超高层建筑大型机电设备吊装技术

魏成权

（广东省工业设备安装公司广州 510080）

摘要：大多数超高层建筑在中间楼层设置设备层，设备层里布置有大量的机电设备。其中空调主机外形尺寸大，重量重，空调主机的吊装是机电安装施工的一个难点。在设备层的合适位置，根据设备的尺寸设置一个悬挑钢平台，很好地解决吊装难题。

关键词：超高层建筑大型机电设备吊装悬挑钢平台

1.前言

随着设计、施工技术水平的提高，城市化进程急剧加快，超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。大多数超高层建筑在中间楼层设置设备层，设备层里布置有大量的大型设备，尤其是空调主机外形尺寸大，重量重。超高层建筑大型设备的传统吊装方法是：采用塔吊、桅杆沿外墙吊装，设备进楼层技术采用“夺吊法”；或者采用在电梯井设置卷扬机提升系统吊装。

2.工程概况

某甲级写字楼建筑高度为302.7米，地上共59层，属于超高层建筑。设备层位于15、30、45层，主要设备有离心式冷水机组、板式热交换器、组合式风柜等，机电设备共有282台。其中冷水机组、集分水缸、冷冻水泵、冷却水泵等大型设备主要集中在30层，其中最大的冷水机组重量达18t。

设备吊装期间，为钢结构吊装布置在核心筒的两台内爬式塔吊M600D尚未拆除。经复核塔吊的起重能力满足吊装设备的要求，但总包方明确要求要尽可能节约设备的吊装时间。

3.吊装思路分析

本项目电梯井道尺寸小于设备外形尺寸，采用在电梯井设置卷扬机提升系统吊装不可行，因此选择采用塔吊沿外墙吊装。但由于设备层的净高有限，采用传统进楼层方法，操作难度很大，工效低，而且施工安全风险高。另外，根据塔吊安全作业规程，也不允许采用塔吊实施“夺吊法”。

为此，根据本工程30层大型设备集中、数量多的特点，在30层合适位置设置一个悬挑钢平台，拓展设置进楼层的平面和立面操作空间。设备先用塔吊吊装到悬挑钢平台上，然后二次运输到安装位置。

4.主要施工技术

4.1楼层内设备运输路线的选择

单从减少二次运输路线来考虑，宜选择在从北面的D轴线边缘进入，或者C～D轴线间的东西两侧进入，但这些边缘的楼层净空不能满足要求。在B～C/1和B～C/4两个区域处，二次运输路线较短，而且楼层净空也满足要求，但因为B～C/3～4楼板厚度为200mm，设计承载力为15kN/m2，而B～C/1～2楼板厚度为150mm，设计承载力为10kN/m2，因此选择B～C/4轴线区域靠东侧设置悬挑钢平台。

从该位置直接进入30层冷水机房，满足靠近设备安装位置的要求；塔吊的起重能力满足要求；二次运输路线楼板设计承载力最大，为15kN/m2。冷水机房楼面标高为134.440m；30M层GL2钢梁表面标高为138.720m，钢梁高度为850mm，因此梁底标高为137.870 m；则该位置楼层净高：H=137.870－134.440=3.430m。冷水机组的高度为3m，楼层净高满足设备进入要求。

4.2悬挑钢平台设计

4.2.1结构形式选择

钢平台设置成悬挑平台加拉杆的形式，采用拉杆主要考虑几个因素：30M层的GL2钢梁相对

29层的GL7钢梁截面较大，能承受负荷较大；拉杆比撑杆受力好，撑杆要考虑本身的整体稳定性；拉杆安装在平台上方，安装和拆除非常方便，并且更加安全。

4.2.2平面尺寸

根据最大设备即冷水机组的尺寸、重心位置以及施工人员操作空间要求，钢平台悬挑长度为4.5m ，宽度为5.62m 。钢平台设高度为1.2m 的活动栏杆和高度为0.2m 的踢脚板，其中东侧栏杆设置成活动式。钢平台宽度取5.62m ，主要考虑平台框梁和拉杆分别与30、30M 层的GL7、GL2与次梁节点统一，改善GL7、GL2的受力性能。

4.2.3具体结构 悬挑平台由框架梁、主梁、次梁、铺板及拉杆组成，局部结构加强。框

架梁、主梁、次梁采用热轧H 型钢，型号分别为

HN400×200×8×13、

HM300×200×8×12、HM194×150×6×9。平台铺板采用12mm 钢板。所有材料的材质都为Q235。拉

杆共2根，两端分别连接钢平台的框架梁和30M 层的GL2钢梁，拉杆采用无

缝钢管，型号为φ133×6。钢平台中的框架梁、主梁、次梁之间采用全截面角焊接连接，焊脚尺寸为相连间的较厚板的厚度。框架梁与30层钢梁GL7采用栓焊连接。拉杆两端为全截面角焊缝连接，焊脚为8mm 。

4.2.3钢平台受力校核

该钢平台以吊装最大设备即重达18t 的冷水机组的负荷来进行受力计算校核。钢平台次梁的位置需要根据设备底座的实际尺寸进行调整，冷水机组在钢平台水平运输时，载重小车运行路线必须与次梁中心线重合。

采用MIDAS/Gen 结构设计软件进行计算分析，选择最不利的两个工况进行计算。经计算，工况1构件最大综合应力为134MPa ，工况2构件最大综合应力为121MPa ，都小于Q235钢的设计值215MPa ，满足要求。

4.5设备吊装

4.5.1塔吊起重能力校核

冷水机组卸车位置在建筑物的东侧，用4#塔吊吊装，吊装半径小于25m 。查表1塔吊起重性能表可知，在25m 吊装半径，塔吊的额定起重能力为26.7t 。

冷水机组的吊装重量：

Ｑ计＝k1×k2×G=1.1×1.1×18＝21.78t ＜26.7t ，塔吊起重能力满足要求。 k1—高空吊装考虑风载的影响，k1=1.1； k2—吊装的动载系数，k2=1.1。

设备自带的吊耳与几何中心一般呈对称布置，由于设备功能的需要，一般设备的重心与几何

采用4条吊索平衡吊装。每条吊索长度为5000，吊装仰角为55°。吊索的受力：

T=k1×k2×k3×G/(4sin55°)=1.1×1.1×1.2×18/(4sin55°)=7.975t

k1—高空吊装考虑风载的影响，k1=1.1；

k2—吊装的动载系数，k2=1.1；

k3—四条吊索不均匀受力系数，k3=1.2。

选择圆筒吊带：10＃尺寸，长度为5m，材料为100％高韧性聚脂10t，安全系数为6，安全负荷为10t。卸扣选择美式弓型卸扣，名义尺寸1.25英寸，安全负荷为12 t。

4.5.3试吊

绑扎牢固，且经检查无误后，设备缓缓吊起离地200mm，重新全面检查各吊点、各吊索具的情况，再次检查确认无误后，方可正式起吊。

4.5.3吊装

钢平台东侧活动护栏拆除，在钢平台上和楼层上放好四个6t负荷的载重小车。由塔吊缓慢提升到30层钢平台正上方，缓慢落钩，直到设备底座完全落到载重小车上。塔吊松钩，拆除吊索。

4.6设备二次运输技术

由JM1(1t)慢速卷扬机牵引，配若干个定滑轮（额定负荷为1t），牵引设备至安装位置。为保护水泥楼板表面和减少载重小车与水泥表面的摩擦力，在运输路线上垫上厚度8mm的钢板。运

输过程中要保持慢速、平稳，特别是在转弯处，必须要注意设备的稳定性。

5. 应用效果

采用本方法施工，施工过程安全有序，施工质量可靠。在保证质量和安全的前提下，减轻劳动作业强度，节能降耗。每台大型设备吊装仅用不到1小时，大大节约的吊车台班，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）