重型履带吊上车库顶板加固技术分析

刘航,杨宏福,佟强,刘劲阳,穆兴隆

中国建筑一局（集团）有限公司西北分公司，陕西 西安 710000

摘要：在当下建筑行业中，由于钢结构强度高、质量轻、工业化程度高、施工周期短等优点，越来越多的钢结构建筑拔地而起，而履带吊是其不可或缺的一种高效吊装机械。有时候在考虑工期及经济需求时，需要在车库顶板上使用现场较低型号代替更大型号履带吊进行吊装施工，但是由于履带吊自重大等特点，往往不能实现在未经加固处理的车库顶板上行走及吊装。本论文总结分析曲江电竞产业园--场馆区项目重型履带吊上车库顶板的成功经验，为类似工程提供相应的施工依据及借鉴。

关键词：重型履带吊；车库顶板；加固；网架单元吊装；监测

1.项目概况：

曲江电竞产业园--场馆区项目中的屋面网架吊装采用四周网架分块吊装+比赛馆中心区域整体提升的施工方式，比赛馆屋面网架共分为24个分块单元，最大分块面积约360㎡，重33t；热身馆屋面网架共分11个分块单元，最大分块面积约543㎡，分块最重 32.2t。由于现场使用330t履带吊示意图进行吊装，无法实现在车库顶板范围外对位于比赛馆与热身馆交接区域的部分吊装单元进行吊装。若采用能够满足在车库顶板范围外进行吊装的履带吊，其型号达到600t以上。结合现场工期及经济等多种原因进行分析，最终决定采用330t履带吊上车库顶板进行网架单元的吊装，并最终成功完成比赛馆与热身馆交接区域的网架单元吊装任务。

图1-1需在车库顶板上吊装的网架单元

2.现场问题发现及初步思路

比赛馆和热身馆交接处的部

分屋面网架分块单元吊装时，现场使用的330t履带吊由于臂长及吊重受力原因无法在热身馆车库顶板外进行吊装施工，如需满足在车库顶板外吊装施工要求，其型号达到600t。考虑到履带吊重新租赁、运输、安装等工序，不仅现场施工进度会相对滞后，而且600t图2-1履带吊上车库顶板加固示意图 履带吊的租赁费用也极其昂贵。如果现场采用常用的脚手架进行地下室车库回顶，需要5232.33m³脚手架，其中脚手架材料费用、人工费用问题及长达1个月的施工工期问题成为棘手问题。经过项目技术人员讨论，综合时间、费用、安全等多方面因素决定采取对车库顶板下混凝土梁进行加筋处理、地下室采取型钢+活络头+千斤顶回顶、采取行走路线上铺设路基箱增大受力面积的方式对车库顶板进行加固处理，以此来保证330t履带吊在车库顶板上的安全行走及吊装作业。

3. 现场加固技术分析及实施

3.1提资设计单位荷载要求

根据施工平面布置图，网架单元吊装时需采用330t履带吊进入热身馆地下室顶板区域作业，履带吊行走路线具体见下图。以330t履带吊上车库顶板进行网架单元吊装时的工况对混凝土梁进行承载力验算。

一、计算原则

将履带吊车轮压力荷载作为移动荷载，通过履带移动均布荷载群的影响线，计算出梁的正（负）弯矩、剪力、支座反力出现最大值对应的轮压位置；然后，判断出楼板及混凝土梁不同指标（包括弯矩和剪力的最大值）对应的履带吊实际站位，通过有限元模型求出混凝土梁的内力，根据我方提供的车库顶板荷载系数，设计单位重新进行框架梁加固，并进行有限元分析核算承载力满足情况。

二、起吊状态下结构承载力验算

1)结构标准柱距8.4mX7.65m～9.37m，主梁规格B400X1000，次梁最小规格B250X800，楼板厚度180mm，板底板顶设置12@200双层双向拉通钢筋。

楼层号	混凝土等级	钢筋级别	梁的 位置	梁截面尺寸	跨中下部纵筋	梁端上部纵筋	箍筋 信息
地下室顶板	C30	HRB400	主梁	B400X1000	13C25	7 C 25	8@200
			次梁	B250X800	7 C 25	8 C 25	8@200

2)梁上行走工况下的有限元计算分析

①计算模型

楼盖系统的自重（DD）和履带吊传给混凝土梁的荷载（L1）按进行组合，其中已包括1.1的吊装动力系数。混凝土梁承载能力验算时，恒载分项系数取1.2，履带吊传给混凝土梁的荷载分项系数考虑1.2。以下主要验算此荷载组合下的混凝土梁的受力是否能满足要求。

图3-1最不利工况下对应的计算模型

通过计算分析可知，最不利工况作用下，混凝土结构弯矩图如下图所示：履带吊工作状态下混凝土结构弯矩计算结果。

图3-2混凝土梁弯矩云图 图3-3混凝土梁剪力云图

由弯矩云图可知，次梁顶；梁底。主梁顶；梁底。

根据原有配筋进行计算，在330t履带吊上车库顶板进行网架单元吊装的工作状态下，混凝土梁不满足承载力要求。为避免对混凝土梁造成影响，将行走区域混凝土次梁跨中和端部钢筋均增大至7 C 25，混凝土主梁端部钢筋增大至7 C 25，主次梁箍筋均改为4肢，计算结果如下表所示。

混凝土梁的抗弯承载力计算结果汇总表

梁的截面尺寸	B250x800（次梁）		B400x1000（主梁）
配筋信息	跨中	端部	跨中	端部
	7∅25	7∅25	13∅25	7∅25
配筋率	0.876	1.052	1.122	0.841
弯矩承载力	902	-902	1790	-1150.3
最大弯矩	821.7	-823.9	1381.5	-1114.3
结果判断：	满足要求!	满足要求!	满足要求!	满足要求!

混凝土梁的抗剪承载力计算结果汇总表

梁的截面尺寸	B250x800（次梁）	B400x1000（主梁）
配箍信息	8@200（4）	8@200（4）
判断截面是否满足	697	1401
斜截面抗剪承载力：	477	747
实际剪力设计值：	396.9	614.3
判断：	满足要求！	满足要求！

根据以上计算结果可知，行走区域混凝土次梁跨中和端部钢筋均增大至7C25，混凝土主梁端部钢筋增大至7 C 25，主次梁箍筋均改为4肢后，履带吊行走在混凝土梁工作状态下，混凝土结构满足承载力要求。

根据设计院出图对现场行走区域下的混凝梁的钢筋和箍筋进行相应的改变并浇筑完成，以满足后续履带吊上车库顶板的承载要求。

3.2地下室回顶

在结构梁加固的基础上，为了规避现场其他不可遇见的不利因素对混凝土梁产生不利影响，项目部决定进行二次加固，使用地下室回顶的方式对主体结构进行支持。现场采用H400*400*13*21热轧H型钢加活络头对地下室梁进行回顶，型钢间及型钢与活络头用8.8级大六角高强螺栓进行连接，安装时通过千斤顶将活络头顶紧至梁底面，再拧紧螺栓进行固定。现场技术人员和测量人员对回顶区域进行测量定位，根据回顶高度选择回顶材料规格。型钢和活络头规格及数量如下表：

规格	0.2m	0.5m	1m	2m	4m	活络头
数量	13	53	12	28	19	59

3.3铺设路基箱

由于履带吊履带宽度1m，两履带间距9m，单框架梁间距8.8m，梁宽度400mm，为防止履带吊上车库顶板时1m宽履带吊对梁两侧板产生直接压力，导致板开裂，在行走路线上每隔40cm铺设规格为1.2×12×0.26m的路基箱，共铺设43m，并在路基箱下混凝土梁上部铺设2cm厚钢板，使路基箱与结构板脱离，仅与梁接触。

4实时监测

在车库顶板上履带吊行走路线中每隔6m设置一个控制点，共设置五个控制点。在履带吊未上到车库顶板时，分别进行五个控制点标高的测量，其测量数据作为原始数据进行比对。待履带吊刚行走至车库顶板上时，进行第一个与第二个控制点的标高测量，与原始数据进行比对，观察其标高差值变化的程度大小，以此来判断履带吊在行走时车库顶板的挠度值的变化，以此确保行走及吊装过程中的安全性及可靠性。以此类推完成剩余控制点的测量。待履带吊安全行走至吊装既定位置（18/J-K轴），进行预吊装的同时测量五个控制点的标高变化判断网架单元吊装时挠度的变化值是否在规范标准范围内。待履带吊完成吊装任务，按原路撤出车库顶板，至此整个重型履带吊上车库顶板并完成吊装任务圆满结束。

5.经济效益及应用效果分析

现场使用既有的330t履带吊代替600t履带吊进行网架单元吊装施工，履带吊上车库顶板后耗时5天完成5片网架单元的吊装，安装网架下格构式支撑架用时5天，3天用于安装固定网架后支撑架的拆除，总共费用25万元；若使用600t履带吊，其中高额的机械租赁差价费用达80万，还增加了机械来回退场、进场的时间，大大减缓了现场施工进度的开展。并且由型钢+活络头+千斤顶组合而成的回顶材料代替了如今常用的满堂脚手架，相较于满堂架搭设，此种回顶方式不仅达到了相同的稳定性效果、满足了现场施工需求，减少了安全事故的发生率，并且大大化简了施工复杂程度、减少了人力、物力的投入，节省了工期长达1月有余，节省人工费及材料租赁费大约30万元，达到了安全、经济、高效的实际效果。

6.结语

现场既有的330t履带吊替代600t履带吊在车库顶板上完成屋面网架单元体的吊装施工，行走路线上铺设路基箱与对车库顶板下混凝土梁进行加筋处理配合地下室采取型钢+活络头+千斤顶对混凝土进行回顶，这三项加固措施完美充当了重型履带吊上车库顶板的技术支撑，实时监测也提供了现场施工的安全性保障。此项技术不仅为项目部大大节省了资金，也大大加快了现场的施工进度，更为同类工程提供了宝贵的借鉴经验，具有良好的推广意义。