厂房钢结构吊装方案

张忠海

中国二冶集团有限公司  内蒙古包头市  014000

一、危大工程概况

   本项目位于包头市九原区工业园区内。本施工方案针对1#厂房1线～83线A～L跨屋面梁安装进行编制。1#厂房共计83榀钢架，分为高、中、低跨，跨度均为42.5米，地面标高为-0.300米。吊装顺序从北向南，吊装构件的摆放及吊车站位和行车路线详见“吊车站位图-4-2”。吊装场地空旷，无邻近物、构筑物、输变电塔杆及线路、通信线路及地下管线。吊车行车路线地基土为原土，承载力验算见附录。

（一）危大工程特点

    （1）本工程钢架跨度较大42.5m。

    （2）本工程刚架屋面梁连接节点为高强螺栓连接，跨度较大，单体构件受外力作用下，容易发生弯曲变形并破坏高强螺栓。

（二）施工平面布置

图-1-4  施工平面布置图

二、编制依据

1、施工图

2、工程所涉及到的主要法律法规、规范、标准和图集

三、施工工艺技术

（一）技术参数

1.在独立基础上用墨线弹好钢架柱脚的中心线，用红色油漆标示且精度误差需控制在3mm以内，避免出现累积误差。

2.复测每个独立基础的标高、轴线间距、锚栓间距，采用全站仪打点记录数据，进行计算复测，明确每个独立基础之间是否存在偏差。钢架安装在混凝土独立基础上时，其独立基础中心对定位轴线的偏差不应大于10mm，每一柱脚的锚栓偏差应控制在2mm。

3.刚架屋面梁安装时，跨中垂直度允许偏差为10mm；在跨度处于30m～60m之间时，侧向弯曲矢高控制在l/1000，且不大于30mm。跨中起拱度在设计未要求情况下，允许偏差为-5～10mm。

4.屋面梁跨度过大，全长达39.5m，受运输限制出厂时需分段处理，单榀分成6段运输至现场，根据出厂编号，现场组装对接，10吨千斤顶进行精调，组装对接误差≤1mm。

5.吊装通道及吊装区域地面承重须满足要求。本项目吊装区域下方无地下室，地面为原土，承载力需要验算是否满足要求。

6.吊装荷载和工作半径参数：两台50吨汽车吊站位于跨中两侧，查50吨汽车吊出杆32.75米，其吊装工作半径在7米范围时的起吊荷载范围为10.2t（详细见50吨汽车吊工作参数表）；

（二）工艺流程

    吊装区域清运垃圾、地面再平整→刚架安装基础清理→独立基础标高中心线复测→构件进场验收→刚架钢柱焊接吊耳→钢柱吊装→钢柱就位、校准及固定→柱脚二次注浆→安装钢架屋面梁整体拼装→验收→钢架屋面梁吊点布置→屋面梁的吊装→屋面梁的就位，校准及固定→安装天窗架→安装下一榀刚架→安装相邻两榀刚架间系杆及支撑→安装下一榀刚架→安装相邻两榀刚架间系杆及支撑→验收

（三）施工方法

1、安装总体思路

拼装及安装顺序从北至南倒退安装各榀钢架，且分成三个单元分别是高、中、低跨，低跨1～22线及53～83线，中跨23～27线，高跨28～52线，即先安装1线，依次1~83线安装，每个单元形成稳定体系后方可后续安装。首榀钢架安装完成后紧接着将第二榀钢架安装到位，然后将两榀之间的侧向支撑、水平支撑全部安装到位，使钢架形成稳定框架结构体系，以此类推。

2、吊装区域清运垃圾、地面再平整、安装基础清理

3、预埋钢板标高及桁架支座中心线尺寸复测

4、构件进场验收

检查验收按《钢结构工程施工质量验收规范》执行。

5、钢架屋面梁地面整体拼装

拼装概况：由于钢架屋面梁平面尺寸及体积较大，跨度42.5米，构件总长40米，自身高度3.2米，屋面梁分6段，用高强螺栓连接，6段全部拉到现场后进行地面垂直拼装后吊装。

拼装技术要求及安全措施

屋面梁42.5米跨,为确保安装质量，减少高空安装节点，加快安装进度,屋面梁采用地面组装后再吊装。

拼装位置位于每跨屋面梁正下方，每段采用高强螺栓连接，拼装检查合适后将高强螺栓施拧完毕。拼装位置及吊车站位图详见“图-4-2”

拼接胎架考虑到单榀屋面梁自身高度，胎架采用型钢，胎架应有足够的强度及稳定性，满足拼装要求。

单榀屋面梁整体拼装完毕，并检查高强螺栓施拧合格后方可进行整体吊装。

图-3-1  拼装位置及吊车站位图

屋面梁与钢柱采用高强螺栓连接后，首先进行初拧，拉设缆风绳防止倾斜，调整垂直度，然后吊装第二榀，采用系杆或檩条固定，随之安装屋面支撑，使之具有稳定的空间结构，之后依次按顺序安装-即依次吊装2轴线、3轴线……。

6、屋面梁及柱子吊点布置

    由于钢架屋面梁安装跨度较大，采用两机抬吊的安装方式。每个吊车采用两点绑扎吊装，绑扎点选择在两端钢架屋面梁的重心点两侧，两端屋面梁重心点距离屋脊处10700mm。为了保证吊装稳定以及避免结构吊装时出现较大变形节点处采用钢丝绳困扎形式，每根吊点一根钢丝绳，吊索与水平面的夹角控制在45°～60°。柱子吊点设置在柱外皮往里反580mm的位置，柱顶端焊接一个吊耳，采用10吨卡环进行吊装。吊装示意图详见“图-3-2”。

图-3-2  单侧吊装示意图

8、起吊

吊车选用

（1）高跨屋面梁，跨度42.5m

，构件重8.9吨。吊点距吊钩约为4m，高跨吊点标高为23.000m，综上所述起重机的起升高度约为27m。选择两台50吨汽车吊实施抬吊吊装工作，主臂出杆32.75m，工作半径7m，额定起重量约2*10.2吨。双机抬吊折减80%后为16.32吨。（起重机吊装核算见方案附录：计算分析书及相关图纸）

（2）中跨屋面梁，跨度42.5m，构件重约7.7吨。吊点距吊钩约为4m，中跨吊点标高为17.5m，综上所述起重机的起升高度约为21.5m。选择两台25吨汽车吊实施抬吊吊装工作，主臂出杆24.8m，工作半径4m，额定起重量约2*8.1吨。双机抬吊折减80%后为12.92吨；

（3）低跨屋面梁，跨度42.5m，构件重约7.2吨。吊点距吊钩约为4m，低跨吊点标高为9.5m，综上所述起重机的起升高度约为13.5m。选择两台25吨汽车吊实施抬吊吊装工作，主臂出杆17.6m，工作半径9m，额定起重量约2*7.75吨。双机抬吊折减80%后为12.4吨；

（4）高跨柱子柱顶标高22m，构件重为8.9吨。选用50吨汽车吊实施吊装，主臂出杆32.75m，工作半径7m，额定起重量约10.2吨。

（5）中跨柱子柱顶标高16.5m，构件重为4.9吨，选用25吨汽车吊实施吊装，主臂出杆24.8m，工作半径6m，额定起重量约8吨。

（6）低跨柱子柱子柱顶标高9.5m，构件重为2.9吨，选用25吨汽车吊实施吊装主臂出杆17.6m，工作半径12m，额定起重量约4.6吨。

（7）屋面系杆及支撑，单重为0.1吨，起重高度为25m，选用25吨汽车吊实施吊装，中长臂伸出32m，工作半径8米，额定起重量约5.3吨。

（8）天窗架吊装，单重为460kg，起脊处标高26.6m，选用25吨汽车吊实施吊装主臂出杆32m，工作半径5.5m，额定起重量约6吨。

吊点绑扎

吊点放在两端屋面梁重心点两侧，每个吊车两个吊点，共计4个吊点，重心两侧对称布置。构件绑扎完毕后，在吊装指挥人员的指挥下进行构件的试吊，试吊时间为1～2分钟，试吊时起吊高度以构件离地不超过300mm为准。当发现吊点不合适或者卡环连接不牢靠时应马上停止吊装，进行重绑扎后才能再次试吊。确认构件不会发生倾覆后在指挥人员的指挥下再行起吊就位作业。

主控环节详见“表-3-1”

                 吊装主控环节控制明细表               表-3-1

序号	项目	吊装条件	备注
1	吊车站位	吊车站位需与站位图相同	场地平整
2	屋面梁就位与主臂距离	已放样	见方案附录
3	钩头	钩头选用承载50t	自重1.2t，长度0.9m
4	吊装钢丝绳（6*19+1）	选用φ≥34mm=4根	净长7m=2根；7.5m两根具体选用见方案附录
5	卡环	8t、10t	8t=4个；10t=2个

4.钢柱柱脚二次灌浆，混凝土达到强度后，方可吊装屋面梁。

9、就位、校正及固定

钢屋面梁由两台50吨汽车吊抬吊到安装位置，两端提升到柱头连接的位置，调整到预定高度后，连接固定。柱子由一台50吨汽车吊安装到位，调整到预定高度后，连接固定。

10、摘钩

（1）钢柱吊装就位后，调整标高及垂直度，设置揽风绳，钢柱稳定后，在进行摘钩工作，采用圆钢制作的爬梯或穿攀爬的铁鞋上到柱顶摘钩，作业人员佩戴安全帽及安全带，安全带挂在临时焊接的挂钩上。

（2）屋面梁吊装就位后，调整到预定高度，与钢柱连接固定，形成稳定体系后方可摘钩，摘钩方法及安全措施同钢柱安装，采用钢爬梯的形式，爬到吊点处摘钩，作业人员须佩戴安全帽及安全带，安全带挂在临时焊接的挂钩上。

11、吊装过程基本要求

1.起吊荷载数据；本施工区分段屋面梁单体起吊长度39.5米，屋面梁单体最重8900kg。

2.双机抬吊安全要求：

（1）选用性能稳定的起重机。

（2）根据起重机能力，对起吊点进行荷载分配。

（3）各起重机的荷载不宜超过其相应最大起重能力的80%。

（4）在操作过程中，要互相配合，动作协调，吊装指挥严格把控吊车负荷情况，以防荷载分布不均，一台起重机失重而使另一台起重机超载，造成安全事故。

3.吊车出臂长度和起重荷载：安装高度最高点为22.000m，吊钩挂绳受力后距梁面3.6米，50吨吊车出臂32.75米，工作幅度7米，可吊荷载10.2吨，能够满足安装高度和吊绳长度相加之和，并留有2米的吊钩调整距离和安全距离，2车在最大工作幅度吊荷载之和为20.4吨，安全荷载为70%=14.28吨，屋面梁重量为8.9吨。

4.双车抬吊准备：将2台吊车停车站位到各车的吊点中心和安全负荷工作半径区，50吨吊车出吊臂32.75米后松绳挂钩，绑扎点必须用轮胎皮保护构件和吊绳，挂钩处吊绳加卸扣，在钢架梁2端系挂40米长缆风绳，缆风绳头朝吊车方向，绑扎挂绳完毕，由吊装指挥检查绑扎点、卸扣连接处、挂钩处、轮胎皮包裹防护点是否连接稳固，然后调整吊臂仰角的提前量，然后各车负荷，50吨负荷4450kg，吊车各车荷载由车载电脑显示，然后听吊装指挥信号同时起升高度300mm试吊，由吊装指挥和安全员检查；吊车负荷、支腿稳固、吊绳负荷、卸扣负荷等，无异常后在向前方变幅跨越安装点1.5米试吊，由吊装指挥和安全员检查；吊车负荷、支腿稳固、吊绳负荷、卸扣负荷等，试吊静止时间为5～10分钟，检查无异常后双车开始起升作业。 

5.屋面梁吊装时，首先从拼装位置缓慢起吊，超过就位标高500mm后，使用拖拉绳控制桁架两端摆动幅度。

四、计算书及相关图纸

大型钢结构吊装的计算依据《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ 276-2012、《钢结构结构施工质量验收规范》(GB50205-2020)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)、五金手册等规范编制。

（一）起重机吊装性能核算

1.最大吊装计算重量

Q= K×（Q1+Q2+Q3）

说明：K:动载系数：软索中吊装时取k=1.1;Q1为构件重量，Q1=8900Kg；Q2为吊索及卡环重量，Q2=500Kg；Q3=1200kg

则最大吊装计算重量Q=1.1×（8900+500+1200）=11660Kg

2.起重高度

起吊：H1=柱头连接高度+安装间隙+绑扎点到构件吊起后底面距离+吊索高度（自绑扎点到吊钩距离）=(22m+0.45m)+0.5+0.3m+4.6m=27.85m

3.起吊作业半径

采用双机抬吊，作业半径R=7m。

4.汽车吊起重性能参数表，详见《25t及50t汽车吊起重机性能表》

综上所述，50吨吊车出臂32.75米，工作幅度7米，可吊荷载10.2吨，能够满足安装高度和吊绳长度相加之和，并留有2米的吊钩调整距离和安全距离，两车在最大工作幅度吊荷载之和为20.4吨，安全荷载为80%=16.32吨，最重屋面梁重量为8.9吨，能够满足吊装要求。

（二）吊索、吊具选择及计算

吊索选用及计算

1.钢丝绳采用交互捻钢丝绳，避免吊装作业时扭结和旋转，钢桁架采用双机抬吊，每台吊车两点绑扎。    

2.钢丝绳允许拉力按下列公式计算： 

式中:  ；

；

；

;  

3、根据最大吊重和水平夹角,捆绑采用两根（6×19+1）钢丝绳，最大起重重量Q=11660kg，水平夹角控制在50°，单根钢丝绳承载力为P2,。由于则 ,详见“表-12-4”，选用直径Φ37mm，公称抗拉强度为1400N/mm2，钢丝破断拉力总和为721KN，满足吊装要求。吊点大样图详见《6*19钢丝绳的主要规格及荷重性能表》

卡环验算

吊点处采用捆绑式连接，使用2个8吨卡环，单个承载拉力,查询常用卡环规格及安全荷重,8吨卡环销轴直径为Φ50mm，利用近似公式，即容许荷载为93750N,大于实际承载拉力，满足吊装要求。        

（三）吊耳强度及焊缝计算

吊耳强度及焊缝计算详见“表-4-3”。

                 吊耳强度及焊缝计算表                表-4-3

名称	符号	数值	单位
1.吊耳设计计算
1.1吊耳设计额定承重量P	(Q1+Q2)/2	5324	Kg
1.2吊耳参数

                 吊耳强度及焊缝计算表                表-4-3续

名称	符号	数值	单位
（1）吊耳外径R		120	mm
（2）吊耳孔D		60	mm
（3）补强板外径D1		0	mm
（4）吊耳板厚度S		20	mm
（5）吊耳板厚度S1		0	mm
（6）吊耳板总厚度∑S		20	mm
（7）吊耳中心高L		120	mm
（8）吊耳宽A		400	mm
（9）吊耳板材质：Q235-B
（10）吊耳板许用拉应力[σ]	[σ]=σs/1.5	150	MPa
（11）吊耳板许用剪应力[τ]		86.6	MPa
（12）角焊缝系数φa		0.7
（13）综合影响系数K		1.375
1.3吊耳计算：
（1）吊耳竖向载荷FV	FV=P×9.8×K	71741	N
（2）吊索与水平面夹角α		45	°
（3）吊耳横向载荷FH	FH=FV/tanα	71741	N
（4）吊绳纵向载荷FL	FL=FV/sinα	101457	N
（5）经向弯矩M	M=FH×L	8608920	N·mm
（6）吊索方向的最大拉应力σL	σL=FL/[(2R-D)S]	28.1	MPa
结论：满足要求	σL＜[σ]
（7）吊索方向的最大剪应力τL	τL=σL	28.1	MPa

              吊耳强度及焊缝计算表                表-4-3续

名称	符号	数值	单位
结论：满足要求	τL＜[τ]
（8）销孔壁承压应力σC	σc=FL/(D×S]	84.5	MPa
销孔拉板的承压许用应力[σC]	[σC]=1.4[σ]	210	MPa
结论：满足要求	σC＜[σC]
1.4吊耳板角焊缝应力校核
（1）吊耳竖向载荷FV		71741	N
（2）吊耳横向载荷FH		71741	N
（3）角焊缝角高hf		10	mm
（4）角焊缝计算厚度he		7	mm
（5）角焊缝计算长度LW		780	mm
（6）角焊缝计算面积S		5460	mm2
（7）Q235-B钢板角焊缝的强度设计值		140	MPa
（8）角焊缝的拉应力σf：	σf=FV/S	13.13	MPa
（9）正面角焊缝强度设计值的增大系数	βf	1
结论：满足要求	σf＜=140		MPa
（10）角焊缝剪应力τf：	τf=FH/S	13.13	MPa
结论：满足要求	=140		MPa
所以，吊耳角焊缝强度满足要求。

（四）地基承载力验算

地基承载力验算，取值为整个钢架体系最重构件，钢柱最重的为8.9吨，屋面梁最重的也是8.9吨。吊车选用50吨汽车，自重约40.2吨，沟头自重1.2吨。钢丝绳自重71kg。吊车支腿下垫道木面积约为0.576m

2.

吊装构件最大自重约为8900+40200+1200+71=50371kg

50371÷1.152=43.7t/m2

现场地表土为耕地，地基承载力达不到要求，须对地表土反复碾压，铺设石子以达到承载力的要求方可施工。

施工方案/ 1