杭州某高层调度楼钢桁架吊装施工方案.doc

目 录

一、吊装方案分析 3
二、起重吊装作业任务情况 4
三、吊装顺序 5
四、吊装设备及布置情况 5
五、桁架HJ3的拼装 6
六、桁架HJ3吊装过程 7
七、吊装安全技术 9
八、转换桁架吊装受力计算 10
九、吊杆安全验算 11
十、吊杆单支抗压验算 13
十一、吊耳安全验算 13
十二、焊缝验算 13
十三、吊杆抗扭、抗剪腹杆安全验算 13
十四、吊杆连接螺栓抗剪验算 14
十五、吊杆连接螺栓安全验算 14
十六、吊杆主缆风绳吊环强度验算 15
十七、主缆风绳的计算 15
十八、主缆风绳锚点强度验算 15
十九、平衡吊梁安全验算 16
二十、吊耳柱销安全验算 16
二十一、吊杆吊耳强度计算 17
二十二、吊装时吊杆工作状况分析 17
二十三、吊装钢丝绳最大内力分析 18
二十四、主缆绳受力计算 18
二十五、地面拼装支撑计算 18
二十六、转换桁架抗风稳定计算 20
二十七、抗风支撑杆验算 20
二十八、吊杆底盘固定计算 21

浙江**生产调度大楼钢结构工程
——转换桁架大型起重吊装作业方案

一、吊装方案分析
桁架HJ1长48.6m、高8m（中心线）、重191t 安装总标高47m
桁架HJ2长56.7m、高8m（中心线）、重188t
桁架HJ3长64.8m、高8m（中心线）、重197t
对这样一些特别大、特别重、安装高度又特别高的特殊构件，我们经过了认真的分析，认为如果用机械化吊装施工就必须能满足以下的条件：
1、由于构件的需要，要求吊机的伸距达到30m以上，而300t起重能力的大吊机达到伸距30m时，它的起重能力只有18t。因此，构件必须分成很小的段，现场的焊接接点太多、质量和时间都得不到保证。
2、必须有较大的施工场地来停置大吨位的吊机，特别是在西区方向，要求场地必须很大。
3、必须加固地基，提高地基的承压能力，充分保证吊机的安全。
4、必须在现场搭设长70m、宽30m、高45m的承重平台来拼装桁架，耗钢材1000t。
5、工厂化制作量减少、大量的焊接量必须在现场完成，操作人员高空作业多，劳动强度大，对质量和安全都有很大的隐患。
6、增加了施工工期，而且也很不科学。
同时我们也分析了摆杆吊装的条件：
1、摆杆吊装的设备灵活性大、应变范围广。
2、摆杆吊装的起重能力大，不受伸距的影响和局限性。
3、摆杆吊装的设备占地面小，对地基、基础的加固面积很小。

4、摆杆吊装不破坏绿地、无噪音、没有污染、节省能源，符合环境保护的要求。
5、构件分段相对减少很多，工厂化制作程度的提高对质量有了很大的保障。
6、桁架在地面拼装，减少了高空作业的工程量，保障了劳动者的安全。
7、节约了大量的时间和费用，缩短了施工期。
综合地分析了以上情况，我们决定采取土法吊装的施工方案。
要求贵方提供的帮助是：
1、埋设预埋件，用来支撑桁架、稳定结构，保障安全。
2、预先处理和加固好，布置吊杆的基础点（140t/点）。
3、在东向的砼柱上布设锚点（G轴）。
4、塔吊配合作吊装准备工作。
5、构件运输、卸车的道路和场地需求。
以上意见的具体情况专题另作商议。
二、起重吊装作业任务情况
1、省电力大楼在建过程中，有转换桁架三榀。设计编号HJ1钢桁架、中心线跨50.515m、宽0.7m、高8m、重191t，安装标高上弦46.17m、下弦38.17m。安装座标：纵向C轴、支座10轴～16轴。
HJ2钢桁架中心线跨40.15m+16.55m、宽0.7m、高8m、重188t，安装标高上弦46.17m、下弦38.17m。安装座标：纵向B轴、支座10轴、15轴、17轴。
HJ3钢桁架50.515m+24.65m、宽0.7m、高8m、重197t，安装标高上弦46.17m、下弦38.17m。安装座标：纵向A轴、支座10轴、15轴、18轴。
2、钢桁架材料Q345，上、下弦杆是箱形结构，腹杆是H型杆，采取工厂制作，预拼、分段运输进场，现场拼装焊接，整体吊装提升，整体就位稳固的安装方式。

3、施工现场条件：
⑴ 构件进场门小，路面狭小。
⑵ 拼装场地少，堆放构件场地不够。
⑶ 施工区域离马路近。
⑷ 施工区后方位（东向）与民居社区挨得紧。
⑸ 起重吊装单件重量80t以上，属于大型吊装工程。
⑹ 吊装高度高47m。
⑺ 施工时间紧迫。
⑻ 钢桁架就位后，高空稳固难度大。
三、吊装顺序：
1、首先吊装桁架HJ3长64.8m、高8m（中心线）、重197t。
2、其次吊装桁架HJ2长56.7m、高8m（中心线）、重188t（分二次）。
3、最后吊装桁架HJ1长48.6m、高8m（中心线）、重191t。
4、作业顺序：
立吊杆作吊装准备→钢桁架拼装→绑扎吊件→安全检查试吊→安全检查→正式起吊→变幅收杆找正安装座标→下降构件→基础就位→加拉抗风缆绳→仪器测量找正→支撑稳固杆进行安检、松钩卸载、拆卸起重索具→移动吊杆进行下一次吊装准备。
四、吊装设备及布置情况
1、吊杆是自制格构式吊杆，长度1.2m节×50=60m
中部截面1.3m×1.3m 头和底部截面是0.8m×0.8m
主肢杆4-∠200×200×16mm 腹杆∠75×75×6mm
自重约25t/支 起重量120t×2支
2、吊杆底部有受力底盘，型钢制作2.5m×2.5m的焊接构件，吊杆与底盘
采用铰接。
3、起重滑轮H80×50D共4组，起重钢丝绳φ26mm 800m/根×4根，安全系数=5。
4、起重卷扬机是电动慢速卷扬机，起重能力10t，起升速度10.0m/分×4台。
5、吊杆受力主缆绳最大28t，使用2组H20-4D滑轮组调节变幅、牵引力3.0t，起重钢丝绳φ18mm、安全系数=8，动力为5t卷扬机。
6、其他缆风钢丝绳ф26mm。
7、每支吊杆2套起重滑轮组，采用平衡吊梁抬吊，保持均匀负荷。每一组滑轮组使用2台卷扬机起重，使用平衡滑轮来平衡，保持均匀负荷。
8、吊装桁架HJ3时，吊杆设立在B轴线上，甲杆设在12轴，乙杆设在16轴，甲、乙两吊杆的起吊方向为西面，都向西倾斜10m，主受力缆绳各二根都布置在G轴上的钢筋混凝土柱脚上，每一支吊杆的缆绳不少于6根，每根缆绳都有调节的5t葫芦。
9、吊杆的前方（即西面）不能布置缆风绳到公路上去，因此只能设置临时的重压式地锚使用。
10、吊杆的底盘下面再加垫枕木一层，前后左右都使用φ26mm的钢丝绳拉紧稳固，保持吊装受力后不能移动。
五、桁架HJ3的拼装
桁架HJ3因为构件体积太大，道路交通也不允许整体运输，因此构件只能到现场拼焊。拼装、焊接过程如下：
1、先把下弦杆二段按设计要求垫放在地面的枕木上校直、调平，进行对焊接。
2、把竖杆和剪刀撑杆按设计位置吊放好、校正焊接，在中心交叉点两傍作
好斜撑，撑杆用ф102×4钢管封焊，撑脚和下弦杆距离4m，下面用16#槽钢（4.5m槽钢）的一头焊接下弦杆，一头和斜撑钢管的脚焊接，两边都一样处理。每一付剪刀撑在左右两傍撑好钢管后才能松开吊钩（剪刀撑和弦杆的定位有靠模螺栓固定）。
3、焊接好下弦杆和各撑杆后，再把上弦杆吊上去（拼装成整长）校正、调直后再施焊固定。
4、对整榀桁架拼装的稳定措施除了加斜撑4道外，再布置缆风绳2对φ21.5mm4根，拉在上弦杆三等分的节点上，用5t葫芦拉紧稳固。
六、桁架HJ3吊装过程
1、待桁架HJ3全部焊完，质量达到要求后，进行吊装准备工作。
2、桁架HJ3重200t，每支吊杆吊重120t，吊点使用钢丝绳φ36.5mm8道捆扎/点，安全系数=8或设钢板吊环焊接在上弦杆上。
3、等2支吊杆都把捆扎的工作做好后，用卷扬机收紧，先不拆支撑设备进行试吊。
4、进行试吊前必须全面的分工、交底、统一指挥信号，必须详细地检查每一环节的工作状态，并向指挥者汇报。
5、指挥者全面了解情况并确认一切正常、安全后，再发出试吊命令，待构件被吊起0.2m高度时,指挥者发出停止命令,构件停止上升后,对构件进行人为的冲击振动。在冲击振动后对吊装的设备、各环节再进行一次检查，实行安全评定，各岗位的人员检查后向指挥汇报安检情况。
6、构件静吊10分钟后，再实行安全检查指挥发出命令，再起升、下降各三次后，再对倾斜的吊杆进行变幅试验，经安全确认后下降构件，使构件再降落到地面上，切割所有的支撑杆，（吊杆荷载在60%）把稳定的φ21.5mm4根缆绳再收紧稳固。

7、对各部位环节的钢丝绳夹头再紧固一次包括吊杆的连接螺栓。
8、构件的正式起吊必须保持有充分的时间，最好是在上午进行，开始前对各部位再作检查“吊杆有否变形、头部有否脱焊裂纹、底部有否沉陷、钢丝绳有否损伤、卷扬机的固定是否牢固和平衡、中心轴线是否准确、缆绳受力是否均匀、主缆绳调节设备是否正常”等等。
9、检查结束后，指挥者发出起吊命令使构件稳稳的上升，构件上升时，用白棕绳把构件的两边下弦拴牵，随着构件上升而松紧稳索，使构件不发生晃动与其他物件发生碰擦。指挥者随时观察构件的平衡程度，发出调节的指挥命令，保持构件能维持水平状态上升。
10、等构件吊装到安装标高时，指挥发出停止起吊命令，停止构件起升，再发出变幅命令，起动变幅的2台变幅5t卷扬机把吊杆从倾斜10m的距离收幅到6m的距离。
11、构件到达安装位置时，指挥都发出停止变幅命令。指挥起升卷扬机起动缓慢地下降构件，使构件能平衡地落在安装位置上，准确对位。
12、准确对位后，构件下放重量60～80%到安装基础上，停止卷扬机，然后开始安装稳固的支撑三支。
13、支撑杆长度11m，用4∠50×50×5焊制、中间截面400×400mm、两端截面200×200mm、腹杆用∠40×40×4，支撑杆使用塔吊吊起就位，撑杆的上端焊接固定在上弦杆节点上，下端调直构件后焊接在砼面的预埋件上，埋件在10轴、15轴、17轴与B轴的相交点旁。
14、再用原φ21.5mm的4根缆风绳再把桁架构件拉紧固定，以保障构件的安全和稳定。
15、待三个角钢支撑焊好后，把全部的构件与支座的底板都焊接完以后，经安全检查，确认安全可靠后才可以慢慢地松卷扬机，并且随时对桁架的稳定进行观察、加固。最后，可以松去吊装的设备，拆卸捆扎的钢丝绳，再进行移
动吊杆，可做下一榀桁架的吊装准备工作。
16、其他桁架的吊装过程不再重复述说，略。
七、吊装安全技术
1、吊杆外观无变形、不脱焊、无裂纹等现象，组装时每5m长度内的偏差和局部变形的偏差与中心轴线均不得大于20mm，在吊杆的全长内中心线偏差不应大于整支长度的1/500。
2、组装吊杆的连接螺栓必须紧固可靠，吊杆的连接部和头部的焊缝、变形、腐蚀等情况在每次使用前应进行检查。
3、地锚的埋设应与现场的土质情况和地锚受力情况相适应，地锚坑在露出地面的位置前面及两侧在2m的范围内不应有沟、洞、地下管道和地下电缆等，地锚的埋设应压实、加高、不积水。
4、缆风钢丝绳应合理布置、松紧均匀，缆风绳穿过公路或街道时架空高度不应少于7m。缆风绳与输电线路之间的安全距离最少不得小于3m，并视输电线路电压的增大加大距离。
5、卷扬机卷筒与异向滑轮中心线应对正，卷筒中心线与导向滑轮的中心距离应不少于卷筒长度的20倍，钢丝绳应从下方卷入。
6、卷扬机工作前应检查钢丝绳有否排列整齐、制动器是否可靠灵敏，控制电器是否可靠灵活、无阻卡等不良现象，齿轮之间有否异物等等。卷扬机确认可靠、无异常后，方可开始吊运操作。
7、重物构件长时间的悬吊时，应该增加其他安全措施。在吊装过程中突然停电时，应立即断开总电源，松开制动器，把构件缓慢放下、放到地面时，应加垫枕木和支撑，作好稳固的措施。
8、关于安全系数的规定：
吊杆2-2.5倍；

起重吊装钢丝绳5倍；
缆风钢丝绳3.5倍；
捆扎用钢丝绳6-8倍。
9、手拉葫芦、滑轮、千斤顶之类的机具其悬挂或支承的支承能力应该与该起重能力相适应，严格禁止超吨使用，对质量不好的机具禁止使用。
10、多人操作时，应由一人负责指挥，指挥信号应明确、清楚。
11、吊挂钢丝绳之间的夹角宜小于120°，以免挂绳受力过大。钢丝绳所经过的锐角处应加衬垫物。
12、施工作业人员必须持证上岗，符合《特殊工种劳动安全规程》。
13、施工现场范围内应加设围护栏绳或派设专人警戒监控，禁止与施工无关的人员进入施工现场，对现场作业范围内的孔、洞应加盖或防护栏杆保护措施。
14、施工现场用电应严格遵守《施工用电安全规程要求》。
15、用火严格按照《施工消防安全》要求执行。
16、高空作业时应认真按照《高空作业安全规程》要求实施。
17、脚手架的搭设应按《施工用脚手架安全规定》执行。
18、坚持文明施工、节约能源，防止污染，切实做好个人的劳动保护和措施。
八、转换桁架吊装受力计算
转换桁架最重200t
计算荷载 =200×1.1=220t
一支吊杆受力 =220×0.55=121t
卷扬机牵引力 =121t×0.12=14.5t
缆风绳的垂直分力 =10.7t

吊杆自重+索具 =20t
吊杆总荷载 =156t
基础总荷载166t

九、吊杆安全验算
1、资料
高60m、节距1.25×40节、上部截面800×800mm、中部截面1300×1300mm、底部截面800×800mm，如下图：

2、材料
A3 主肢杆4∠200×200×16

腹杆∠75×75×6
连接法兰板30mm
连接螺栓M30×120
3、技术参数
总F=248cm2 W=13639cm3 i=59.8cm
L0=6120cm e=50cm

4、荷载
吊重=121t
总荷载=166t
允许荷载=1700kgcm2
5、公式
公式：

6、结论
从理论上讲，吊杆虽然单侧受压，但是由于吊杆的倾斜受压工作状态和缆风绳的向下侧压力，其作用力通过吊杆中心，与吊杆的轴线会产生一定的偏距，会造成吊杆的偏心受压。吊杆的不垂直度可能引起吊杆的轴线与横断截面形心不重合，也会造成荷载的偏心距。因此，我们预设了一个较大的偏心距0.5m，而实际工作状态时，吊杆的偏心距远远达不到0.5m的。
在验算中，就是达到了0.5m的偏心距，吊杆产生了极大的弯距，但是结论
吊杆在工作状态时，考虑在最不利的状态下吊杆是安全的。
十、吊杆单支抗压验算
吊杆节距1.2m、肢杆长度1.2m、肢杆∠200×200×16
F=248cm2
钢结构设计手册表 ∠200×2000×16 单肢抗拉73t 单肢抗压55.2t
吊杆总荷载166t 单肢实际荷载41.5t<57t
因此，结论吊杆单支能安全工作。
十一、吊耳安全验算
吊耳单边抗剪截面:
20-6.5=13.5×4=54cm2
18-6.5=11.5×2=23cm2
54+23×2=154cm2
总抗剪断面=154cm2×折减0.9=138.6cm2
[τ]=1000kgcm2×138.6=138.6t>121t
十二、焊缝验算
贴角焊缝抗拉1.2t、抗压1.2t抗剪1.2t/cm2
考虑焊接现场条件、缺陷折减0.8
[τ]=1.2t×0.8=0.96tcm2
吊耳焊缝总长度=60×4=240cm
240×0.8=192cm 192×0.96=184t
吊耳实际荷载=121t<184t
十三、吊杆抗扭、抗剪腹杆安全验算
腹杆材料∠75×75×5 F=7.4cm2

斜杆长度1.8m 查设计手册：抗拉10.7t、抗压4.5t
吊杆总截面=221.87cm2
221.87×20=4437.4kg 扭剪力
斜杆扭剪力=4437.4×1.414=6274kg
吊杆抗扭有2支斜杆对称承担荷载
6274/2=3.14t/支<4.5t
因此结论吊杆工作状态时腹杆是安全的。
十四、吊杆连接螺栓抗剪验算
剪力20.5t 螺栓M30=20只 M30螺栓抗剪7t/只
20.5t/20=1.025t/只
因此在吊杆工作状态时螺栓抗剪是安全的。
M30螺栓资料：
毛截面=7.07cm2 净截面=5.61cm2
抗拉承载能力7.57t 抗剪承载能力7t
十五、吊杆连接螺栓安全验算
预设偏心距0.5m
荷载121t
螺栓距离1.2m
M30螺栓安全抗拉7.57t/只
(0.5×121)/1.2=50.4t 50.4/7.57=6.6只
吊杆连接面M30螺栓总共20只，1/2是10只>6.6只，因此吊杆在工作状态时连接螺栓是安全的。

十六、吊杆主缆风绳吊环强度验算
吊环钢板宽200mm厚30mm
开孔φ80

抗剪截面=12.8+27=39.8cm2
主缆绳拉力=28t
28/39.8=0.7tcm2<[τ] 故安全。
十七、主缆风绳的计算
计算荷载：
⑴ 主缆绳的承受最大拉力作为计算荷载。（按简化后的平面力系进行计算的荷载）
⑵ 承载时的最大荷载（不计算缆风绳初拉力）
⑶ 迭加法。将以上某项与初拉力合拼迭加，作为计算荷载偏于安全。
计算荷载=27.7t+初拉力2t=30t
采用H32-4D φ18mm钢丝绳
牵引力=30×0.15=4.5t
φ18mm钢丝绳破断力=18t 18t÷4.5t=K4.2
十八、主缆风绳锚点强度验算
主缆绳拉力=27.7t
锚点支座反力=27.7t
其中垂直分力=10.7t 水平分力=25.6t

锚点砼柱截面积：800×800 300#砼
抗剪截面6400cm2
混凝土抗拉强度取设计强度0.4≤8kgcm2
8×6400=51.2t>25.6t
十九、平衡吊梁安全验算
1、平衡梁强度验算
跨L=80cm 梁高=48.5cm 宽=10cm
W=3920cm3

2、平衡梁吊耳强度验算
抗剪截面=135cm2
A3 抗剪允许应力=1.0t/cm2
总抗剪力=1.0t×135=135t>121t安全
3、上吊耳抗剪强度=100cm2×1.0t=100t>60t 故安全。
二十、吊耳柱销安全验算
柱销φ128mm L=110mm W=205.9cm3
公式：

结论柱销在工作状态时是安全的。

二十一、吊杆吊耳强度计算

抗剪截面（18-6.5）×8=92cm2
总剪力 =121+14.5=135.5t
剪应力
因此吊耳工作状态时是安全的。
二十二、吊装时吊杆工作状况分析

1、摆杆基础（柱顶支座反力）
2、缆风绳锚点处向上垂直分力10.7t，水平分力25.6t。
二十三、吊装钢丝绳最大内力分析
滑轮组牵引系数0.12（查表）
121t×0.12=14.5t（最大牵引力）
最大牵引力14.5t，由两组滑轮来起重吊装,每组滑轮受力=1/2
14.5/2=7.25t
最大起重钢丝绳内力=7.25t
采用6×37 φ26mm钢丝绳 破断拉力38t
38÷7.25≈5倍安全系数
二十四、主缆绳受力计算
主缆绳受力27.7t
使用H32-4D滑轮组0.15×27.7=4.15t
φ18mm钢丝绳其破断力18t 安全系数=4.2
二十五、地面拼装支撑计算
HJ3自重200t、全长66m=8单元
25t/单元×0.3m=7.5tm
7.5tm÷4=1.9t
采用φ102×4mm钢管
L=6m能安全承压4.9t

故安全。

二十六、转换桁架抗风稳定计算
桁架受风面积按50%计算=315m2
40×1.54×315=19.5t
桁架上弦1/2=10t 分3点承载=3.4t/点
桁架自重倾翻=7.5t 分3点承载=2.51t/点
抗倾翻支承点荷载=5.91t/点、支撑杆受力12.4t

二十七、抗风支撑杆验算
支撑杆几何尺寸：
L=10m 截面500×500mm 头300×300mm
节0.5m×20=10m 4-∠50×50×5 其他∠40×4

公式：

因此撑杆工作状态时是安全的。
二十八、吊杆底盘固定计算
吊杆底水平分力=27.5t
吊杆与砼面中间木板，取摩擦系数较小的0.4
吊杆荷载166t×0.4t=摩擦力66.4t
摩擦力66.4t-27.5t水平力=38.9t
但是为了安全考虑，我们不计算这有利的摩擦力，28t水平力加以φ30mm钢丝绳4根固定破断力=200t 安全系数=12。