工字钢井架工艺编程.doc

工字钢井架工艺编程
目录

1.0工艺概况
2.0工艺设计
3.0材料选择
4.0工艺流程
5.0注意事项
6.0井架及操作平台构成
7.0竖井架的安装
8.0操作平台的安装
9.0内井架稳定性计算过程
10.0工艺评估报告

1.0工艺概况
目前，在钢筋混凝土烟囱工程施工中，一般重要采用以下两种施工工艺，一种是有井架提高模板施工工艺，另一种是液压滑模施工工艺。而有井架提高模板施工工艺以其设备简朴、便于操作、工程质量容易控制、施工成本较低等优点，在100m 乃至150m以下烟囱等高耸构筑物工程中较多运用，其工艺原理是外模采用滑模原理，采用一节模板向上提高；内模采用倒模原理采用两节模板向上翻模，其特点是：外模采用手动葫芦提高工艺，内模采用两节模板移置工艺，垂直运送采用型钢竖井架。
2.0工艺设计
金属表面喷砂毛化解决—电弧喷锌—涂料封孔解决

3.0材料选择
1、喷砂用材：铜矿砂 棕刚玉；
2、喷涂用材：纯锌丝Zn—1（Zn≥99.99%）；
3.0井架防腐执行标准
GB20505—2023《钢结构工程施工及验收规范》
GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
GB/T9793—1997《金属和其它无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》 GB470—97《锌分类及技术条件》
GB/T 9794—1997《热喷涂锌及锌铝合金层实验方法》
GB11374—89《热喷涂涂层厚度的无损测量方法》
4.0工艺流程
1、 喷砂除锈
喷涂前的基体表面必须清洁、无油污、且须达成清洁和毛化规定。喷砂除锈的目的是使井架构件外表面呈灰白色的金属外观和均匀粗化。
A、 净化解决规定
使表面清洁度达成GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa2.5级，且干燥、无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈迹。喷砂解决结束后再进行外表面的检查，如有缺陷及时修补。
B、 粗化解决规定
使其表面粗糙度达成GB11373—89《热喷涂金属表面预解决通则》规定的Rz60—80µm。喷砂磨粒应选用清洁干燥有锐棱角的，抗碎能力强。磨料粒度：0.5—2.5mm。可以达成对表面进行仔细的清理及有效的表面毛化，提高喷涂结合强度的目的。

2、 电弧喷锌
使用电弧喷涂技术对井架外表面进行喷涂，设计涂层平均厚度120µm，喷涂表面达成均匀、致密，用肉眼观测喷涂层表面应无大熔滴、未融化的颗粒、起皮、掉块、塌陷以及漏喷。
3、 喷涂层的封闭解决
对于防腐喷涂，必须加封孔剂，以避免腐蚀物质通过涂层的孔隙往里面渗入，直接腐蚀母材，或间接减少防腐涂层的有效厚度。漆膜光滑平整，不允许有漏涂、表面流挂、起皮、鼓泡等缺陷，漆膜厚度为100µm。井架表面防腐所有完毕后，防腐层总厚度不小于220µm。
5.0注意事项
1、 喷砂后的井架外表面，应尽快进行喷涂，其间隔时间越短越好，在晴天或不潮湿的天气，间隔时间不可超过12小时，在雨雪天气、潮湿或含盐雾气氛下，间隔时间不超过2小时。
2、 喷涂必须在如下条件下实行：环境大气高于5℃或基体金属的温度至少比大气露点高3℃，在雨天、潮湿或含雾的气氛中，喷涂操作必须在室内或工棚中进行。

6.0井架及操作平台构成
本工程烟囱设计总高度为150m，底口直径12.886m，出口直径7.2m。施工井架设计断面尺寸为：1000×1000，立柱采用4根∠75×8角钢制作，水平及斜拉杆均采用∠50×5制作，井架立柱单节长2500mm，两端及中间均设立水平拉杆，单节井架每个面设两道斜拉杆，每节井架竖向连接选择4根∠80×10角钢单根长度400；筒身内每30m高四周设水平刚性拉结，以保证井架的垂直度、和井架的侧向稳定。
操作平台系统：操作平台由14根I12工字钢辐射梁和内环圈（[14槽钢）
构成，操作平台上铺30mm厚木板，平台由18个额定起重能力为1.6t的手扳葫芦通过钢丝绳悬挂在井架上，在平台下面沿筒壁内、外设两层吊篮用于支模绑筋作业。
本验算考虑井架最大悬臂12.5m。（5节井架）
筒身钢筋混凝土的施工,是运用金属竖井架,提高式工作台, 提高式和交替移置式模板等施工设备来完毕。提高式模板的施工程序与方法如下: 竖井架及操作平台组装
烟囱垂直运送采用单孔内井架。材料、砼等由罐笼运送。钢筋等长度较大的物件，用井架上的拔杆运送。

7.0竖井架的安装
(1)竖井架由1000×1000单孔井架组成，采用∠75×8等边角钢做立杆。立杆连接用的杆件采用∠75×8等边角钢，用螺栓连接固定。井架底座座落在基础砼底板上。砼底板上预埋件固定井架底座及滑轮等。
(2)竖井架初次安装高度可为25m左右。以便于安装卷扬机，悬挂操作平台、吊架、罐笼及其它垂直运送设施。当筒身施工时，为使竖井架保持稳定每隔10m在筒壁内衬的环形悬壁处，用刚性连接将竖井架与砼筒壁相拉连。见附图4《井架与烟囱筒壁的拉连示意图》。
(3)为便于烟囱筒壁施工，加快施工速度,减少交叉作业,接高竖井架的工作应在施工间隙集中力量分次进行,可分3—4次接至施工所需要的标高。
(4)竖井架每接高一次，应用经纬仪对竖井架的两个方向作一次垂直找正。使偏差控制在筒身允许偏差的范围内。使井架、操作平台与筒壁之间的距离基本相等。同时对竖井架应经常加强检查,当发现垂直偏差增大,应随时进行调整。
(5)井架耸立在高空，为避免雷击，应在下部埋设临时接地装置，可以运用烟囱永久地极。
(6)井架安装同时，附属滑道管、施工爬梯、上、下滑轮、料斗罐笼、上料拔杆等均随之安装，以满足施工规定。

8.0操作平台的安装
(1)操作平台正式安装前应进行一次预安装,检查其各部件数量、质量和装配情况，然后将各部件分类依次编号，以备安装。
(2)操作平台安装顺序应按其编号依次进行，先安内承重钢圈、辐射钢梁、内钢圈选用[14Φ20，辐射梁选用工字钢12，连接支撑，再安方木、铺木板、栏杆、安全网及内外吊架。
(3)卷扬机与竖井架夹角一般为30°—40°。
《竖井架提高式模板施工示意图》。

9.0内井架稳定性计算过程
2.1荷载记录
2.1.1井架自重荷载计算：
井架总高按高出筒身5米计，则全高应为155m。
①立杆荷载：
Q1=（155×4×9.03kg/m+ 0.4×4×62×11.87 kg/m）×9.8/1000=66.41kN ②斜拉杆：Q2=(1.6×8×3.77×62) ×9.8/1000=29.32kN
③水平杆：Q3=(1×8×3.77×63) ×9.8/1000=18.62kN
井架自重总荷载Qs=117.23KN，折合每米0.76KN。
2.2.2平台荷载
①辐射梁采用I12.6钢，总长度14×6m=84m。
内环梁采用[14a槽钢，总长度6m
Q4=[(84×12.6kg/m)+(6×18.51kg/m)] ×9.8/1000=11.46kN
② 平台木跳板荷载，按单重450kg/m3 计算
Q5=[(4.7×4.7×3.14)平台面积×0.03×450] ×9.8/1000=9.18 kN ③吊篮荷载：Q6 =1000×9.8/1000=9.8kN
④外模板荷载：Q7=1200×9.8/1000=11.76kN;
⑤平台上各种设备及其他材料荷载：（电焊机工具临时材料等）
Q8=16.2KN
⑥井架内吊笼按3KN计，钢丝绳长度350m,按直径15.5计算，84.57kg/100m 则此部位荷载为：
Q9=3+3.50×84.57×9.8/1000=5.9KN
⑦井架外钢丝绳拉力及重量（距井架中心0.8m）：
Q10= Q 9/2+1.55×84.57×9.8/1000=4.23KN
平台部分总荷载Qd=Q4+……+Q10=68.53KN
自重产生的偏心弯矩：4.23×0.8(吊物)+ 68.53×0.15=13.66KN.m （考虑也许安装缺陷重心偏150）
2.2.3风荷载：
参考GB/T 13752-92 塔式起重机设计规范的风荷载计算：
① 计算风压：20~100m pw=1.1KN/m2 ； 100m以上 pw=1.3KN/m2 ； 工作状态最大风压：pw=0.25KN/m2
② 风力系数：Cw=1.45
③ 结构充实率：ω=0.3，桁架前后片挡风折减系数0.57
④ 风荷载：Fw=Cw×pw×A 2－1
A ————— 井架水平投影面积；
⑤ 20~100mFw =1.45×1.1×0.3×(1+0.57)×1×1=0.75
对角线：Fw =0.75×1.2=0.9KN/m
工作状态：Fw =0.9/1.1×0.25=0.21KN/m
100m以上
Fw =1.45×1.3×0.3×(1+0.57) ×1×1=0.89
对角线：Fw =0.89×1.2=1.1KN/m
工作状态：Fw =1.1/1.3×0.25=0.21KN/m
2.2.4施工荷载：
① 平台浇筑砼时，施工人员按8人计算，单人体重按0.75KN计： Q11=8×0.75=6KN（也许偏向一侧）
② 平台上按存放2罐混凝土考虑，每罐砼按0.3m3 计，则砼荷载： Q12=0.3×2×24=14.4KN（也许偏向一侧）
③ 提高时，吊笼内按装0.3m3 砼计，考虑动力系数1.1，
则荷载为：
Q13=(3+3.55×84.57×9.8/1000) × 1.1+0.3×24×1.1=14.11KN
④井架外钢丝绳拉力及重量（距井架中心0.8m）；
Q14=Q13/2+(1.55×84.57×9.8/1000)×1.1=6.47KN
平台施工部分总荷载：
QL=Q11+……+Q14=40.98KN
施工也许偏心弯矩：(Q9+Q12)×4+Q14×0.8
=(5.9+14.4) ×4+6.47×0.8=86.38KN.m
3、井架力学参数 井架重要杆件等截面特性
3.1主肢 L75x8： 根据型钢表查得
最小回转半径 iy0=14.7mm，中和轴至肢背z0=21.5mm
3.2缀条 L50x5： 根据型钢表查得最小回转半径 iy0 =9.8mm; 中和轴至肢背z0=14.2mm
3.3井架整体截面： 井架截面尺寸：1000x1000，节距L0=1250mm，b=1000mm，H1=30000mm（此处设立刚性支撑），H2=12500mm.（悬臂高度） 井架组合截面面积：A=4A1=4×1150=4600mm2
2 组合截面惯性矩：I=4(Ix+A1(b/2-Z0)2 ) 3—1 I=4×[599600+1150×(1000/2-21.5)2]=mm4
4 弹性截面模量 W=I/(b/2) 3—2 W=/500=2111249mm3
3 每节井架中间设水平拉杆，其计算长度：L0=1250mm。
4、井架稳定性验算：
在烟囱筒身施工过程中，筒身内模至少有一节模板通过木方支撑在井架上，筒身内每30m高四周设水平拉结，平台以上井架最大自由高度为12.5m。
4.1.本验算重要分为三部分：
① 底部最大支撑间距30m，仅一道支撑，上部悬臂12.5m，总高42.5m,验算底部；
② 底部最大支撑间距30m，总高度155m，上部悬臂12.5m，验算底部； ③ 底部最大支撑间距30m，总高度155m，上部悬臂12.5m，验算上部。

4.2荷载状态分析：
4.2.1底部
① 155米高时轴力：Q=Qs+Qd+Ql=117.23+68.53+40.98=226.74KN ② 42.5米时轴力：Q=Qs1 +Qd+Ql=0.76×42.5+68.53+40.98=141.81KN ③ 155米高时，底部弯矩可忽略。
④ 42.5米高时：不考虑施工，最大弯矩47.45KN.m，考虑施工，则最大弯矩67.65KN.m 综合上述情况，柱底分别验算最大轴力226.74KN和轴力141.81KN、弯矩67.65KN.m两种工况。
4.2.2顶部平台处
4.2.2.1仅考虑塔架达成155m时，悬臂12.5m的状态;
① 非工作状态，风控制：
荷载Q=Qs+Qd=0.76×12.5+68.53=78.03KN 弯矩：M=110.6KN.m
② 工作状态：
荷载 Q=Qs+Qd+Ql=0.76×12.5+68.53+40.98=119.01KN
弯矩：M=125KN.m
4.2.2.2 顶部平台处仅验算工作状态。
4.2.3 底部验算：
4.2.3.1 井架截面整体长细比： l=H1
I4A1

换算长细比
λ0=(λ+40A1/A2)1/2 4—2
λ0=（62.62+40×4600/960)1/2 =64.1 φ=0.786
A2为井架中斜拉缀条面积；单肢面积为480mm；本施工采用双肢。
4.2.3.2 井架的理论承载力：
①155m高度时：（安全系数k取2）
σ=K (N/φA+M/W(1-φN/Nex)) 4—4
σ=2×(226.74/(0.786×4600)+0)×1000=125.43Mpa<fk=215Mpa ② 42.5m高度时：
σ=K (N/φA+M/W(1-φN/Nex))
=2×(141.81/(0.786×4600)+67650/(2111249×(1-0.786×141.81/2107))
×1000=146.12Mpa<fk=215Mpa
4.2.3.3井架单肢稳定性验算：
λ1=L0/iy0 4—5
λ1=1250/14.7=85 φ=0.655
① 155m时：
σ=KN/φA1 4—6
σ=2×226.74/(4×0.655×1150)×1000=150.51Mpa < fk=215Mpa

② 42.5m时：
σ=KN/φA1
=2×141.81/(4×0.655×1150)=94.13Mpa < fk=215Mpa
结论：承载力满足安全规定。
4.2.4顶部验算：
a) 井架截面整体长细比：
换算长细比
λ0=(λ+40×A/A1)1/2=（67.96+40×4600/960)1/2 =16.11；φ=0.981 井架的理论承载力：
Nex=π2EA/ 1.1λ22210000×4600/(1.1×67.962) = 1874.72KN 0=3.14× σ=K (N/φA+M/W(1-φN/Nex))
=2×(195.26/(0.981×4600)+119000/(2111249×(1-0.981×195.26/1874.72))×1000=212.08Mpa<fk=215Mpa
分肢验算：
σ=KN/φA1
=2×195.26/(4×0.655×1150)×1000=129.61Mpa＜ fk =215Mpa
结论：经验算，在平台处，在工作状态，井架整体稳定满足规定，由于施工状态存在不拟定性，施工中应采用避免两车砼过于集中并分散施工人员，其他物品分散堆放。
5、平台钢丝绳拉力安全性计算：
本设计，平台提高内外环圈各布置14根φ14（6×19）公称抗拉强度为1550N/mm的钢丝绳。
①外环圈上单根钢丝绳允许拉力计算：
施工时该作业平台外环圈提高钢丝绳与铅垂面夹角α=45°；
式中：
[Fg]—————单根钢丝绳的允许拉力（KN）；
Fg————— 单根钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）；查表取88.70 α————— 换算系数；查表α取0.85
K——————钢丝绳的安全系数（安全储备）；查表取8；
②内环圈上单根钢丝绳允许拉力计算：
施工时该作业平台外环圈提高钢丝绳与铅垂面夹角α=10°
[Fg]=aFg×cos10°=0.85×112×0.9848=11.72KN K8
式中符号同上；
本设计外环圈供设计14根钢丝绳垂直拉力总和为：
外环圈钢丝绳承载力：F1=14(根)×8.41=117.74KN;
内环圈钢丝绳承载力：F2=4(根)×11.72=46.88KN;
∑Fd = 164.54KN;
设计平台自重荷载： p1 =68.53 KN
设计平台施工荷载： p1

=40.98 KN
12/17
∑FC = 103.51KN;
∑Fd＞∑FC说明钢丝绳是安全的。
6、平台提高系统承载能力验算：
平台系统采用18个1.6t手扳葫芦，其总承载能力为：
P =1.6×18×9.8 =282.24KN。
平台系统总荷重： P0=Qd(平台自重)+Q（施工荷载）=68.53+40.98=103.51KN L
平台系统提高时按20%超载，手扳葫芦按75%能力工作，
则其安全系数为： K=P×0.75/1.2P0×=282.24×0.75/(1.2×103.51)=1.7 计算说明平台提高系统是安全的。
7、其他：
7.1 当井架系统低于42.5m高，即在30m处仅有一道支撑时，该支撑应采用刚性支撑，其构件长细比应不大于120。
7.2 当井架高度大于42.5m时，除最顶部的支撑采用刚性支撑外，其余支撑可采用柔性支撑。
7.3 本结构薄弱点在平台处的井架主肢上，施工中应控制施工荷载的不均衡布置，必要的时候采用加固平台处主肢的措施。

编 制 依 据
一、烟囱工程施工及验收规范 GBJ78-2023
二、钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2023
三、组合钢模板技术规范GB50214-2023
井架设计方案
编制人：余倩
审核人：
批准人：
2023年1月