大跨度空间钢结构楼面行走式塔式起重机施工技术

 韩  凌，蒋晓洪，周骁雄，孙  鹏

（浙江精工钢结构集团有限公司，浙江  绍兴  312030）

  [摘要]介绍了楼面行走式塔式起重机轨道铺设和加固措施等施工过程中的几个关键技术。该技术的优点是可解决大跨度空间结构吊装设备无法辐射位置的结构安装难题。结合以往大跨度空间项目楼面行走式塔式起重机的工程应用实例，并通过某项目施工方案的探讨，充分体现了行走式塔式起重机在大跨度空间钢结构施工过程中的优势。轨道设计中合理利用结构自身的传力特点，有效解决了轨道的铺设问题，减少了加固措施费用。

[关键词]钢结构；塔式起重机；轨道设计；施工技术

[中图分类号]  TU758.  11；TH213.3 [文章编号]1002-8498(2016)11-0108-03

0  引言

 行走式塔式起重机是一种双轨移动式塔式起重机，是将塔式起重机和有轨式移动车改装结合起来的一种新型综合性施工设备。它的运行依靠底盘支腿四脚电动移动装置在轨道上同步行驶到指定工作位置。该技术的优点是可解决大跨度空间结构吊装设备无法辐射位置的结构安装难题，吊装效率高，经济适用；缺点是对工作场地条件要求较高，必须具有足够的工作面提供行走式塔式起重机的轨道铺设，同时对楼层施工荷载较大，必要时需混凝土柱、梁进行临时加固。

1  行走式塔式起重机施工技术

1.1  轨道设计

 行走轨道主要由两部分组成：钢轨和轨道梁系统。钢轨铺设在轨道梁上。轨道梁系统由埋件、转换梁、轨道梁及拉梁组成。构件截面形式一般均为焊接H型钢，拉梁可根据构造需要设置成型钢或桁架形式，如图1，2所示。

转换梁垂直于塔式起重机行走方向铺设，一般均铺设至楼层的混凝土柱顶上，通过预埋垫板与混凝土柱顶相连接。轨道梁垂直于转换梁铺设，通过高强螺栓与转换梁相连（见图3）。轨道梁每间隔一定距离设置1道拉梁。塔式起重机自重荷载及所吊构件自重通过转换梁直接传递至下部混凝土柱之上，从而避免下部混凝土结构成品受到破坏。合理地运用了结构的传力特点，减少了加固费用。

 在施工时，轨道梁系统及混凝土梁、柱需进行计算模拟分析，确保施工过程中结构的安全性。

1.2施工过程监测

 1)结构挠度变形的监测  监测在施工中塔式起重机荷载及施工荷载作用下，主体结构与塔式起重机轨道相交混凝土梁的挠度位移变化。

 2)计算分析混凝土结构如需加固，需进行加固支撑的应力监测  监测在施工全过程中加固用支撑柱的应力、应变，分析其应力分布及安全储备。

2工程实例

 1)重庆江北国际机场第二跑道及配套设施扩建工程航站楼主楼采用3排格构柱支承钢结构双曲面屋架。屋面刚架由10根弧形主梁（间距18m）和13根波浪形次梁（间距9m）组成。

 屋盖由四肢格构柱支撑。主楼施工采用2台移动式塔式起重机（SC7030与SC7050）辅以50t履带式起重机进行吊装。1台行走式塔式起重机布置在2层楼面上，1台行走式塔式起重机布置在结构外侧地面上。2台行走式塔式起重机解决了主楼大跨度屋架钢梁吊装难题。施工过程中，塔式起重机吊装效率高，确保了安装工期，如图4所示。

 2)西安咸阳国际机场二期扩建工程T3A航站楼主楼屋面钢结构为钢管树形柱支承空间钢管桁架结构体系（见图5，6）。其南北方向长约332m，东西方向宽约143m。桁架杆件采用热轧无缝空心圆管和异形管，圆管连接节点均为相贯节点。屋顶由80根钢管树形柱支承，采用成品抗震支座。

 主楼桁架采用散件发往现场，现场分段拼装、安装的方案，在分段点处设置标准支撑架。考虑到整个桁架结构位于主楼混凝土结构之上，且跨度较大，在2层楼面上设置2台TC7052移动式塔式起重机负责构件的吊装，并在主楼两侧各配备2台80t汽车式起重机负责胎架的卸胎和构件的倒运工作，如图7所示。

 2台行走式塔式起重机同样解决了主楼大跨度屋架钢梁吊装难题。利用塔式起重机吊装效率高的特点，满足业主的施工工期要求且造价相对合理。

3银川河东国际机场屋盖钢结构施工方案

3.1项目概况

 银川河东国际机场三期扩建工程新建T3航站楼主体结构地上2层，地下局部1层。屋盖钢结构由连廊、主楼、指廊3部分构成（见图8）。

 主楼屋盖平面尺寸长204m、宽104m，采用波浪形单层刚架梁系结构，16榀刚架梁采用3跨连续变截面箱形梁，中间跨采用梭形双梁，陆侧、空侧采用双分叉拱券柱支承（见图9）。

3.2主楼施工方案

 通过分析结构特点，在2层7. 350m标高楼层上布置1台C7050型行走式塔式起重机负责跨中构件的吊装，并在结构两侧各配备1台150t履带式起重机进行边跨钢构件吊装。

 行走式塔式起重机轨道架设由43 kg/m铁轨、转换梁GKL1、轨道梁GCL1、短柱DZ、埋件组成。轨道间距8m，单根转换梁长12. 5m( 10.7，11. 6m)，两端支承于混凝土柱（梁）顶埋件短柱上。轨道梁垂直于转换梁铺设，通过高强螺栓与转换梁相连。

 考虑到混凝土柱钢筋过密，设置牛腿难度较大，对混凝土柱承载力、模板支护等均产生不利影响，因此决定在柱间混凝土梁上设置埋件，通过计算模拟分析对混凝土梁进行加固，解决轨道梁的铺设难题，如图11，12所示。

3.3加固措施

 经过计算模拟分析，梁下加固通过273mm×14mm钢管进行支承，钢管顶焊接封头板，封头板尺寸为400mm×400mm。钢管柱柱脚找平硬化。采用2台16t液压千斤顶对支撑钢管持续预压24h，确保支撑无沉降后打入斜铁并与垫板焊牢。斜铁倾斜面宽度≥25mm，设置≥8块（见图13）。塔式起重机行走至吊装位置时，派专人进行观察，确保无明显沉降后，塔式起重机方可在该位置进行吊装。

3.4轨道梁模拟计算

 使用MIDAS/Gen计算软件进行分析计算，考虑到转换梁架设在混凝土柱上，因此建立混凝土钢结构整体模型进行分析计算。从以上结果可以看出，最大挠度为29. 18mm<12000/250= 48mm，满足设计要求。包络工况下，轨道梁最大应力比为0. 84<

1.0，因此满足设计要求。

4结语

 随着近年来大跨度空间钢结构项目的增多，行走式塔式起重机也广泛应用在施工过程中，可以达到提高覆盖范围和减少吊装盲区的作用。但是随之带来的荷载需在吊装过程中加以考虑并进行加固设计及施工监测。

 本文对楼面行走式塔式起重机的施工技术进行了详细说明，利用结构自身的传力特点，合理解决了轨道的铺设问题，有效传递了行走式塔式起重机带来的施工荷载，减少了加固措施费用，为日后行走式塔式起重机在大跨度空间项目的应用提供了借鉴依据。