广西北部湾港钦州30万吨级油码头工程控制楼框架整体吊装施工技术

曹恒 黄冠

摘要：本文以广西北部湾码头工程为例，讨论了框架整体吊装施工技术，就实际工程中的问题提出了对策。

关键词：码头工程，控制楼，吊装施工

1 工程概况

本工程位于广西北部湾港钦州30万吨级油码头工程辅助平台面上，控制楼总建筑面积861平方米，地上三层，建筑占地面积287平方米，建筑高度12.9米。结构形式为钢筋混凝土框架结构，柱子尺寸为50*50厘米，楼面主梁尺寸为30*60厘米，次梁尺寸为25*50厘米；控制楼框架混凝土为C40标号混凝土，楼面板厚度15厘米，钢筋采用三级螺纹钢。墙体结构采用浆砌粘土烧结砖，外墙抹灰后贴浅蓝色瓷砖。

控制楼建筑立面图 控制楼建筑平面图

因工程施工现场位于三墩作业区南侧离岸约5km的开敞无掩护海域，无道路相通，现场施工需要采取水上作业。码头区域受季风影响明显，每年5～8 月多偏南风，尤以6～7 月最多，10 月至翌年3 月多偏北风，按照施工进度，辅助区平台面板需在2012年12月提供控制楼施工工作面，控制楼施工将在2012年12月至2013年4月份，根据2011年和2012年相同月份的天气记录，受北风和雾天影响的天数占统计天数的60%。因此为减少风浪条件及雾天对施工的影响，控制楼的框架结构先在预制场内预制完成，框架预制重量380吨，具备安装工作面后用现场现有船机设备3200吨半潜驳进行运输，1000吨起重船进行吊装。柱脚与永久基座节点现浇、楼板现浇及墙体砌砖及其它装修工作在安裝完成后进行。

2 临时基座及柱腿设计

预制场地为已建成10万吨级码头前沿，地基基础良好，增加临时钢筋混凝土基础后，不会产生不均匀沉降，预制及存放过程控制楼框架结构不会产生有害内力。安装时基座为单个大直径圆筒及其上的整体大体积钢筋混凝土胸墙结构，可以看作是刚体结构，安装后不会产生因基础不均匀沉降造成的结构有害内力。运输过程采用3200吨半潜驳，驳船甲板刚度强，为专门运输圆筒、沉箱等重心高，结构单薄型预制件的专用船舶，运输过程安全可靠。

所有框架柱底部均需预留钢筋与永久基座预留焊接，故整个框架进行垫高预制。为减少装驳与安装期间因支垫点高差造成的应力变化，B、D轴框架柱采用钢支承。其他轴的轴在安装时为悬空状态，支垫方式见下图。

B、D轴框架柱支承 A、C及E轴框架柱支承

3 控制楼框架吊装

采用8个主吊点及2个辅助吊点吊装控制楼框架，吊点设计如下图。钢丝绳采用4根60米长直径84毫米6*61（a）类钢丝绳，单根破断力366吨，卡环采用8个额定吊力150吨卡环，2个额定吊力50吨卡环，吊点及卡环、钢丝绳经过计算具有8倍以上安全系数，满足施工要求。框架吊装采用1000吨固定杷杆起重船，该起重船具有4个主钩，可以平衡协调加载起降。

4 框架梁吊装内力分析

内力分析利用Midas/Gen有限元软件进行建模计算，该软件是一款主要面向建筑结构分析与设计的通用有限元软件，于2004年1月通过了建设部评估鉴定。荷载只取混凝土自重，吊点设在B轴与D轴，建模时，将-0.10米处B轴与D轴柱底的边界条件设为一般支承。计算结果见下图。

计算结果显示，轴E与轴5交点处的梁顶位移为12.12mm，根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 151-2011）中第3.3.3条最大挠度为计算跨度的1/600，该点计算跨度取实际悬臂长度的2倍即10.68米，即允许的最大挠度[f]=10680mm/600=17.8mm，控制楼框架整体吊装的垂直挠度值12.12mm小于规范规定的最大限值17.8mm。水平方向的位移最大值为6.83mm，小于规范规定的最大限值。

Y轴（水平）方向的位移值 框架梁最大弯矩图

三层3轴的Kl3-3（3）梁在D-3轴处柱处负弯矩为214.9kN/m2，需进行构件正截面验算。

根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 151-2011）中的"5、承载力极限状态计算"的规定，复校过程如下：

取εcu=0.0033，β=0.8，由式5.1.3-1计算得：

ξb=0.517.

根据梁的配筋图及保护层厚度，计算得a=84mm，h0=600-84=516mm.

混凝土受压区高度：x=ξb×h0=0.517×516=267mm

不考虑受压区的钢筋，根据式5.2.1-1，截面受弯承载力为：

Mu=1×19.5×300×267×（516-267/2）=597445875N.mm=597.5kN.m

吊装过程的框架梁柱顶的弯矩小于梁的受弯承载力。

为防止在框架在运输过程及吊装的振动，采用钢结构进行了加固，待控制楼框架安装并浇注节点后拆除，具体方法见下图

5 框架与平台的联接

1）风荷载计算

根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中关于风荷载的规定，按下式计算：

（1）

（2）

式中：Fk-风力（kN）；

A-计算构件在与风向垂直平面上的投影面积（m2），宽度取对角最大宽度25.2m，高度取13.0m，即受风面积为327.2m2。

Wk-风荷载标准值（kPa）；

μs-风荷载体型系数，按设计说明取1.3，

μz-风压高度变化系数，取1.80；

W0-基本风压（kPa），，V为风速（m/s），十六级台风风速为51.0m/s，算得W0=1.626kPa，设计说明取1.05kPa，取前者。

据式（2）计算风力得：

2）控制楼整体稳定验算

①抗滑

控制楼自重6600kN（未算砌体重，取小值偏于安全），若控制楼直接搁置在辅助区平台，连接方式为一般支承，根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2-2009）中表2.1.9，混凝土面与混凝土面的摩擦系数为0.55，即控制楼可抗滑力为3630kN，结构重要性系数采用一级的1.1，稳定验算时作用分项系数取1.35，有：

（1.1×1246.5 kN=1371.2 kN）<（3630 kN/1.35=2688 kN）

即在海面16级台风的工况下结构抗滑稳定。

②抗倾覆

经AUTOCAD软件进行实体计算，控制楼的重心距平台的垂直高度为7.6米，最小倾覆力臂为7.5米，结构重要性系数采用一级的1.1，稳定验算时作用分项系数取1.35，在海面16级台风的工况下的倾覆力矩为：1.1×1246.5 kN×7.6m=10420.7kN.m，计算控制楼自重下的抗倾覆力矩为：6600 kN×7.5m/1.35=36666 kN.m， 倾覆力矩远小于抗倾覆力矩，故控制楼抗倾覆定性稳定。

为了控制楼与平台整体连接，将A轴及E轴的柱与基座预埋钢筋进行焊接，其它钢筋进行绑扎，并进行节点浇筑，节点浇筑混凝土采用高一级标号混凝土。

6 安装完成后续施工

楼面板直接在框架梁上现浇，因板厚150mm，相接楼层高度缩小了150mm。屋面梁顶部需预埋钢筋与现浇楼板連接保证整体。后续墙体砌筑及装修工作按常规施工方法施工。

7结语

本工程控制楼框架预制、安装的施工技术的成功实施，不仅保证了施工质量，节省了施工成本，还避免了在远离陆地、工作面狭窄、海况恶劣的离岸码头面上施工控制楼主题框架难题，为施工人员创造了一个安全、舒适的施工环境。同时为同类相似工程积累了施工经验。

参考文献：

[1] 李廉锟 结构力学（第三版）。高等教育出版社。

[2] 孙训方 材料力学（第三版）。高等教育出版社。

[3] 港口工程荷载规范（JTS144-1-2010）

[4] 水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 151-2011）

[5] 重力式码头设计与施工规范（JTS 167-2-2009）

[6] 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）