新技术新工艺２０１３年 第２期 大跨度钢屋架扁担结构吊装工艺 朱 胜 ，袁 泉 ，高 永。 （１．铜陵有色金属集团铜冠建安安装公司，安徽铜陵２４４０００；２．重庆易成建设工程有限公司铜陵分公司， 安徽铜陵２４４０００；３．昆明理工大学机电工程学院，云南昆明６５００９３） 摘 要：钢屋架的吊装工艺在工业厂房的建设和改造中得到越来越多的应用，它是整个施工过程成 败的关键。经过多年的实践，通过对大跨度钢屋架结构进行受力分析和吊装系统改进，提出了大跨度钢 屋架扁担吊装工艺，相对于常规的吊装方法，其有着轻便灵活的优点。起吊扁担结构简单，设备投入小， 安装现场所需空间相对减少，在保证施工过程安全性、稳定性和质量符合要求的基础上，有效地缩短了工 期，提高了经济效益。 关键词：大跨度；钢屋架；起吊扁担 中图分类号：ＴＢ ４９１ 文献标志码：Ａ ＺＨＵ Ｓｈｅｎｇ ，ＹＵＡＮ Ｑｕａｎ ，ＧＡＯ Ｙｏｎｇ。 Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃａｒｒｙｉｎｇ Ｐｏｌｅ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｓｐａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｒｏｏｆ Ｔｒｕｓｓ （１．Ｔｏｎｇｇｕａｎ Ｊｉａｎａｎ Ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｔｏｎｇｌｉｎｇ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｔｏｎｇｌｉｎｇ ２４４０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｏｎｇｌｉｎｇ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｙｉａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｏｎｇｌｉｎｇ ２４４００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆａｃｕｌｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ ｓｔｅｅｌ ｒｏｏｆ ｔｒｕｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎ ｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｆｔｅｒ ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ａｎａｌ— ｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ ｓｔｅｅｌ ｒｏｏｆ ｔｒｕｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｏｉｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃａｒｒｙ ｉｎｇ ｐｏｌｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ ｓｔｅｅｌ ｒｏｏｆ ｔｒｕｓｓ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｎｉｍｂｌｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｐｏｌｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ，ｉｔ ｊ ｕｓｔ ｎｅｅｄｓ ｃｕｓｔｏｍａｒｙ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｅｖｅｎ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｎｅｅｄｅｄ ｆｏｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｌ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｑｕｅｓｔｓ，ｔｈｅ ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｉｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ，ｓｔｅｅｌ ｒｏｏｆ ｔｒｕｓｓ，ｃａｒｒｙｉｎｇ ｐｏｌｅ 某工程施工场地长１３２ ｍ，均匀平行安装钢屋 架２２组，屋架重７．６ ｔ，高２．５ ｍ，钢屋架安装标高 为２Ｏ ｍ。Ａ—Ｂ轴为钢屋架的主跨度，其宽度为３３ ｍ （见图１）。施工现场相对狭窄，不宜使用大型复杂 尺寸大，这样的大跨度钢结构件的吊装风险在整个 施工过程中是显而易见的，稍有疏忽就极易发生安 全事故。因此，必须根据施工情况，选择安全且易操 作的吊装方法。 吊装机械组，钢屋架整体跨度大、自重大、构件外形 占 占吉吉 占占舀 占占占占占 图１ Ｔ程简图 ９８ 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究 加工工艺 材料研究 １ 吊装方案 １．１ 吊装方案对比 ２．２ 吊车吊装计算 ２．２．１计算吊装载荷 Ｐ＝＝＝（Ｑ＋ｑ）Ｋ１ Ｋ２ 滑移工艺是将能够控制同步的牵引设备分成若 干个稳定的结构，沿着设定的轨道从拼装位置水平 移动到设计位置的施工工艺。该工艺要求结构平面 外刚度大，铺设轨道，多点牵拉时同步控制难度大。 式中，Ｐ为吊装载荷；Ｑ为钢屋架单件质量，７．６ ｔ；ｑ 为吊具、索具、工器具质量和，一般取Ｑ为１ ｔ计算； Ｋ 为动载系数，取１．２，Ｋ。为不均匀核载系数，取 １．２。 高空散装施工技术的施工原理是根据结构特 点，选择合理的吊装顺序，分段搭设承重脚手架，单 根杆件吊装至设计位置，进行高空对位焊接。其缺 点是高空焊接难度大，影响施工进度，整体施工安全 保障难度大。 整体提升技术是根据各作业点提升力的要求， 将若干液压千斤顶与液压阀组、泵站等组成液压千 可得吊车吊装载荷为Ｐ一１２．３８ ｔ。 ２．２．２起吊高度Ｈ计算 Ｈ—Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ。＋Ｈ４ 式中，Ｈ 为钢丝绳垂直高度，７ ｍ；Ｈ 为钢结构的 高度，２．５ ｍ；Ｈ。为钢结构就位时与柱子间的操作 空间，一般取０．２ ｍ；Ｈ 为屋架安装标高，２０ ｍ。 可得起吊高度Ｈ＝＝＝２９．７ ｍ。 斤顶群，用计算机同步控制的液压千斤顶作为动力 设备，保证提升或移位过程中大型结构的姿态平稳。 １．２ 吊装方案选择 ２．２．３ 吊臂长度Ｌ计算 Ｌ—ｒ（Ｒ＋ｒ）。＋（Ｈ—ｈ＋Ｂ）。］ ／ 式中，ｈ为吊车回转中心高度，２．０ １ＴＩ；Ｂ为吊车滑轮 经过多年的实践，通过对大跨度钢屋架结构进 行受力分析和吊装系统的改进，决定采用整体提升 组的作业余量，一般取３～５ ｍ，从吊车性能表查得 为４ ｍ；Ｒ为吊车起吊时作业半径，根据现场实际情 况取９ ｍ；ｒ为１．３ ｍ；Ｈ为起吊高度。 可得吊臂长度Ｌ＝＝＝３３．３３ ｍ。 综合考虑后选择了ＴＧ一７００Ｅ型吊车，根据吊 技术，即将钢屋架在地面进行整体预制、油漆防腐 后，整体吊装。在整体提升技术的基础上，大胆设计 了大跨度钢屋架扁担吊装工艺，采用６２１９ ｍｉｌｌ×１２ ｍｍ钢管作为起吊扁担，通过其下端的钢丝绳，均匀 连接在钢屋架的各吊点上，其上端通过钢丝绳与吊 车吊钩连接，从而实现起吊（见图２）。该方法相对 于所述的整体提升技术有着轻便灵活的优点。 车性能表，吊杆长为４２ ｍ，吊装能力为７０ ｔ，符合要 求。 ２．３扁担受力分析 扁担采用 ２１９ ｍｍ×１２ ｍｍ钢管。 ２．３．１计算吊装载荷 根据吊车的吊装载荷计算得Ｐ一１２．３８ ｔ。 ２．３．２ 吊点吊装载荷 Ｔ０一Ｔ１ ｃｏｓ３０。＋Ｔ２ ｃｏｓ３０。 Ｔｏ—Ｐ一１２．３８ ｔ 图２起吊结构原理 即Ｔ１＝＝＝Ｔ２—７．１５ ｔ ２ 吊装计算选型 吊车、钢丝绳以及起吊扁担结构和参数的选择 是否合理，不仅关系到整个吊装过程的成功与否，更 直接影响到现场施工人员的生命安全。 ２．１起吊扁担上端钢丝绳计算 Ｑ—Ｎｓ／Ｃ，因顶角ａ＝＝＝６０。，取角度系数Ｃ＝＝＝ ２．３．３扁担强度计算 轴心力Ｎ－－１０Ｔｌ ｃｏｓ６０。一１０×７．１５×０．５ ＝：＝３５．７５ ｋＮ； 查表得面积Ａ一７８ ａｍ ，ｉ 一７．３３ ｃｍ； 一ｌｏｘ／ｉ 一９００／７．３３—１２２．７８＜ ］＝＝：１５０ 查表得声＝：＝０．４５２； ０－￣－－Ｎ／Ｃ＝１０．１４ Ｎ／ｍｍ。＜厂一２１５ Ｎ／ｍｍ １．１５，则允许拉力Ｓ＿－ＱＣ／ｎ一７１ １８５ Ｎ。由于破断 拉力Ｐｐ—ＳＫ（足一６），则Ｐ 一４２７ １１０ Ｎ。 钢丝绳直径ｄ一（Ｐ ／ｏ．３ａ） 一３０．３ ｍｍ， 一 １ ５５０ Ｎ／ｍｍ。。 可知强度和刚度均满足要求。 ３ 吊装程序及工艺 ３．１ 吊装基本程序 查表，钢丝绳选用直径为３２．５ ｒｒｌｒｎ，结构为（６×３７ ＋１） 基本程序为：１）吊车进场就位；按方案要求选 取索具，做好吊装前准备工作；２）试吊，检查；３）正 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究 ｒ９ｇ 新技术新工艺式吊装。 ２０１３年 第２期 异常，应立即停止吊装作业。 ３．２ 吊装作业 吊装作业要统一指挥，作业人员各司其职，各工 种密切配合，不得擅离工作岗位或各行其是。 吊车按计算选用配置要求和主吊臂臂长和主配 重总量，将主吊车安装好，吊索按吊装要求挂设好。 正式起吊前，检查吊车站位和接杆是否符合要 求，支腿的垫铁是否牢固，起重索具穿绕挂设和工具 ５ 起重作业 作业前应与吊车司机统一指挥信号，确保信号 安装是否符合规范要求等，全部检查无误，是报吊装 总指挥批准后方可进行试吊。 试吊时，拆除临时固定索具，指挥吊车将钢结构 正确传递。吊具、索具应完好，不得使用有缺陷的索 具。在起重作业中，凡参加本工程的所有人员按指 挥进入工作岗位，要切实遵守现场程序，服从命令听 指挥，不得擅自离开工作岗位。吊车站位支腿处应 垫实，必要时要铺设垫路钢板，以保证吊车平稳。吊 装作业区应设警戒线，并作明显标志，吊装作业时， 严禁无关人员进入。 吊离支撑约２００ ｍｍ，停车检查吊车的受力情况，观 察吊车负载的状态，主要关注起吊钢丝绳负载状态 下的拉紧情况和吊车支腿处地基沉降情况。在吊点 位置用钢丝绳帮扎牢固后，观察起吊扁担两端钢丝 绳拉紧的情况，将起吊扁担调整到平衡位置，进而调 整吊车梁起吊时的方向，检查起吊扁担上方绳扣的 可靠度。确认起重指挥信号联系是否畅通无误，如 无异常，将钢结构缓慢落回原位，准备正式吊装。 正式起吊时，指挥吊车缓慢起吊，钢结构离支撑 物约２００ ｍｍ，停车按试吊要求检查各部位，如无异 常，则开始正式起吊。吊装过程中需随时检查吊车 ６ 结语 本工程结构吊装前进行了充分的方案设计与力 学计算分析，多次组织专家论证，严格按照施工方案 实施，顺利地完成了大跨度钢屋架吊装。起吊扁担 结构的简易性、合理性、经济性以及机械组投入的非 特殊性等优点，完全符合当前冶金项目施工中场地 局限性大、作业空间高度有限、吊装工艺难度大的要 求。采用这种扁担起吊结构与常规整体提升技术相 比，施工费用减少近５０ ，工期缩短４０ ，经济效益 配合作业过程中吊车滑轮组是否垂直受力，吊车支 腿的垫设及地基沉降情况等。 吊车缓慢将钢屋架就位，应密切关注吊车吊臂 是否与钢屋架抗杆，检查确认操作半径。 显著。该吊装工艺的推广使用将大大提升大跨度钢 结构的吊装效率与施工过程中的安全性。 确认钢屋架安装符合要求后，摘除吊索，吊车转 场，吊装结束。 参考文献 ［１］豆俊杰．百米跨钢结构吊装施工案例［Ｊ］．建筑监督检测 与造价，２０１０，３（９）：４７—４８． ４安全技术措施 加强施工现场安全管理，健全安全管理制度。 吊装期间，吊装现场设置警戒区，并派专职安全员负 责警戒。 ［２］周胜群．大跨度吊车梁分段安装工艺［Ｊ］．科技风，２Ｏｌ０ （９）：８０—８１． 事先向所有施工人员进行详细技术讲解，务必 使作业人员明白作业要求，明确统一指挥信号。 认真细致地做好吊装的准备工作，按要求备齐 机具及工索具，严格进行吊装机具的性能检查和起 重工索具的检查，执行试吊、监测及吊装程序，确保 吊装作业安全可靠。 现场指挥人员与吊车控制室的联系要及时可 ［３］杨柱芬．大跨度钢结构吊装技术刍议［Ｊ］．中国新技术新 产品，２０１１（１１）：１１． ［４］张同波，曲成平，张学辉．大跨度钢屋架吊装技术［Ｊ］．施 工技术，２００２，３１（１１）：２３—２４． ［５］何春涛，张健．大跨度桁架整体吊装施工技术［Ｊ］．山西 建筑，２００７，３３（１３）：１３５—１３７． ［６］梁晓劫．大型跨线钢结构楼房施工技术［Ｊ］．福建建筑， ２０】】（８）：６７—６８． 靠，指挥信号、旗语、手势要求清楚、明了，如发现异 常情况，要及时汇报吊装现场总指挥，以便采取有效 措施。 作者简介：朱胜（１９７１－），男，机械工程师，主要从事机电安装 等方面的研究。 收稿日期：２０１２年Ｏ７月１６日 风速在１０ ｍ／ｓ及以上时，雨天、雾天等恶劣环 境下，严禁吊装作业。在雨天后进行吊装作业之前 和之中，要特别注意检查吊装区域地基的耐力，如有 责任编辑 吕菁 １０Ｏ 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究