鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
摘要：針對跨度大、高度大的高架層上進行超大、超重構件的拼裝與吊裝，采取布置大截面鋼梁保證重型塔式在高架層樓板上行走等措施，以解決常規機械起重量無法滿足構件吊裝的難題。
關鍵詞：1100噸米行走式塔吊，高架層、行走塔軌道、驗算荷載
1 引言
天津西站屋蓋結構全部位于高架候車層結構以上，跨度大，高度高。為保證結構順利安裝，吊裝機械的選擇尤其重要。受施工條件的限制，所有屋蓋構件只能在高架層結構上進行拼裝或吊裝。由于構件均超大、超重，對吊裝機械的選擇有如下原則：1）機械的起重性能需滿足構件吊裝的要求；2）機械需布置在高架層結構上；3）機械可以移動。
2 21米超大軌距1100噸米行走式塔吊的設計與實施
在11～12軸、13～14軸間高架層鋼桁架上配備4臺ZSL1000行走式塔吊（1100噸•米）。ZSL1000塔機為軌道行走式塔機，該塔機本次工程使用高度為42m，整機重量約為330t。根據高架層結構特點，11～12軸、13～14軸柱距為21m，對塔吊行走機構進行改裝，將行走橫梁、軌距調整到21m。見圖1：
圖1 天津西站現場塔吊立面布置圖
根據塔機受力及軌道要求鋪設基礎，鋼軌型號為QU100，軌距為21m，4組16個行走輪，輪距11.2m，輪徑600mm，單組行走輪最大輪壓為136t。軌道梁選用箱型截面，經計算截面尺寸為：□1300×700×16×25，長度根據高架層柱距進行調配，即每根鋼梁的長度均與柱距相符，鋼梁之間的接口全部位于鋼柱位置。見圖2：
圖2 天津西站行走塔軌道梁布置平面示意圖（局部）
軌道梁南北向鋪設，每根軌道梁除柱頭位置有兩個支點外，再設置兩個支點，支點位于鋼桁架直腹桿節點處。并在兩側設置側向支撐，支撐桿與東西向布置的鋼桁架上的埋件焊接固定。埋件設置在混凝土樓板中，見圖3、圖4、圖5、圖6、圖7。
圖3 天津西站垂直于軌道梁剖面節點示意圖
圖4 天津西站沿軌道梁剖面節點示意圖
圖5 天津西站21米跨ZSL1100行走塔吊
圖6 在高架層上鋪設軌道梁立
圖7 天津西站 4臺1100T.M塔吊在高架層頂板上同時施工
3. ZSL1100T.M21米跨行走塔吊支撐結構驗算（以北區為例）
在吊裝屋蓋主體鋼結構時，在高架層主體結構11、12軸和13、14軸之間各設置一臺行走塔吊，行走塔吊的技術參數如下：
表一：行走塔吊技術參數
表二：各點最大輪壓表
行走塔吊在11、12和13、14軸鋼桁架上設軌道梁，截面尺寸為口1300x700x16x25，軌道梁在鋼桁架上支座設置如下圖8：
圖8 天津西站北區行走塔軌道梁支座布置示意圖
施工階段驗算采用midas有限元軟件進行計算，驗算時模型基于以下幾個前提進行計算：
1）行走塔吊與拱形屋面拼裝不在同一區域出現；
2）高架層建筑面層尚未鋪設，僅考慮樓板自重，設備夾層荷載也尚未施加于高架層結構之上；
3）行走塔吊工作區域以外的區域考慮施工活荷載2kN/m2
（1）施工驗算荷載及荷載組合
經分析比較，當行走塔吊處于工作狀態時a、d點下鋼桁架受力最為不利， T～U、V～W、W～X軸跨內兩個支座間距為10.75m，現行走塔吊輪距為11.2m，近似的按照a、d兩點可以同時作用于跨內兩個支座，此時桁架受力最不利， U～V軸跨，當a點位于跨內支座該跨鋼桁架最不利， X~Y軸跨內兩個支座間距為5.375m，經比較當a點位于距Y軸6.875米處支座時該跨鋼桁架最不利，下圖為11、12、13、14軸鋼桁架處于最不利受力狀態下行走塔吊作用于鋼桁架的荷載布置圖（圖9、圖10）：
圖9 天津西站行走塔吊作用于11、14軸鋼桁架荷載布置圖
圖10 行走塔作用于12、13軸鋼桁架荷載布置圖
另外軌道梁及其支座的自重按照每個支座75kN的恒載考慮。
施工驗算荷載組合：1.2恒+1.1*1.4(活)
基本組合：1.35恒 + 1.1*1.4(0.7)活
其中：1.1為行走塔吊荷載動力系數
標準組合： 1.0恒+1.0活
（2）驗算結果一：11、12、13、14軸鋼桁架強度及穩定驗算：（圖11、圖12、圖13、圖14）
圖11 11、14軸鋼桁架基本組合應力包絡圖
圖12 12、13軸鋼桁架基本組合應力包絡圖
圖13 11、14軸鋼桁架穩定驗算包絡圖
圖14 天津西站12、13軸鋼桁架穩定驗算包絡圖
由以上圖可以看出， 11、14軸鋼桁架最大應力為177N/mm2，穩定驗算最大應力比為0.76，12、13軸鋼桁架最大應力為181N/mm2，穩定驗算最大應力比為0.79，鋼桁架鋼材均采用Q345C，強度和穩定均滿足要求。
（3）驗算結果二：11、12、13、14軸鋼桁架變形驗算：（圖15、圖16）
圖15 11、14軸鋼桁架恒+活撓度圖
圖16 12、13軸鋼桁架恒+活撓度圖
由上圖可以看出，11、14軸鋼桁架撓度最大為10mm，撓跨比為10/20750=1/2075，12、13軸鋼桁架撓度最大為13mm，撓跨比為13/20750=1/1596，滿足規范規定的1/400的要求。
4.結語
根據上述計算在實際中所采用的施工方法，經檢測高架層下鋼筋混凝梁沒有任何裂紋，達到規范要求；采用此方法節省了大量的腳手架在軌道下的支撐費用近300萬元，并且高架層下由于沒有了腳手架支撐可以進行下道工序施工，節省了整體施工工期近兩個月。
參考文獻
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作者簡介：高玉蘭（1956- ）北京建工有限責任公司總承包部鋼結構工程經理部經理，高級工程師，國家注冊一級建造師，主要從事重、特大型鋼結構施工的研究與施工管理。
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