古建筑修缮施工电梯钢框架附着施工技术

某城楼及城台修缮工程位于北京市中心，城台外墙长180 m，宽40 m，高13 m。为满足人员上下及物资垂直运输的需要，在城台东侧布置1台SC200/200G型变频施工升降机，在施工电梯外围安装独立的钢框架用于与城墙的附着（图1）。

图1  施工电梯与钢框架平面位置

1  钢框架设计方案

钢框架及施工电梯基础尺寸为10 m（长）×6 m（宽）×0.4 m（厚），基础混凝土强度等级为C30，配双层双向Ø12@200钢筋。钢框架平面尺寸为5.8 m×5 m，共5层，总高16.3 m，首层高4.3 m，2~5层均为3 m。钢框架由立柱、横腹杆、斜腹杆和斜拉杆组件组成。立柱与横腹杆均为□200×200×8.0方管，斜腹杆为□100×100×8.0角钢，斜拉杆组件由□60×60×3.5的支撑管和□70×70×3.5的方管通过M21螺栓连接而成，各杆件材质均为Q235B（图2）。

图2  钢框架构造

立柱与基础通过M24地脚螺栓固定，各杆件均通过M16螺栓连接，在钢框架外侧设4道斜拉杆，斜拉杆与立柱在7 m高处固定，另一端与基础预埋连接座栓连接。施工电梯设于钢框架内部，通过3道附着杆与钢框架拉结，设置在标高4.633 m，10.627 m，15.984 m，其中部用螺栓固定在电梯导轨标准节上，两端用螺栓固定在钢框架横腹杆上。

钢框架及电梯安装流程：深化设计→钢构件加工→基础施工→钢框架立柱安装→钢框架横腹杆安装→钢框架斜腹部杆安装→钢框架斜拉杆安装→施工电梯安装→附着杆安装。

2  安装施工

2.1  深化设计

钢框架杆件加工前，先对钢框架和施工电梯的附着进行深化设计。先根据垂直运输要求，确定钢框架总体高度、附着杆数量及附着高度，再根据确定的施工电梯型号及使用期间的荷载对基础、预埋件、各杆件和连接螺栓的规格尺寸，以及斜拉杆斜拉高度进行深化设计。通过有限元分析（FEA）软件，在最不利荷载下对钢框架、导轨架的强度和稳定性进行验算，并根据验算结果调整相关构件的规格和尺寸。

2.2  钢构件加工

钢结构根据深化设计图在工厂加工并进行防腐防锈处理。

2.3  电梯基础施工

电梯基础尺寸为10 m×6 m×0.4 m（长×宽×厚）如图3所示。

（a）

（b）

图3  电梯基础

（a）平面图；（b）剖面图

配双层双向Ø12@200钢筋，混凝土强度等级为C30。基础中间部位和南北两侧埋有400 mm×400 mm×12 mm钢板预埋件配置4根带弯钩的M24地脚螺栓，下部埋入混凝土300 mm，上露螺丝长度为100 mm（图4）。

（a）    （b）

图4  电梯基础预埋钢板构造

（a）预埋钢板平面图；（b）地脚螺栓

电梯基础的施工顺序为：测量放线→绑扎钢筋→安装模板→安装预埋螺栓，复核→焊接固定螺栓→浇筑混凝土。

2.4  安装第一节钢框架立柱

施工顺序为：安装调整螺母并调整其标高→钢柱吊装就位→复核柱脚板顶面标高→调整柱垂直度→固定调整螺母并拧紧→柱脚板灌浆。

（1）主弦杆（立柱）安装时，先在4个预埋螺栓上旋入调整螺母并调整其顶部标高至柱脚板下部标高，将钢柱吊至调整螺母上，再复核并调整柱脚板顶标高，使用平尺、磁力线坠微调不同方向上的调整螺母，以调整钢立柱垂直度，调整完成后将调整螺母向柱脚板方向拧紧。

（2）主弦杆调整完成后需及时浇筑柱脚板灌浆层，灌浆层预留厚度为35 mm，即不小于调整螺母厚度+10 mm。灌浆材料采用流平性能较好的C50微膨胀高强度灌浆料，基础外表面（即灌浆模板内表面）与柱脚板外缘之间须留有适当间距（40~60 mm），以保证灌浆层的强度和密实度。

（3）上下2层立柱之间采用M16螺栓连接。

2.5  钢框架横腹杆安装

在横腹杆两端预先焊接连接钢板，将连接板与立杆螺栓孔对准后穿入M16螺栓，拧紧螺母并锁紧螺母（图5）。横腹杆与横腹杆间、横腹杆与立柱间连接均采用M16螺栓。

图5  钢框架横腹杆连接做法

（a）横腹杆与横腹杆连接；（b）横腹杆与立柱连接

2.6  钢框架斜腹杆及斜拉杆安装

斜腹杆与横腹杆侧面连接板采用M16螺栓连接。斜拉杆组件由大小不同的方管支撑管通过中部的螺栓连接而成。拉杆一端与主弦杆连接座在工厂已焊接于钢框架立柱上；另一端通过螺栓与预埋在混凝土基础上的斜拉杆连接座连接。斜拉杆可通过旋转支撑管调节到合适的长度（）。

图6  斜拉杆及调节装置

2.7  施工电梯与附着杆安装

施工电梯安装与常规施工电梯安装方法相同。施工电梯的导轨架接高时，按国家标准规定若超过9m需安装附墙架，但为保证导轨架整体稳定和垂直度，在标高4.633 m, 10.627 m, 15.984 m处，放3道附墙架。

（1）以导轨架上的螺栓孔定位，采用长90 mm的M16螺栓将附墙架的前小架固定在导轨架上，两端后附墙脚长255 mmM24螺栓直接安装在钢框架横腹杆预留洞上，锁紧螺母。

（2）调整导轨架与附着杆之间的距离，适当移动附着杆以调整导轨架的垂直度。调整后紧固调整螺栓，缓慢启动电梯，确保吊笼及配重不与附着杆件相碰撞。

3  结束语

在古建筑修缮工程中，施工电梯以独立的钢框架作为附着结构，无需要建筑物进行附着，可避免由振动或附墙杆拉力对古建筑造成的破坏，保护古建筑本体，解决了施工电梯附着困难的问题。经有限元分析（FEA）软件验算及使用期间的检测，该钢框架安全可靠，具有较高的强度、稳定性和抗倾覆能力，各杆件均采用螺栓连接，安装方便快捷。附着杆不与墙体附着，可避免该部位施工滞后，可保证墙体施工连续，节约工期。