[摘要] 江苏师范大学文化创意产业园文化创意大厦钢结构空中连廊位于75m余高处，该项目高度高、体量大、质量要求高。结构安装过程中，采用了非常规的吊装方式——缆索吊装。通过科学、合理、可靠的技术论证和有效的质量控制，该项目顺利施工，满足了施工和设计要求。
[关键词] 钢结构；连廊；缆索；吊装；主缆；垂度；施工技术
1 项目概况
江苏师范大学文化创意产业园文化创意楼钢结构空中连廊共分两层，底层标高75.230m，顶层标高80.030m。每层连廊长33.6m，宽14.8m，面积约500m2。由5根主梁（H1 000 X 45 X 16×25）和7根梁间次梁（H450 X 200×8 X 16）组成（见图1）。主梁通过设置在混凝土柱支架上的抗震支撑与主体结构连接。主梁跨度达到14.8m钢结构连廊设计，每根主梁质量达到5t。
2. 解决方案选择
2.1 技术难点
由于项目特点及现场施工条件限制，连廊东侧为5层裙房结构，西侧为大型地下室屋面，南北两侧为主塔，周边无法停放大型吊装设备，现场原有塔吊设备在吊装范围内最大吊装能力仅有15kN，而连廊单根钢梁重量为50kN，无法满足主梁吊装要求，因此，要想完成连廊结构吊装，只能重新选择吊装方案。
2.2 方案确定
针对本工程钢结构跨度大、重量重、高度高的特点，结合施工现场条件，结合以往同类工程施工经验及国内大跨度钢结构安装施工工程实例，进行了多种方案对比分析。目前，国内大高度、大跨度、大吨位钢构件的非常规安装方法一般有拉杆吊装、高空滑移、缆索吊装等方法。各种吊装方法的特点及优缺点对比如表1所示。
在全面分析本工程具体情况后，结合各种吊装方式的特点、优缺点，考虑现有机械设备、施工工期等要求，我们认为高空滑移虽然最为经济可靠，但仍未能解决构件垂直运输技术难题；而抽拉安装并不适合本工程大跨度结构构件安装。缆索吊装虽然在前期准备、施工工期合理性等方面存在局限性，但对于本工程特点而言是最适合的吊装方案。最终我公司确定了缆索吊装施工方案。
3. 方案介绍
缆索吊装法具有跨越能力大、平、垂向运输灵活、适应性广、施工方便等优点，是目前最常用的拱桥施工方法，但应用于房屋建设的例子并不多。
缆索起重设备主要分为缆索设备和提升设备，而最大的难点在于缆索设备的设置。缆索起重设备按其用途和作用可分为主缆、牵引缆、风缆和固定装置四个基本组成部分（见图2）。
主缆设置为一组钢丝绳，位于吊装钢梁上方，钢丝绳两端固定在楼板上的混凝土柱上。主缆一端设置一台5t手拉葫芦对主缆进行张紧和收紧，用于控制主缆的垂度和张力，以满足吊装要求。
牵引绳设置为一组钢丝绳，对称布置在电动葫芦两端，主要用于调整电动葫芦在起重系统中的位置。起升时主绳与电动葫芦设置到位时，牵引绳与电动葫芦固定。电动葫芦调整到位后钢结构连廊设计，分别固定两端牵引绳，以保持电动葫芦的位置。
缆风绳设置为4根钢丝绳，呈“8”字形对称布置在主缆两端，保持主缆的稳定性。
由于主缆、牵引缆、风缆等实际上都是钢丝绳制成，因此在缆索设备架设前必须对各种缆索，特别是主缆的规格和技术参数进行计算和校核。更确切地说，缆索吊装的核心是如何确定主缆垂度，以及如何在施工过程中控制主缆垂度。
4 技术分析
4.1 主电缆选择及垂度计算
4.1.1 主缆最大应力及对应垂度
钢梁自重5t，电动葫芦滑轮组及吊装用钢丝绳按0.5t计算，总吊装重量5.5t。采用直径52mm（6×37+1）钢丝绳，其公称抗拉强度为1 700MPa。电动葫芦滑轮组位于跨中时，主缆拉力最大，设计控制主缆拉力。当采用钢丝绳作吊索时，控制主缆拉力安全系数取K=6，主缆最大允许拉力为184.8kN，跨中吊装后最大垂度为1.241m。
4.1.2 主缆应力校核
主缆弹性模量Ek=79 800MPa，钢丝绳截面积F=1003.80mm2，主缆拉应力为754.37MPa，应力安全系数k=2.26>2，满足安全要求。
4.1.3 主缆垂度验证
根据计算得到的主缆垂度值，采用MIDAS软件进行理论验证，通过模型分析和软件计算得到的结果与计算值一致，因此判断主缆垂度计算结果与理论情况一致。
4.2 安装过程中的关键控制环节
主缆垂度的理论计算值是根据计算得出的，但现场安装与理论计算有很大区别，还需要考虑现场主缆的安装高度、主缆垂度的控制与调整、主缆与混凝土绑扎时的稳定性控制等。
4.2.1 主电缆安装垂度
吊装时主缆设置在23层，顶层通廊位于21层，楼层净高7.8m。根据方案吊装条件，缆索组件吊点（含组件本身高度）与滑轮组挂钩的垂直距离为4m，滑轮组及附加缆按1m计算。吊装后最大垂直度按理论计算值取1.25m，因此吊装后最大垂直度安装范围为7.8-4-1-1.25=1.55m。即现场安装主缆时，必须保证垂直度在1.25~1.55m之间。
4.2.2 主缆与混凝土柱绑扎时的连接控制
根据现场安装情况，混凝土柱规格达到1000mm×1000mm，主缆与混凝土柱连接只能采用绑扎固定，如何保证52mm直径钢丝绳与混凝土柱连接后仍能保持稳定，主缆受力后仍能保持垂直度的稳定性，是必须要解决的问题。
主缆一端绑扎连接在混凝土柱上后，若钢丝绳直接接触柱角，势必会增加钢丝绳与混凝土的摩擦力，导致吊装过程中钢丝绳磨损过大，影响整个安装过程的安全。因此，在连接处需采取新的措施。首先，应在混凝土柱、板根部预铺橡胶减震材料，除在混凝土柱正角500mm高范围内铺设橡胶减震材料外，外侧还应增加刚性垫块，宽度约为250mm。其次，主缆的连接固定需采用专用卡箍固定，吊装过程中需随时观察橡胶减震材料及卡箍有无松动、卡死现象（见图3）。
4.2.3 主缆垂度调整控制
由于本工程采用的主缆直径为52mm，质量为150kg，在高空灵活控制主缆垂度显然是不现实的。通过对主缆垂度的计算，为实际施工过程中采取措施控制主缆垂度的安装范围提供理论依据。主缆一端与混凝土柱连接固定后，另一端与混凝土柱周围的手动卷扬机连接，手动卷扬机的另一端固定在相邻的混凝土柱上。安装时通过调节手动卷扬机的伸缩来调整主缆垂度，使其保持在预先确定的垂度范围内（见图4）。
4.2.4 主缆垂度测量与控制
以上所说的措施都是控制主缆垂度的系统方法，如果想在施工过程中准确了解主缆垂度，需要在吊装过程中，或者更确切地说，在构件试吊时，加强对主缆垂度的测量，然后调节主缆一端的提升机，调节主缆钢丝绳的伸长和收缩，从而调整主缆垂度。
主缆垂度测量控制分为安装前控制和安装后控制，安装前控制主要依据计算得到的主缆垂度，在主缆安装绑扎前，在跨间主缆长度范围内考虑主缆吊装后的最大垂度裕度，使主缆在吊装前处于理论满载垂度状态。
安装后的控制主要通过水平仪测量。预先在主缆跨度中间设置铅垂线，并记录铅垂线的长度。在构件试吊时，用水平仪测量铅垂线底部标高，并引至通廊下部结构混凝土柱。用主缆与混凝土柱连接处的标高减去实测标高再减去铅垂线的长度，即可得到主缆的垂直度。为增加准确性，应进行多点测量。通过上述过程，可得到主缆在吊装过程中的垂直度的范围值。通过将此值与理论计算得到的范围值进行比较，即可了解主缆的垂直度是否在控制范围内。
4.2.5 垂度超标处理
构件试吊过程中，采用上述方法测量了各主钢梁在满载状态下的主缆垂度值，发现ZGL1-2实测主缆垂度值为1.66m，超出了主缆垂度计算值的允许范围。因此必须立即停止试吊过程，采取应急措施及处理方案，调整主缆垂度。 ①松开吊装设备，将钢梁两端放在预先准备好的马凳上，松开卷扬机、钢丝绳等吊装设备，使钢梁及吊装设备恢复到初始空载状态。 ②由于试吊过程中缆绳及吊装设备已经处于受力状态，因此需要立即检查所有钢丝绳及卷扬机的状态，特别是主缆与混凝土柱连接处及调整装置处钢丝绳的磨损情况。 ③采取调整措施调整主缆垂度，主要通过设置在主缆一端的手动葫芦调整主缆的伸长和收缩来调整主缆垂度。由于ZGL1-2主缆垂度值为1.66m，因此需要用手动葫芦延长主缆垂度值，使其在垂度值计算范围内。④重新检查缆索及吊装设备状况，重新进行吊装过程试验，确认所有吊装过程是否正常。
5 结论
本项目采用非常规拉索方法解决了大跨度高空连廊的现场安装问题，技术上对该方法的实施进行了详细的理论计算与分析，并在安装过程中采取了一系列有效的质量控制措施，确保了项目的顺利实施，为今后类似项目提供了借鉴。
参考：
[1] 冶金工业部建筑研究总院.GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社,2002.2007.
[2] GB50026-2007工程测量规范[S].2007.
[3] 中国建筑股份有限公司, 中建钢结构有限公司.GB50755-2012钢结构工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[4]吴洪章,万利民,陆玉坤,等.97m高空大跨度钢桁架安装技术[J].施工技术.2013.42(14):22-24.
