组合吊装，采用定点变幅移位吊装，吊装时桅杆仰角为65°，左右固定回转180°拔杆主要受力构件包括固定桅杆（L=10m）、变幅桅杆（L=12m）、撑管（L=9.5m）和缆风绳，固定桅杆与变幅桅杆采用滑轮组连接，滑轮组采用五五型8t多门滑轮组，其走线穿法主要考虑到第1个导向轮在其左右侧的位置，即出绳要在第1个导向轮一侧，便于走线。用卷扬机调节固定桅杆和变幅桅杆之间的角度，固定桅杆靠左右两侧的缆风绳和后面两根撑杆来固定。

拔杆位于原主体结构35层天面，拔杆底座设置在35层框架梁上，固定桅杆顶部分别与缆风绳和撑杆连接，两侧的4道缆风绳另一端分别连接到35层楼面框架梁上和原主体结构柱上，撑杆另一端连接到37层核心筒剪力墙上，固定桅杆与变幅桅杆底部采用销子连接

3 吊装受力验算

3.1 杆件受力分析

由于拔杆主要受力杆件均为现场制作，故各杆件的受力情况及稳定性验算尤为重要。本工程最大构件重量为3.7t，则拔杆最大吊重取50kN，考虑1.5倍的动力系数，实际荷载载取值为75kN。

采用Midas-GEN7.80软件建立三维整体模型进行计算分析，由于变幅桅杆在不同位置时各杆件受力情况不一样，主要考虑图2的3种变幅桅杆位置，各杆件内力分析结果见表1。

3.2 杆件验算

3.2.1 根据规范GBT3811-2008采用许用应力设计法，材料Q235许用应力为：屈服极限fy=235MPa，容许应力s=2351.48=158.7MPa。

根据规范GB50010-2010，钢丝绳极限强度标准值fptk=1860MPa，抗拉强度fpy=1320MPa。

3.2.2 各杆件截面计算参数：固定桅杆和变幅桅杆采用钢管f299×8，撑杆采用钢管f219×6，钢丝绳为f21.5，f17.5截面分别为As=363.1，240.5mm2。

3.2.3 杆件验算

a.固定桅杆验算：由计算结果可知，固定桅杆最大压力N=-103.9kN，杆长L=10m，长细比□l=Li=10000102.92=97.16<[150]，满足要求；b类轴心受压构件稳定系数查表得j=0.575，则由公式可得：□=N/□A=24.7Nmm2<[□]=158.7Nmm2，满足要求。

b.变幅桅杆验算：由计算结果可知，变幅桅杆最大压力N=-91.3kN，杆长L=12m，长细比□=Li=12000102.92=116.6<[150]，满足要求；b类轴心受压构件稳定系数查表得□=0.458，则由公式可得：□=N/□A=27.3Nmm2<[□]=158.7Nmm2，满足要求。

c.撑杆验算：由计算结果可知，撑杆最大压力N=-10.4kN，长度L=9.5m，长细比（按压杆考虑）□=Li=950075.33=143.3<[150]，满足要求；b类轴心受压构件稳定系数查表得□=0.333，则由公式可得：□=N/□A=7.8Nmm2<[□]=158.7Nmm2，满足要求；受拉强度计算：□=N/A=15Nmm2<[□]，满足要求。

d.缆风绳验算：由于在本拔杆设计中设置了撑管，因此缆风绳所受的拉力很小，由计算可知缆风绳最大拉力N=4.6kN，采用6×37钢丝绳（□21.5），可承受的最大拉力T=363.1×1320=479.292kN，完全可满足要求。

4 钢结构吊装及安全注意事项

4.1 钢结构吊装

正式吊装前应进行拔杆试吊，具体如下：

4.1.1 先分别单机吊起1t左右的物体，运转机械设备，以检查起重机结构及各导向系统的工作性能状况。

4.1.2 卷扬机应逐步加力，每次加力为桁架重量的约10%，每加一次力要对桅杆起重机系统进行一次检查，包括基部支座与焊缝检查、桅杆起重机连接板与固定端的焊缝检查、各导向轮锚固点的检查等。待第一次检查工作完毕后，才能进行第二次加力，杜绝一次加力超载。

4.1.3 桅杆起重机进行试吊时，最大静载要达到所吊构件自重的1.25倍，试吊过程中严格按照操作规程和技术交底要求进行，统一指挥、统一协调。

4.1.4 待所吊构件多次加力检查处于安全状态后（此时所吊构件不能离开地面）再全部松力、全部加力3次以上。

4.1.5 试吊实验合格后，并经有关部门认可指定操作规程后方可投入使用。正式开吊前，构件转运至安装部位附件，尽量调整到原位置附近，减少拔杆的转幅工作，然后利用拔杆原位吊装，缓慢升起构件至安装设计位置。

4.2 安全注意事项

4.2.1 钢丝绳使用时，应按正确的方法进行，以免钢丝绳扭结，钢丝绳切断前应在切口两侧用细铁丝绑扎，以防切断后钢丝绳松散。定期对钢丝绳加润滑油，一般以工作时间4个月左右加一次。在使用中，如绳股间有大量的油挤出，表明钢丝绳的荷载已相当大，这时应勤加检查，防止事故。

4.2.2 滑轮组使用前应查明它的允许荷载，检查滑车的各部分看有无裂缝和损伤情况，滑轮转动是否灵活等。滑车组穿好后，应缓慢加力；绳索收紧后应检查各部分是否良好，有无卡绳之处，若有不妥则应5.8所有外架作业人员必须持有有效的特种人员操作证，操作人员进场后应做好进场三级教育，上岗前必须根据现场施工状况和有关施工安全条例对其进行书面的详细的安全、质量、技术交底，并做到签字手续齐全；严禁架子工酒后上班，严禁穿拖鞋和赤膊上班等。

每层外架搭设完毕后，必须验收合格后方可投入使用；脚手架验收合格后，应在架体显眼处悬挂验收合格牌、限载牌及安全操规程牌。架子工操作时严禁将松动的钢管和扣件遗留在建筑物边缘，严禁在架体上抛掷扳手、扣件、钢管等，以免发生意外。外脚手架应使用阻燃的密目式安全网，以免在脚手架使用过程中引起火灾。当有六级及以上强风或浓雾、雨雪天气时，应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施。

5 结束语

外脚手架后置悬挑双槽钢卸载加固施工技术有效弥补了传统落地架与悬挑架的不足，技术先进、操作方便，在节约施工成本、加快工程进度、确保安全等多方面优点突出，效益显著。该项技术在多个高层建筑中得到成功的应用，但对于建筑物总高度在100m以上的超高层建筑的外架，从安全工作的重要性与创新技术应用的严谨性出发，尚需要总结更多的实践经验及试验数据后充实相应技术措施，方可探索使用。

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