大跨度鋼梁吊裝施工方案

大跨度鋼梁吊裝實例南通**集團股份有限公司**、**二00九年十二月二十日大跨度鋼梁吊裝實例**、**南通**集團股份有限公司摘要：鋼結構工程吊裝工程是一個特別復雜又危險的工程，尤其本工程是三面環(huán)山，無法使用大型吊車，只能靠人工機械式吊裝。為此施工準備、施工方案的選擇以及構件的拼裝與焊接尤為重要。因此本文以一個大跨度鋼梁吊裝工程為例，介紹一下實際施工中的難點和經驗。關鍵詞：鋼結構吊裝鋼梁人字拔桿平移1、前言近年來，隨著城市建設的發(fā)展和高層建筑的增多，鋼結構以其強度高、結構尺寸小、自重輕、施工速度快，抗震性能好及工業(yè)化程度高的特點在我國發(fā)展十分迅速。北京奧運會主會場“鳥巢”可以說是我國鋼結構施工迅速發(fā)展的一個標志。一航（北京）客戶服務基地技術培訓中心工程是由南通**集團股份有限公司總承包的公共建筑。其屋面也采用了大跨度鋼梁加大型屋面板的屋面結構。本文僅以大跨度鋼梁吊裝為例，介紹一下實際施工中的難點和經驗。2、工程概況一航（北京）客戶服務基地技術培訓中心工程坐落于北京云湖度假村西北側，依山而建，地上四層，建筑高度為20m，主體結構采用框架結構。四層屋面采用鋼梁加大型屋面板結構，跨度22米，梁高1.8米，單件重量約為20t。由于三面環(huán)山，大型吊車無法靠近，僅能依靠建筑物南側的塔吊配合吊裝。所以在方案選擇上受限條件較多，特別是最后一榀大梁不能一次吊裝到位，構件必須在墊梁上平移后才能就位。3、吊裝方案的選擇：根據(jù)設計圖紙、構件特點和現(xiàn)場施工條件，我們采取鋼梁場外制作，現(xiàn)場拼接，然后用“人字拔桿”吊裝的方案進行施工。4、施工過程4.1施工工藝流程：施工準備→構件運輸→吊裝至3層樓面→水平運輸→就位→拼裝→焊接→人字拔桿吊裝4.2施工準備（一）、施工現(xiàn)場準備1、施工技術人員熟悉圖紙。2、編制專項施工方案，并經專家組論證通過。3、組織施工工具、機械進場和維修、維護和清點工作。4、組織構件、材料進廠清點以及先期的加工、配制工作。5、對建筑物進行復測，以確保軸線位置的準確。6、保證現(xiàn)場施工道路通暢，合理布置施工組合場地，并做好排水設施。7、施工用電源引至施工場地，做好接地保護設施，保證夜間施工照明充足。8、施工前施工人員必須經項目主管部門安全交底，合格后方可上崗。特殊工種必須有上級主管部門的培訓合格證持證上崗。9、組織對施工人員進行施工前安全技術交底。（二）、施工機具準備1、50噸汽車吊一臺,用于將鋼梁吊裝到三層樓面；2、自制“人字拔桿”配合手拉葫蘆，用于將鋼梁吊裝到位進行吊裝。3、電焊機、測量儀器、鋼絲繩、卸扣、千斤頂、氣焊設備、磨光機等。4.3構件運輸由于場地狹小，22米跨梁按照設計分為3段，單件最大重量6.7噸，場外加工成型，用50噸吊車吊到三層樓面，吊裝高度為12m。構件在樓層中水平運輸采用四只6~8噸運輸車及卷揚機或手拉葫蘆分別運送到吊裝位置進行組裝拼裝。4.4構件拼裝屋架大梁拼裝采用立拼，即將運至拼裝點的大梁用龍門架及手拉葫蘆豎起在大梁軸線附近，然后用高強螺栓將相鄰二榀梁固定。當調整之后用co2氣體保護焊焊接上下翼緣。（一）、構件的拼裝1、鋼構件安裝前，應清除飛邊、毛刺等，摩擦面應保持干燥、整潔，不得在雨中作業(yè)。2、在工廠處理的構件摩擦面，安裝前應復驗其抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝。在現(xiàn)場處理的構件摩擦面，抗滑移系數(shù)應按《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50205-2002中相應要求進行，并應符合圖紙的要求。3、施工前，應按《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術條件》（GB/T1231-1991）的要求進行相關試驗。高強度大六角頭螺栓連接副應按出廠批號復驗扭距系數(shù)，其平均值和標準偏差應符合圖紙要求，若圖紙無要求時，起平均值應在0.11~0.15范圍內，標準差應小于或等于0.01。復驗數(shù)據(jù)應做為施擰的主要參數(shù)。4、安裝高強度螺栓時，螺栓應能自由穿入孔內，如遇螺栓不能自由穿入栓孔時，不得強行將螺栓打入，而應用鉸刀進行修孔，修整后孔的最大直徑應符合圖紙要求，不得用氣割擴孔。修孔后應用砂輪機清除孔邊毛刺，并將砂輪屑清掃干凈。5、高強度螺栓擰緊的順序，宜從螺栓群中間順序向外側進行擰緊，并應在當天全部終擰完畢。施擰時，不得采用沖擊擰緊和間斷擰緊。6、高強度螺栓的擰緊分初擰、復擰依次進行。擰緊時應采用扭距扳手，初擰扭距應由試驗確定，一般為終擰扭距的50%，復擰扭距應與初擰扭距相同。7、高強度螺栓施擰按規(guī)定執(zhí)行。采用的扭距扳手在每班作業(yè)前后均應進行校正，其扭距誤差為使用扭距的±5%；檢查扭距扳手必須標定，其扭距誤差不得大于使用扭距的±3%，且應進行扭距抽查。8、高強度螺栓擰緊后的檢查應設專職人員負責，并應在終擰1h以后、24h以內完成扭距檢查。采用松扣、回扣法檢查，先在螺栓與螺母上做標記，然后將螺母退回30°，再用檢查扭距扳手把螺母重新擰至原來位置測定扭距，該值不小于規(guī)定值的10%時為合格。經過檢查的螺栓，其不合格者不得超過抽驗總數(shù)的20%，如超過此值，應繼續(xù)抽檢，直至累計總數(shù)80%的合格率為止。然后對欠擰者補擰，超擰者更換螺栓后重新補擰。9、終擰檢查合格的螺栓，應作出規(guī)定的標記，并在螺栓、螺母、墊圈的外露部分立即涂上油漆。10、在分段預拼裝時，當連接板、填板安裝后，在拼裝高強度螺栓連接試擰前應檢查各層鋼板之間的空隙在1mm之內，方可進行下一步工序。當其空隙超過3mm時，應以填板進行調整。當其空隙1mm<△<3mm時,則應將厚板一側以1:20的坡度打磨，使其空隙應小于0.5mm.11、在安裝螺栓試擰后，檢查連接處個板層之間的空隙。其密貼要求為：以插片插入板邊緣深度20mm，起空隙應小于0.2mm可視為密貼；上述深度內的空隙0.2<△<0.3mm的長度和數(shù)量不得超過螺栓連接板邊長的10%；上述深度內空隙0.3mm<△<1mm的長度數(shù)量，不得超過螺栓連接板邊長的5%。（二）、構件的焊接1、每個構件安裝完畢后，進行鋼梁的焊接。焊接前，應逐一復測檢查各部位的標高，坐標位置，拱度及坡度等，然后焊接。焊工應具備相應的焊工資格證書，持證上崗。2、施焊前應在焊縫各30~50㎜范圍內除銹。清除毛刺、污垢、涂料等，并用鋼絲輪對焊縫進行打磨處理。3、工作件表面潮濕（相對濕度大于85%）以及有雨水、大風時，一般不宜進行環(huán)境作業(yè)。設置必要的防風、雨檔板、遮柵等有效措施，才能施焊。4、采用CO2氣體保護焊進行焊接時，確保CO2氣體的純度并做好防風、防雨罩，否則不允許施焊。5、構件定位后，不準隨意在鋼梁上引?。徊粶试阡摿荷先我夂附邮┕び门R時附件；不準任意在鋼梁各部位上敲打。因施工需要必須切割的工藝孔由技術部門出圖，并經設計認可。待施工結束后予以封焊。6、各類臨時加強、吊馬等，在鋼梁吊裝定位結束后予以割除。切割一般分兩次進行，第一次切割作為預熱用，第二次完全切割，砂輪打磨，切割時不得損傷構件。7、構件焊接完畢后，檢測各項指標并作焊縫探傷，出具檢驗報告。4.5“人字拔桿”吊裝構件拼接焊接檢測完畢后即等待吊裝。由于該工程三面環(huán)山、吊車無法達到指定的施工現(xiàn)場，為此吊裝采用兩個人字拔桿分別放置大梁兩端進行吊裝。1、人字拔桿的設計人字拔桿由木制和鋼管兩種，根據(jù)本工程屋架重量：17.6噸、手拉葫蘆重量為350kg、吊索及滑車和卡環(huán)重量為50kg。為此作用于兩邊人字拔桿的總重量為：18t，計算如下：大梁重量：17.6×103Kg手拉葫蘆重量：350Kg吊索及滑車和卡環(huán)的重量：50Kg總重量為：18×103Kg兩邊人字拔桿分別承受的重量為：9×103Kg所以人字拔桿選用ф325×10的鋼管，根據(jù)≤建筑工程施工手冊≥查得該拔桿高度在16m時的最大起重量為20t，荷載滿足吊裝要求。人字拔桿現(xiàn)場固定，如下圖所示（圖一）圖一2、吊索及卡環(huán)選擇（1）吊索選擇：吊索是吊裝中的主要繩索。它的強度、彈性及韌性、耐磨性和抗沖擊性，直接影響吊裝安全。為此構件荷載選用合適的吊索是吊裝工程的關鍵。單榀梁重量為17.6噸，單面為8.8噸。根據(jù)≤建筑工程施工手冊≥查得：人工吊裝工程手動起重設備：安全系數(shù)：4.5。換算系數(shù)：0.82鋼絲繩的允許拉力計算公式：【Fg】=aFg/k式中：【Fg】：鋼絲繩的允許拉力（KN）a:換算系數(shù)K:鋼絲繩的安全系數(shù)根據(jù)鋼絲繩的最大破斷拉力，選用6×37+1×20的鋼絲繩能滿足要求。（2）卡環(huán)選擇：查表該工程卡環(huán)采用u型，17.5卡環(huán)能滿足要求。3、纜風繩的選擇：根據(jù)現(xiàn)場施工條件及構件的吊裝角度，該工程纜風繩采用6*18+1×11的鋼絲繩，拉繩設置在靠近梁端的柱子上。4捯鏈的選擇：根據(jù)構件的起吊重量8.8噸，該工程倒鏈（手拉葫蘆）選每邊用一只20噸捯鏈作為構件的提升設備，能夠滿足施工要求。5構件吊裝：構件吊裝一般以平吊為主，當?shù)跹b大梁時進行斜吊，即用人字架靠在柱端，攬風繩固定在鄰近的柱子上，然后在梁的一端拉動手拉葫蘆，使其與地面形成一定角度后再拉起另一端葫蘆，然后兩邊同時拉動葫蘆，當?shù)投诉_到起吊高度后松動手拉葫蘆，使其對準軸線慢慢落下，直至完全固定為止。吊裝步驟：兩端同時受力，將一端慢慢向上拉起至一定高度，使大梁進入兩柱之間，見圖二：圖二兩端同時向上拉起，使先拉的一端梁高過女兒墻頂，見圖三：圖三（3）高過女兒墻之后一端不動，將梁另一端繼續(xù)向上升起至柱頂，大梁就位，見圖四：圖四高過女兒墻一端慢慢回落，這樣兩端就順利就位，吊裝完成。6、人字拔桿的組裝與位移：人字拔桿的組裝與位移采用塔吊配合進行。即在塔吊允許范圍內采用塔吊直接吊裝進行就位，在塔吊起吊范圍外采用分片組裝進行就位，即將人字拔桿分割成兩部分，中間用法蘭連接，在吊裝的時候先吊下半部分到指定位置，然后吊上半部分，使得上半部分與下半部分對接，然后在法蘭片上用高強螺栓連接起來，從而達到人字拔桿移動的目的，方便進行鋼梁的吊裝。在最后一榀梁吊裝時，由于人字拔桿支撐不能到達指定位置需要將鋼梁吊至混凝土現(xiàn)澆大梁上然后再將鋼梁進行水平滑移，滑移方法如下：在混凝土梁上墊一塊鋼板，鋼板上放置坦克運輸車，將鋼梁放置在坦克運輸車上，同時用手拉葫蘆將鋼梁與前一榀鋼梁固定，一邊松動手拉葫蘆，一邊將梁向前滑移，每次滑移3-5cm，同時在混凝土梁端增設擋板，以防鋼梁沖出梁端，就這樣逐步的滑移，直到滑到柱端，將鋼梁固定在柱端即可。在滑移過程中，鋼梁南北方向在兩邊1/3位置設置攬風繩防止鋼梁在滑移過程中產生晃動?；频轿缓?，用千斤頂側向把鋼梁頂住，取出坦克運輸車，然后慢慢松動千斤頂，將鋼梁緩緩放下固定在柱端即完成吊裝工作。5、人字拔桿鋼管的驗算5.1驗算鋼管的撓度、求上端連接件對左側鋼管的彎矩：連接兩鋼管的上端連接件的質量為m=8.8×103kg；它的重量G1=mg=8.8×103kg×9.8×103kg/m3=86.24KN。為計算簡便簡化如圖1；由于構件對稱，兩邊受力狀態(tài)一樣，故取左邊一根鋼管進行受力分析;由于構件對稱，左側鋼管的軸力為N1=G/2=43.12KN,左側鋼管軸力的水平分力為N2=43.12KN×sin15=11.16KN。左側鋼管長L0=12m，左側鋼管的水平分力N2對鋼管中心點的垂直距離為L1=(12m×sin85)/2=5.98m，最后左邊鋼管的水平分力N2對鋼管中心點的彎矩為M1=N2×L=11.16KN×5.98m=66.74KN·M、求左側鋼管的自重對自生的彎矩：已知鋼管外徑為D=325mm=0.325m，壁厚為d=10mm=0.01m，則鋼管的外半徑R1=D/2=0.1625m，鋼管的內半徑R2=R1－0.01m=0.1625m－0.01m=0.1525m.。已知鋼管長L2=12m，鋼管密度ρ=7.85×103kg/m3，則左側鋼管圓形斷面的凈面積s=π×（R1）2－π×（R2）2=.π×（0.1625m）2－π×（0.1525m）2=0.009m2，它的體積V=s×L0=0.009m2×12m=0.108m3，則左側鋼管的重量m=ρv=7.85×103kg/m3×0.108m3=847.8kg，左側鋼管由自重產生的自重G=mg=847.8kg×9.8×103kg/m3=8.3KN，自重G轉化成均布線荷載q=G/L=8.3KN/12m=0.692KN/m,均布線荷載產生的彎矩M2=(1/8)qL2=(1/8)×0.692KN/m×12m2=12.456KN·M。、求左側鋼管軸力N1的水平分力N2對鋼管產生的撓度ωmax1：已知人字鋼管為Q345，則它的彈性模量E=206000N/mm2，根據(jù)≤建筑施工手冊≥里的常用結構計算里的表2-1-2結構靜力計算表得：ωmax1=FL3/3EI=(11.16×103×12×103)/(3×206000×0.00012287×1012)=0.0000018mm。、求鋼管自重對鋼管引起的撓度ωmax2：鋼管自重引起的均布線荷載為q=0.692KN/m，根據(jù)≤建筑施工手冊≥里的常用結構計算里的表結構靜力計算表（2-1-2）得，ωmax2=5qL4/384EI={5×(8.3/12)×124}/(384×206000×0.00012287×1012)=7.378mm5.1.5、求左側鋼管軸力N1的水平分力N2及鋼管自重對鋼管產生的總撓度ω總：ω總=ωmax1+ωmax2=0.0000018mm+7.378mm=7.378mm。根據(jù)≤建筑施工手冊≥里的常用結構計算里的鋼結構計算里的表受彎構件撓度允許值（2-83）得，鋼結構吊裝的允許值[ω允許]=L/400=12m/400=12000mm/400=30m