大跨度鋼梁吊裝實(shí)例南通**集團(tuán)股份有限公司**、**二00九年十二月二十日大跨度鋼梁吊裝實(shí)例**、**南通**集團(tuán)股份有限公司摘要：鋼結(jié)構(gòu)工程吊裝工程是一個(gè)特別復(fù)雜又危險(xiǎn)的工程，尤其本工程是三面環(huán)山，無(wú)法使用大型吊車(chē)，只能靠人工機(jī)械式吊裝。為此施工準(zhǔn)備、施工方案的選擇以及構(gòu)件的拼裝與焊接尤為重要。因此本文以一個(gè)大跨度鋼梁吊裝工程為例，介紹一下實(shí)際施工中的難點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)吊裝鋼梁人字拔桿平移1、前言近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的發(fā)展和高層建筑的增多，鋼結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)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(diǎn)在我國(guó)發(fā)展十分迅速。北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”可以說(shuō)是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工迅速發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志。一航（北京）客戶(hù)服務(wù)基地技術(shù)培訓(xùn)中心工程是由南通**集團(tuán)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(jié)構(gòu)。本文僅以大跨度鋼梁吊裝為例，介紹一下實(shí)際施工中的難點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)。2、工程概況一航（北京）客戶(hù)服務(wù)基地技術(shù)培訓(xùn)中心工程坐落于北京云湖度假村西北側(cè)，依山而建，地上四層，建筑高度為20m，主體結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)。四層屋面采用鋼梁加大型屋面板結(jié)構(gòu)，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(chē)無(wú)法靠近，僅能依靠建筑物南側(cè)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(gòu)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(shè)計(jì)圖紙、構(gòu)件特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，我們采取鋼梁場(chǎng)外制作，現(xiàn)場(chǎng)拼接，然后用“人字拔桿”吊裝的方案進(jìn)行施工。4、施工過(guò)程4.1施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→構(gòu)件運(yùn)輸→吊裝至3層樓面→水平運(yùn)輸→就位→拼裝→焊接→人字拔桿吊裝4.2施工準(zhǔn)備（一）、施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備1、施工技術(shù)人員熟悉圖紙。2、編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并經(jīng)專(zhuān)家組論證通過(guò)。3、組織施工工具、機(jī)械進(jìn)場(chǎng)和維修、維護(hù)和清點(diǎn)工作。4、組織構(gòu)件、材料進(jìn)廠清點(diǎn)以及先期的加工、配制工作。5、對(duì)建筑物進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保軸線位置的準(zhǔn)確。6、保證現(xiàn)場(chǎng)施工道路通暢，合理布置施工組合場(chǎng)地，并做好排水設(shè)施。7、施工用電源引至施工場(chǎng)地，做好接地保護(hù)設(shè)施，保證夜間施工照明充足。8、施工前施工人員必須經(jīng)項(xiàng)目主管部門(mén)安全交底，合格后方可上崗。特殊工種必須有上級(jí)主管部門(mén)的培訓(xùn)合格證持證上崗。9、組織對(duì)施工人員進(jìn)行施工前安全技術(shù)交底。（二）、施工機(jī)具準(zhǔn)備1、50噸汽車(chē)吊一臺(tái),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(jìn)行吊裝。3、電焊機(jī)、測(cè)量?jī)x器、鋼絲繩、卸扣、千斤頂、氣焊設(shè)備、磨光機(jī)等。4.3構(gòu)件運(yùn)輸由于場(chǎng)地狹小，22米跨梁按照設(shè)計(jì)分為3段，單件最大重量6.7噸，場(chǎng)外加工成型，用50噸吊車(chē)吊到三層樓面，吊裝高度為12m。構(gòu)件在樓層中水平運(yùn)輸采用四只6~8噸運(yùn)輸車(chē)及卷?yè)P(yáng)機(jī)或手拉葫蘆分別運(yùn)送到吊裝位置進(jìn)行組裝拼裝。4.4構(gòu)件拼裝屋架大梁拼裝采用立拼，即將運(yùn)至拼裝點(diǎn)的大梁用龍門(mén)架及手拉葫蘆豎起在大梁軸線附近，然后用高強(qiáng)螺栓將相鄰二榀梁固定。當(dāng)調(diào)整之后用co2氣體保護(hù)焊焊接上下翼緣。（一）、構(gòu)件的拼裝1、鋼構(gòu)件安裝前，應(yīng)清除飛邊、毛刺等，摩擦面應(yīng)保持干燥、整潔，不得在雨中作業(yè)。2、在工廠處理的構(gòu)件摩擦面，安裝前應(yīng)復(fù)驗(yàn)其抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝。在現(xiàn)場(chǎng)處理的構(gòu)件摩擦面，抗滑移系數(shù)應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2002中相應(yīng)要求進(jìn)行，并應(yīng)符合圖紙的要求。3、施工前，應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術(shù)條件》（GB/T1231-1991）的要求進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副應(yīng)按出廠批號(hào)復(fù)驗(yàn)扭距系數(shù)，其平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)符合圖紙要求，若圖紙無(wú)要求時(shí)，起平均值應(yīng)在0.11~0.15范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于或等于0.01。復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)做為施擰的主要參數(shù)。4、安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)，螺栓應(yīng)能自由穿入孔內(nèi)，如遇螺栓不能自由穿入栓孔時(shí)，不得強(qiáng)行將螺栓打入，而應(yīng)用鉸刀進(jìn)行修孔，修整后孔的最大直徑應(yīng)符合圖紙要求，不得用氣割擴(kuò)孔。修孔后應(yīng)用砂輪機(jī)清除孔邊毛刺，并將砂輪屑清掃干凈。5、高強(qiáng)度螺栓擰緊的順序，宜從螺栓群中間順序向外側(cè)進(jìn)行擰緊，并應(yīng)在當(dāng)天全部終擰完畢。施擰時(shí)，不得采用沖擊擰緊和間斷擰緊。6、高強(qiáng)度螺栓的擰緊分初擰、復(fù)擰依次進(jìn)行。擰緊時(shí)應(yīng)采用扭距扳手，初擰扭距應(yīng)由試驗(yàn)確定，一般為終擰扭距的50%，復(fù)擰扭距應(yīng)與初擰扭距相同。7、高強(qiáng)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(yīng)進(jìn)行校正，其扭距誤差為使用扭距的±5%；檢查扭距扳手必須標(biāo)定，其扭距誤差不得大于使用扭距的±3%，且應(yīng)進(jìn)行扭距抽查。8、高強(qiáng)度螺栓擰緊后的檢查應(yīng)設(shè)專(zhuān)職人員負(fù)責(zé)，并應(yīng)在終擰1h以后、24h以?xún)?nèi)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(biāo)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(lái)位置測(cè)定扭距，該值不小于規(guī)定值的10%時(shí)為合格。經(jīng)過(guò)檢查的螺栓，其不合格者不得超過(guò)抽驗(yàn)總數(shù)的20%，如超過(guò)此值，應(yīng)繼續(xù)抽檢，直至累計(jì)總數(shù)80%的合格率為止。然后對(duì)欠擰者補(bǔ)擰，超擰者更換螺栓后重新補(bǔ)擰。9、終擰檢查合格的螺栓，應(yīng)作出規(guī)定的標(biāo)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(yù)拼裝時(shí)，當(dāng)連接板、填板安裝后，在拼裝高強(qiáng)度螺栓連接試擰前應(yīng)檢查各層鋼板之間的空隙在1mm之內(nèi)，方可進(jìn)行下一步工序。當(dāng)其空隙超過(guò)3mm時(shí)，應(yīng)以填板進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)其空隙1mm<△<3mm時(shí),則應(yīng)將厚板一側(cè)以1:20的坡度打磨，使其空隙應(yīng)小于0.5mm.11、在安裝螺栓試擰后，檢查連接處個(gè)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(yīng)小于0.2mm可視為密貼；上述深度內(nèi)的空隙0.2<△<0.3mm的長(zhǎng)度和數(shù)量不得超過(guò)螺栓連接板邊長(zhǎng)的10%；上述深度內(nèi)空隙0.3mm<△<1mm的長(zhǎng)度數(shù)量，不得超過(guò)螺栓連接板邊長(zhǎng)的5%。（二）、構(gòu)件的焊接1、每個(gè)構(gòu)件安裝完畢后，進(jìn)行鋼梁的焊接。焊接前，應(yīng)逐一復(fù)測(cè)檢查各部位的標(biāo)高，坐標(biāo)位置，拱度及坡度等，然后焊接。焊工應(yīng)具備相應(yīng)的焊工資格證書(shū)，持證上崗。2、施焊前應(yīng)在焊縫各30~50㎜范圍內(nèi)除銹。清除毛刺、污垢、涂料等，并用鋼絲輪對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理。3、工作件表面潮濕（相對(duì)濕度大于85%）以及有雨水、大風(fēng)時(shí)，一般不宜進(jìn)行環(huán)境作業(yè)。設(shè)置必要的防風(fēng)、雨檔板、遮柵等有效措施，才能施焊。4、采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接時(shí)，確保CO2氣體的純度并做好防風(fēng)、防雨罩，否則不允許施焊。5、構(gòu)件定位后，不準(zhǔn)隨意在鋼梁上引弧；不準(zhǔn)在鋼梁上任意焊接施工用臨時(shí)附件；不準(zhǔn)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(shù)部門(mén)出圖，并經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可。待施工結(jié)束后予以封焊。6、各類(lèi)臨時(shí)加強(qiáng)、吊馬等，在鋼梁吊裝定位結(jié)束后予以割除。切割一般分兩次進(jìn)行，第一次切割作為預(yù)熱用，第二次完全切割，砂輪打磨，切割時(shí)不得損傷構(gòu)件。7、構(gòu)件焊接完畢后，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)并作焊縫探傷，出具檢驗(yàn)報(bào)告。4.5“人字拔桿”吊裝構(gòu)件拼接焊接檢測(cè)完畢后即等待吊裝。由于該工程三面環(huán)山、吊車(chē)無(wú)法達(dá)到指定的施工現(xiàn)場(chǎng)，為此吊裝采用兩個(gè)人字拔桿分別放置大梁兩端進(jìn)行吊裝。1、人字拔桿的設(shè)計(jì)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(chē)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(jì)算如下：大梁重量：17.6×103Kg手拉葫蘆重量：350Kg吊索及滑車(chē)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(cè)≥查得該拔桿高度在16m時(shí)的最大起重量為20t，荷載滿足吊裝要求。人字拔桿現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)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(gòu)件荷載選用合適的吊索是吊裝工程的關(guān)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(cè)≥查得：人工吊裝工程手動(dòng)起重設(shè)備：安全系數(shù)：4.5。換算系數(shù)：0.82鋼絲繩的允許拉力計(jì)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(fēng)繩的選擇：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及構(gòu)件的吊裝角度，該工程纜風(fēng)繩采用6*18+1×11的鋼絲繩，拉繩設(shè)置在靠近梁端的柱子上。4捯鏈的選擇：根據(jù)構(gòu)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(gòu)件的提升設(shè)備，能夠滿足施工要求。5構(gòu)件吊裝：構(gòu)件吊裝一般以平吊為主，當(dāng)?shù)跹b大梁時(shí)進(jìn)行斜吊，即用人字架靠在柱端，攬風(fēng)繩固定在鄰近的柱子上，然后在梁的一端拉動(dòng)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(shí)拉動(dòng)葫蘆，當(dāng)?shù)投诉_(dá)到起吊高度后松動(dòng)手拉葫蘆，使其對(duì)準(zhǔn)軸線慢慢落下，直至完全固定為止。吊裝步驟：兩端同時(shí)受力，將一端慢慢向上拉起至一定高度，使大梁進(jìn)入兩柱之間，見(jiàn)圖二：圖二兩端同時(shí)向上拉起，使先拉的一端梁高過(guò)女兒墻頂，見(jiàn)圖三：圖三（3）高過(guò)女兒墻之后一端不動(dòng)，將梁另一端繼續(xù)向上升起至柱頂，大梁就位，見(jiàn)圖四：圖四高過(guò)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(jìn)行。即在塔吊允許范圍內(nèi)采用塔吊直接吊裝進(jìn)行就位，在塔吊起吊范圍外采用分片組裝進(jìn)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(shí)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(duì)接，然后在法蘭片上用高強(qiáng)螺栓連接起來(lái)，從而達(dá)到人字拔桿移動(dòng)的目的，方便進(jìn)行鋼梁的吊裝。在最后一榀梁吊裝時(shí)，由于人字拔桿支撐不能到達(dá)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(jìn)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(yùn)輸車(chē)，將鋼梁放置在坦克運(yùn)輸車(chē)上，同時(shí)用手拉葫蘆將鋼梁與前一榀鋼梁固定，一邊松動(dòng)手拉葫蘆，一邊將梁向前滑移，每次滑移3-5cm，同時(shí)在混凝土梁端增設(shè)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(guò)程中，鋼梁南北方向在兩邊1/3位置設(shè)置攬風(fēng)繩防止鋼梁在滑移過(guò)程中產(chǎn)生晃動(dòng)?；频轿缓?，用千斤頂側(cè)向把鋼梁頂住，取出坦克運(yùn)輸車(chē)，然后慢慢松動(dòng)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(yàn)算5.1驗(yàn)算鋼管的撓度、求上端連接件對(duì)左側(cè)鋼管的彎矩：連接兩鋼管的上端連接件的質(zhì)量為m=8.8×103kg；它的重量G1=mg=8.8×103kg×9.8×103kg/m3=86.24KN。為計(jì)算簡(jiǎn)便簡(jiǎn)化如圖1；由于構(gòu)件對(duì)稱(chēng)，兩邊受力狀態(tài)一樣，故取左邊一根鋼管進(jìn)行受力分析;由于構(gòu)件對(duì)稱(chēng)，左側(cè)鋼管的軸力為N1=G/2=43.12KN,左側(cè)鋼管軸力的水平分力為N2=43.12KN×sin15=11.16KN。左側(cè)鋼管長(zhǎng)L0=12m，左側(cè)鋼管的水平分力N2對(duì)鋼管中心點(diǎn)的垂直距離為L(zhǎng)1=(12m×sin85)/2=5.98m，最后左邊鋼管的水平分力N2對(duì)鋼管中心點(diǎn)的彎矩為M1=N2×L=11.16KN×5.98m=66.74KN·M、求左側(cè)鋼管的自重對(duì)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(nèi)半徑R2=R1－0.01m=0.1625m－0.01m=0.1525m.。已知鋼管長(zhǎng)L2=12m，鋼管密度ρ=7.85×103kg/m3，則左側(cè)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(cè)鋼管的重量m=ρv=7.85×103kg/m3×0.108m3=847.8kg，左側(cè)鋼管由自重產(chǎn)生的自重G=mg=847.8kg×9.8×103kg/m3=8.3KN，自重G轉(zhuǎn)化成均布線荷載q=G/L=8.3KN/12m=0.692KN/m,均布線荷載產(chǎn)生的彎矩M2=(1/8)qL2=(1/8)×0.692KN/m×12m2=12.456KN·M。、求左側(cè)鋼管軸力N1的水平分力N2對(duì)鋼管產(chǎn)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(cè)≥里的常用結(jié)構(gòu)計(jì)算里的表2-1-2結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表得：ωmax1=FL3/3EI=(11.16×103×12×103)/(3×206000×0.00012287×1012)=0.0000018mm。、求鋼管自重對(duì)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(cè)≥里的常用結(jié)構(gòu)計(jì)算里的表結(jié)構(gòu)靜力計(jì)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(cè)鋼管軸力N1的水平分力N2及鋼管自重對(duì)鋼管產(chǎn)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(cè)≥里的常用結(jié)構(gòu)計(jì)算里的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算里的表受彎構(gòu)件撓度允許值（2-83）得，鋼結(jié)構(gòu)吊裝的允許值[ω允許]=L/400=12m/400=12000mm/400=30m