高层钢结构吊装机械选型及吊装流程组织

王晓

摘要：文章主要某地区建筑大厦钢结构安装的难点出发，提出针对类似高层钢结构工程吊装机械的选型及附墙原则、型号转换及移位技术，同时提出一种钢柱受水平支撑影响下的组合吊装技术；分析在交通、场地受限制情况下的构件进货、卸料堆放、吊装整个安装流程及安装工效，提出精细化组织的实施要点，为高效、有序完成安装任务提供保障。

关键词：钢结构；机械；吊装；安装；组织

引言：针对某地区为例，对受周边环境制约情况下的钢结构吊装机械选型及吊装流程组织进行研究，采用差别化钢柱分段技术、塔式起重机+叉车组合技术、塔式起重机移位及型号转换，顺利完成工程量大、特殊工况下的钢构件安装。对钢构件采用堆卸点精确定位、进场时间及吊装顺序精心安排、构件安装工效的合理确定，实现吊装流程的精细化组织，高效、有序地完成吊装任务。

1.工程概况

1.1项目概况

某地区大厦为1幢高层办公楼。地下4层、地上21层，屋面标高89.650m，机房屋面标高96.350m，基础底板面标高－17.200m，塔楼平面尺寸53.2m×42m。裙楼为型钢混凝土框架结构，塔楼为型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，6～18层采用压型钢板组合楼板，19层至屋顶及裙楼采用钢筋桁架组合楼板。B4～B2层层高均为3.5m，B1层层高为6.6m，1层层高为5.05m，2～21层层高均为4.25m。

1.2钢结构概况

第一，裙楼钢柱18根，B1～5层规格为H450×350×20×30。第二，塔楼钢柱20根，从基础层到屋顶层，规格为H600×500×35×35（地下室），H500×400×35×35（裙楼），H400×350×35×35（标准层至顶层）。19至顶层增设12600×30圆管型钢柱，材质均为Q345B。钢柱外包C40～C60混凝土。第三，核心筒区H型钢柱8根，其中B4～5层为H400×250×30×30、19层至屋顶为H400×450（300）×35×40（35），5～19层无钢柱。第四，钢梁为H型钢梁，最大截面为H1500×400×30×35（1～5层），H700×300×20×30（6～18层）。

2.钢结构安装难点分析

2.1吊装机械选型及平面布局难

高层钢结构吊装通常选用动臂式塔式起重机，主体向上施工时选择内爬、外挂还是外附的布置形式，平面上布设在塔楼内还是塔楼外，选用哪种塔式起重机、布设几台，需综合考虑多重因素，如周边环境、建筑平面尺寸、钢构件的卸货点、钢柱分段质量，同时兼顾立面上的流水节拍安排。立面上除需考虑核心筒与外框架间的流水节拍外，还需兼顾核心筒内结构与劲性钢柱间的流水，这将塔式起重机选择难度推高1个等级。

2.2地下室钢柱吊装难

本工程地下4层，设置38根钢柱，基坑围护设4道钢筋混凝土水平支撑，钢柱与水平支撑平面关系如图3所示。由图3可知，除B1层钢柱吊装（水平支撑已拆除）不受影响外，B4～B2层在吊装时有33根钢柱被水平支撑覆盖，无法用塔式起重机直接吊装就位，而且被覆盖钢柱占总数量的86.84%，对安装工期的影响较明显。同时，受水平支撑层间高度限制，钢柱无法按常用的2层1吊方式进行安装，只能采用1层1吊，延长安装工期。

2.3钢结构吊装施工组织难

本工程地处陆家嘴金融圈，毗邻星展银行大厦，与海洋水族馆、东方明珠等标志性建筑隔街而望，对周边的环境控制要求较高；且地库边线紧邻用地红线，钢构件堆场和卸货区能占用的场地有限。对于数量达8000件的钢构件吊装，需精心组织安装施工流程，精确制定构件进场时间，计算好满足进度要求的构件进场数量和与之匹配的堆场面积，同时合理安排构件吊装顺序，高效、有序、按时完成吊装任务。

3.应对措施

3.1对钢柱进行差别化分段

根据钢柱每米质量及吊装机械起重能力，结合进度要求及立面流水节拍，钢柱分段原则如下。1）地下室钢柱受基坑水平支撑影响，采用1层1吊，分段最大质量位于B1层（H=6.6m），约2.3t。其中，B4～B2层采用塔式起重机配合铲车进行安装，B1层直接采用塔式起重机安装。2）1～4层裙楼钢柱采用2层1吊正好分成2段，分段最大质量位于1～2层，约3.8t。3）5～21层钢柱采用3层1吊，分段最大质量位于顶部3层，约7.2t。4）核心筒钢柱截面较小，若按外围钢框采用3层1吊，则钢柱吊装竖立过程中自身会产生弯曲变形，对垂直度控制不利，容易造成较大偏差。故采用2层1吊[1]。

3.2基于钢柱差别化分段的塔式起重机选型、互换及移位

塔式起重机型号的选择根据塔式起重机平面位置、建筑物高度、钢构件分段质量进行综合确定，并遵循吊得动、上得去、下得来的原则。第一，塔式起重机布置方式和型号确定：其一，高层混凝土核心筒+外围钢框架结构的塔式起重机布置方式通常有2种：在核心筒内布置内爬或在核心筒外壁外挂爬升塔式起重机，在塔楼（钢框架）外侧布置附着式塔式起重机。经塔式起重机租赁费用、设备工作效率、塔式起重机拆除安全性及便捷性等综合分析，通常外附式塔式起重机应用于高度＜200m的建筑，高度＞200m的建筑选择内爬或外挂式塔式起重机。本工程建筑高度96.35m，故选择外附自升式塔式起重机。其二，动臂式塔式起重机相比平臂式塔式起重机，具有起质量大、可在狭小空间内作业等优点，也有吊装速度慢、工作效率低、受风荷载影响大等缺点。由于本工程地下室钢柱质量仅为上部结构钢柱质量的1/3，且上部结构面积小于地下室面积，故决定基础阶段采用吊装速度快、覆盖范围大的平臂式塔式起重机，上部结构采用起重量大的动臂式塔式起重机。第二，塔式起重机型号及基础形式转：其一，地下室钢柱最大吊重约2.3t，在塔楼南北两侧各设1台平臂式塔式起重机。其中1号塔式起重机Q6018臂长45m时额定起重量为3t，2号塔式起重机ST6015臂长45m时额定起重量为2.5t，正好覆盖所有钢柱。

3.3精细化组织吊装流程

由于钢构件堆场和卸货区能占用的场地有限，且地处市区旅游、金融圈，构件进出只能在夜间进行，进场后及时卸货，且每批所进数量需满足吊装进度要求。对于数量众多的钢构件，堆放场地和堆放顺序的确定，进场数量、进场时间和吊装顺序的确定，均需精心编排、精确计算。同时，根据塔式起重机数量将构件吊装分成2个区域并实施“一机多吊”。

3.4合理确定各构件安装工效

首先，吊装效率按柱35min/根、主梁25min/根、次梁10min/根计算。根据3层1吊计算，第1层38根柱利用2台塔式起重机需11h，考虑塔式起重机兼顾核心筒土建作业，分配给吊装作业的时间按5.5h/d计算，2d内完成吊装；另外，主梁36根/层利用2台塔式起重机吊装需7.5h，次梁172根/层利用2台塔式起重机需14.6h，合计约22h，分配吊装时间为5.5h/d，需4d。考虑主梁按2根/次、次梁按5根/次吊装的时间节省与焊接所需的时间延期对冲，主梁+次梁按4d/层完成吊装；3层1吊的柱+梁（3层）完成吊装共14d。楼承板紧跟其后穿插作业，每层铺设时间3d，但不占用有效工期。

结论

文章针对某地区高层大厦建筑结构的吊装机械选型及吊装流程组织方面进行了分析，希望能够给相关人士提供指导意见[2]。

参考文献：

[2]刘卫未，任常保，崔基，等．中国国际贸易中心三期B阶段塔楼核心筒内水平钢结构吊装技术[J].施工技术，2017，46（20）：1-3．