钢结构吊装及结构验算.docx

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钢结构吊装及结构验算

第一部分钢结构吊装方案及验收数据

第一章工程概况

1．1、钢结构工程概况

1．工程名称：

厂房屋面钢结构工程

2、建设单位：

3、设计单位：

4、供料单位：

5、施工单位：

6、施工地点：

\

7、安装工期：

80天

8、建筑面积：

约26000平方米（仅指钢结构屋顶覆盖面积）

2、建筑物简介:

本工程分厂房混凝土柱，屋面梁、屋面围护结构等。

本工程屋面为双坡，主体结构为混凝土框架结构，屋面为轻钢结构，柱间距为6米、8米、9米12米，东西向为A-M轴，112米。

南北向为1－30轴线，232米。

根据业主施工要求在变形处进行进行分区，其中1－10轴线为A区，11－30轴线为B区。

立面檐口标高为A轴为10.6M、M轴为10.8M。

主要工程范围包括：

屋面结构系统屋面梁、屋面檩条及次檩等构件的吊装、屋面围护系统屋面板及内顶板的安装、墙面结构系统及外墙面板的安装、雨棚结构系统及围护系统的安装。

主要结构形式为轻型门式刚架结构。

主体结构由焊接Ｈ型钢（梁）、水平支撑、圆管撑组成；次结构由隅撑、Z型檩条、支撑、拉条组成。

主体钢梁与钢梁之间采用１0．9级扭剪型高强度螺栓连接。

檩条用C级普通螺栓连接。

其中梁、檩条等主材采用Q345级钢，钢支撑、拉条采用Q235级钢。

第二章屋面钢梁吊装方案的选择及结构验算

2.1施工工作段的划分

屋面钢梁的安装是本工程的吊装难点，以伸缩缝为分界分为AB个工作区段，每个工作段的作业相同。

1）区域划分B区：

11-30轴/A-M轴A区：

1－10/A-M轴

2）

吊装顺序B区A区推进吊装

2.2钢构安装方案选择

吊装施工工艺及技术措施

1．主结构的吊装步骤

1.1根据吊装类型划分：

吊装区域划分为个五区域（附图），采用50汽吊与抱杆组合吊装。

1.2据工期要求,配备多组安装人员按照现场材料到货情况分轴线进行多班组吊装工作,吊装先从B区开始，同时安排一组人员进行结构的固定工作；然后是否增加吊装班组及抱杆数量根据现场的实际情况进行。

2.钢梁安装

1.1根据每榀钢梁的节点进行分段:

分为1-10节

1.2钢梁吊装顺序1→2→3→4→5→---10节（附图）

3.吊装步骤

用抱杆、人力安装屋面梁；由于整体屋面梁最大长112米，根据钢梁吊装顺序将其钢梁第一节安装好之后，然后逐节安装。

步骤一:

主结构安装，具体操作如下：

材料进场时车辆根据型号种类停靠在厂房四周外围。

采用25吨吊车将构件吊至二层楼面处，然后根据构件编号查找图纸中标识构件实际安装位置，采用推车方式将构件倒运至安装地点,随吊随运,钢构件在现场堆放整齐、底部平整，不重叠堆放。

钢构件就位后开始钢架吊装的吊装工作。

边跨第一榀钢梁先行吊装，并做好临时固定，待第二榀钢梁就位后，用支撑加檩条连接起来，形成稳定体系后，再往前推进吊装。

钢架的吊装主要采用抱杆方式，详见以下实际安装图片：

两个吊点选择在钢梁的重心两侧，两个吊点之间的距离不能小于1米，并根据构件的长短适当的增加两个吊点的之间的距离。

钢梁吊到安装的位置由操作人员将钢梁移位到两柱间，然后把两边的连接板对好并穿入高强度螺栓，螺栓穿入方向应一至、拧紧顺序中间向两边。

步骤二:

次结构安装,具体安装次序,施工方案及计划进度如下:

采用人工拉和滑轮组合的方式将每跨檩条置于钢屋架上,再由工人在屋架上进行具体的安装,配备四人一组将檩条安装在主结构件上.

在完成檩条安装至70%后,立即配备六人安装檩条支撑.

2.1.3根据轻钢结构或钢结构安装规范的安装要求,在安装过程中,通过不断的校正,主构的垂直度偏差符合国家规范GB50205-2001的规定.

（通过梁间水平支撑及隅撑调整梁的垂直度）

2.1.4大梁连接的高强度螺栓应根据由内向外循环紧固,以确保连接处的密合，

2.2.5严格按图施工,确保有效的搭接长度.

2.2.6屋面檩条以控制侧向偏差为主,侧向偏差不超过10MM.

2.3抱杆验算（见附件）

钢结构吊装器具采用Φ159*8圆管做主吊管,底座采用L75*5的角钢，支撑采用Φ48*5的圆管做支撑。

见下图所示：

参照实际图片（见下图）

技术参数见下表：

吊装说明:

构件单重为1.5吨-2.0吨KG，抱杆吊装时最大起重量2.5吨。

满足要求。

在吊装2.0T的屋面梁时，采用双扒杆提升的方式安装。

此时双扒杆的最大起重力为300KN，满足起吊的要求。

2.4钢丝绳受力分析及钢丝绳的选择：

2.4.1A、B、K、L受力分析

F为吊车吊勾所受的拉力，F1为卡环1所受的拉力，F2为卡环2所受的拉力。

F1'F2'为钢丝绳受的拉力，G为钢梁及其它吊索等重量总和，取G=4吨

δ=tan-1（6/10）=tan-10.6=30.964º

β=tan-1（12/10）-tan-1（6/10）=50.194º–30.964º=19.23º

F=G/2=7.5t

F=F1COS（δ/2）+F2COS（δ+β/2）

=F1COS15.482º+F2Cos40.579º

方程

（1）

F1Sin（δ/2）=F2Sin（δ+β/2）

F1Sin15.482º=F2SinF2Cos40.579º

0.267F1=0.650F2

F1=2.436F2方程

（2）

由方程

（1）与

（2）联立解得：

F1=0.784F=5.88t

F2=0.322F=2.415t

那么钢丝绳1的拉力：

F1'=F1/2Cos（β/2）

=F1/2Cos15.482º=0.784/2Cos15.482ºF=0.407F=0.204G=3.06t

那么钢丝绳2的拉力：

F2'=F2/2Cos（δ/2）

=0.322F/2Cos9.615º=0.163F=0.082G=1.23t

2.4.2钢丝绳选择：

根据起吊

～

轴线的钢梁重量来选择钢丝绳，该部分的钢丝绳受力情况已经分析过，其中钢丝绳1所受的力最大，为3.06吨，在工程实施过程中，钢梁的吊装所用钢丝绳同一按照此受力大小来考虑。

根据钢丝绳的容许拉力[Fg]来计算出钢丝绳的破断拉力总和Fg，由公式：

[Fg]=αFg/K

可以得到:

Fg=K[Fg]/α

在本工程中：

钢丝绳将选用钢丝强度极限为1400N/mm2、规格为6X37的钢丝绳，取安全系数K=7，取不均匀系数α=0.82，[Fg]=3.06t=30KN。

Fg=K[Fg]/α=7*30/0.82=256.1KN

根据6X37钢丝绳的主要规格及荷重性能表查得：

应选用直径24.0㎜的钢丝绳，其破断拉力总和Fg=295.0KN>256.1KN，可以满足要求。

2.4.3卡环选择：

卡环的容许荷载与卡环的销子直径有下列关系式：

[Fk]=（35～40）d2

由前面的计算可知卡环1所受的拉力最大，因此有[Fk]=5.88t

=57624N

所以d=（[Fk]/37.5）1/2=39.2mm

查常用卡环规格及安全荷重表得：

销子直径d1=41㎜，卡环使用负荷为58800N，两者接近。

2.6钢屋架吊装过程中的结构验算

2.5.1钢梁吊点处竖向受力分析：

钢梁吊点处竖向受力分布情况见图（），由钢丝绳1、2的内力可以得到：

N1=F1'COSδ=3.06COS30.964º=2.62t

N2=F1'COS0º=3.06COS0º=3.06.t

N3=F2'COSδ=1.23COS30.964º=1.055t

N4=F2'COS（δ+β）=1.23COS（30.964º+19.23º）=0.787t

2.5.2吊装过程中钢梁的强度验算

由于屋面梁的变截面钢盎，为便于计算，作如下简化：

1、计算钢梁自重时，所用截面一律按最大截面H1300*220*10*12，考虑则其每延米自重为287.93kg/m，则整个钢梁自重约2.017吨。

同时考虑安全及其他因数，将自重调整为4吨，则每米其线荷载q=4*9.8/27=1.45KN/M.

2、在计算钢梁的强度及稳重性时所有截面一律按最大截面H1300*220*10*12来考虑。

于是可计算得出钢梁的荷载分布图（见下图），再根据钢丝绳的受力分析结果，可得各吊点的竖向受力图。

由于钢丝绳的夹角比较小，不考虑其吊点水平分力时钢梁的影响，于是可计算出钢梁的变矩如图：

由图可知最大弯矩在钢梁中部取其为控制面来进强度验算，下面我们就来计算其最大弯曲应力：

由弯曲正应力公式：

б=Mx/（rxwnx）+My/（rywny）

由于My=0，所以梁的最大弯曲正应力为

бmax=Mmax/（rxwnx）

H型钢梁H1050*300*16*16的相关参数及截面特性：

1、材质：

Q345

2、x轴塑性发展系数γx：

1.05

Ix=397281.63cm4Wx=7567.26cm3Sx=4554.24cm3

翼缘厚度tf=16mm腹板厚度tw=16mm

最大弯矩Mmax=302KN

弯曲正应力σmax=Mmax/（γx*Wx）＝302/（1.05*7567.26）=38N/mm2<抗弯设计值f=295N/mm2。

2.5.3关于平面外失稳的验算.

在本工程吊装方案中有以下几种情况：

1、屋面梁吊装，钢梁长20.5米，重1.9吨，由于可以进行跨内吊装，采用整体安装的方案，绑扎点间距18米，吊索与钢丝绳的夹角不小于45度；

综上所述，可能在吊装过程中出现平面外失稳的情况是上述的第一种情况，因此我们将复核计算吊装过程中钢梁的平面外稳定性，为便于计算，我们将整个钢梁都简化成等截面的H型钢梁，其规格为H850*200*6*8。

平面外稳定计算书

（一）示意图：

（二）、依据规范：

《钢结构设计规范》（GB50017－2003），以下简称《规范》

（三）、计算信息：

1．荷载信息轴心压力N=65.00kN;X轴弯矩Mx=0.00kN·m

2．计算参数

截面类型：

H1300*220*10*12

型号

H1300*220*10*12

b（mm）

200.00

h（mm）

850.00

tf（mm）

8.00

tw（mm）

6.00

x（mm）

150.00

y（mm）

525.00

xo（cm）

15.00

yo（cm）

52.50

A（cm^2）

258.88

Ixo（cm^4）

397281.63

Iyo（cm^4）

7234.75

Wxo1（cm^3）

7567.27

Wxo2（cm^3）

7567.27

WxoL（cm^3）

482.32

WxoR（cm^3）

482.32

Sxo（cm^3）

4554.25

Syo（cm^3）

392.58

ixo（cm）

39.17

iyo（cm）

5.29

Ix（cm^4）

397281.63

Iy（cm^4）

7234.75

Wx1（cm^3）

7567.27

Wx2（cm^3）

7567.27

WxL（cm^3）

482.32

WxR（cm^3）

482.32

Sx1（cm^3）

4554.25

Sx2（cm^3）

4554.25

SxL（cm^3）

392.58

SxR（cm^3）

392.58

ix（cm）

39.17

iy（cm）

5.29

X轴长细比λx=3800/39.17=97.00Y轴长细比λy=719.00

受弯构件整体稳定系数：

Фb=1.00x向等效弯矩系数：

βtx=1.00

截面影响系数η=1.00

3．材料信息钢材等级：

Q345;钢材强度：

f=250N/mm2

（四）、稳定计算：

根据规范表查得，y轴为c类截面。

Фy=0.01

截面应力σ=N/（φy·A）+η·（βtx·Mx）/（φb·W1x）≤f[规范5.2.2-3]

σ=65000.00/（0.01×25888.00）＋1.00×（1.00×0.00）/（1.00×7567270.00）

=227.98N/mm2

满足要求!

2.5.4关于生命线的设置和验算.

生命线设置采用7.7mm（19ⅹ6+1）（其公称抗拉强度为1400MPa）的钢丝绳，高于屋面梁200mm。

1“生命线”的计算

我们假定安装人员的体重为1KN（约为100㎏，3人），支架的布置间距为3m，同时假设在两个支架之间的生命线只能有一个操作人员在进行安装时发生事故，且其安装带挂在生命线上。

根据下表可以知道：

其整根绳的破断拉力为26.6KN。

其安全系统我们取K=8，则从表格中可以知道其容许拉力为3.3KN>1KN。

故安全。

2“生命线”的布置及安全技术要求

“生命线”的布置和安全技术要求一般要符合以下几点：

（1）安全可靠，必须保证有足够的强度和稳定性，这样才能承受人身坠落时对“生命线”产生的冲力。

（2）方便可行，布置完成的“生命线”必须不影响工程的每道作业工序，作业人员在操作过程中使用方便。

（3）易于安装和拆除，“生命线”的安装和拆除都不宜花费太多的人力和物力，以免影响工程的工期进度和成本。

“生命线”一般是在钢梁吊装完成后实施，首先是在建筑物四周布置一圈主“生命线”，沿钢梁方向布置“生命线”是钢梁在地面组装完成前沿钢梁布置上，“生命线”的高度大约比梁顶高出20厘米。

“生命线”的支架布置在与轴线交点不远的位置，采用角钢并与卡具相连，卡具再与钢梁的翼缘板连接。

钢丝绳选用7.7毫米（19ⅹ6+1），应当无破损、断丝，无严重变形，并且与支架的环扣良好。

3“生命线”的使用和维护

（1）作业人员登上屋面梁开始高空作业时必须将安全带扣在“生命线”上，在作业和行走时，安全带要一直扣在“生命线”上并和人员一起移动。

在安装檀条、斜撑以及安装屋面时，任何施工人员必须使用，不得借故暂缓使用或者不用。

（2）每天派专人检查“生命线”的使用情况，如发现有磨损或其他安全，立即采取措施纠正，并做好记录；同时也要检查“生命线”与支架、卡具与屋面梁翼缘板的连接，如发现有松动或其他安全隐患，立即采取措施纠正，并做好记录。

4“生命线”使用、安装和拆除的风险评估

4.1材料运输

危险性：

材料坠落损害地面作业人员

预防措施：

1、检查运输绳索的强度，确认无严重磨损。

2、检查绑扎处，确认绑扎牢固可靠。

事故处理措施：

1、现场包扎处理。

2、情况严重送医院治疗。

4.2连接件的固定

危险性：

材料失稳坠落伤害地面人员。

预防措施：

1、临时固定好支架。

2、检查连接件的固定处是否牢固可靠，检查螺栓是否齐全。

事故处理措施：

1、现场包扎处理。

2、情况严重送医院治疗。

4.3钢丝绳固定在支架端部

危险性：

人员在作业时失足坠落。

预防措施：

在屋面上拉钢丝绳时，由于此时高空无依靠物件，操作人员须压低中心谨慎爬行作业。

事故处理措施：

发生事故立即送医院治疗。

4.4操作人员作业和高空行走

危险性：

人员在作业时失足坠落。

预防措施：

1、检查安全带是否可靠扣在生命线上。

2、检查钢丝绳是否有磨损。

3、正确系好安全带。

事故处理措施：

发生事故立即送医院治疗。

4.5生命线的拆除和连接件的拆除      

危险性：

1、人员在作业时失足坠落。

2、连接件的拆除。

预防措施：

1、在屋面拆除钢丝绳时，操作人员应在屋面梁上谨慎爬行，且将安全带临时固定在梁或檩条上。

2、拆除连接件时，利用脚手架攀至工作点，注意松开螺栓应用力均匀，以免用力过猛而失去重心，从高处坠落。

事故处理措施：

发生事故立即送医院治疗。

2.5.5关于吊笼的制作和验算.

第二部分单层钢结构安装工程施工安全专项方案

第一章安全保证措施

1．高处作业安全检查

在编制施工组织设计及施工方案时，尽量减少高处作业，对每项高处作业项目制定详细的安全措施并严格执行；

凡参加高处作业的人员进行体格检查，经检查合格方可进行高处作业；

所有参加高处作业的人员必须系好安全带。

2．交叉作业检查

现场应合理安排施工，尽可能做到先下后上，避免钢结构安装与土建和水电消防安装的大交叉。

3．临时栏杆的检查

钢结构的拼装平台、滑移轨导的上部的临时栏杆要牢固、齐全，孔洞要加盖板。

4．脚手架检查

必须严格按规程要求搭设脚手架，脚手架的荷载不超过0.27Mpa/m2，脚手架搭设后经施工及使用部门验收合格后使用；使用中定期检查和维护。

5．重点预防措施

根据本工程的特点，制订预防高处坠落和高空落物事故、预防火灾事故、预防大型起重机械事故的重点防范措施，施工过程中认真贯彻执行。

6．预防高处坠落和高空落物的措施

凡地面可做的组件，尽量在地面做好，减少高空作业；

桁架组装时，平台、扶手、栏杆和安全网要同步安装；

现场一切危及人身安全的孔洞要有可靠的盖板，盖板上有红白相间的色标以防随意拆移；

按规程搭设脚手架，大面积的高空作业时装设严密牢固的安全网防护措施；

高空作业使用的材料和工器具均采取防止坠落的措施，并且做到随干随清，工完料尽场地清；

在暂无条件设置栏杆的构件上拉水平安全绳。

7．起重机械

对重量达到起重机械额定负荷95%、两台及以上起重机械抬吊同一物件，或在复杂场所进行大件吊装和在输变电线路下方工作等特殊危险项目办理施工作业许可证，在施工中严格执行。

第二章安全技术具体措施

1．安全技术的一般规定

（1）吊装前应明确起重吊装安全技术要点和保证安全技术措施。

构件运输及吊装方案应经有关技术部门审核、批准后，方可进行。

（2）操作各种机械及电动工具的人员，应经常专门培训，经考试合格方准上岗，操作时应遵守各种机械及机具的操作规程。

（3）在开始吊装工作前，应对吊装人员进行安全技术教育和安全技术交底和培训；配备好安全防护用品；熟悉吊装工程内容、安装方法、程序、使用的机具性能、安全技术要点和措施；学习有关安全技术操作规程；明确安全生产责任制和具体分工，以及各项安全技术规章制度，并严格执行。

（4）吊装工作开始前，应组织有关部门，根据吊装方案要求，对运输和吊装起重设备以及所有索具、吊环、夹具、卡具、缆风绳等的规格、技术性能进行仔细、全面的检查或试验；起重机械要进行试运转，发现机件转动不灵活或有磨损、损坏、松动等现象，应检查合格方可吊装，重要构件在正式吊装前，应进行试吊，检查各部受力情况，当一切正常，才可进行正式吊装。

所有吊装机具，在吊装进行中，还应定期检查，发现问题，随时处理。

（5）在施工前和施工过程中，要做好现场清理，清除一切障碍物，以利吊装安全操作。

现场内各种材料的存放场地和堆放均需符合安全要求，并有详尽的管理措施。

（6）吊装作业应执行交接班制度，在交接班时，应进行吊装作业有关安全注意事项等内容的交接工作。

吊装机具应在交接班时进行安全检查，已磨损或有隐患的应及时更换。

2．防止高空坠落

（1）凡在2米以上悬空工作人员必须带好安全带，若悬空作业点没有挂安全带的条件时施工负责人应设置安全拉绳或安全栏杆等，吊装工作区应有明显的标志，并设专人警戒，与吊装无关人员严禁入内。

起重机工作时。

起重臂杆下严禁站人，同时避免在高空作业的正下方或已起吊构件的下面及起重臂旋转半径范围内停留或通过。

（2）地面和高空作业人员均应带安全帽，高空作业人员还必须佩安全带。

安全带要高挂低用，并系在安全可靠的地方。

吊装人员不得穿硬底鞋、高跟鞋和易滑鞋工作，在雨天要穿防滑鞋。

（3）在屋面上使用的梯子、临时操作台应固定牢靠，操作台应铺平、绑扎严密，严禁出现挑头板。

（4）运输、吊装构件时，严禁在被运输、吊装的构件上站人指挥和放置材料、工具。

（5）吊装时，高空作业施工人员应站在操作平台或轻便梯子上工作，在操作平台上应设安全防护栏杆或采取其它安全措施，以利操作。

没有安全防护设施，严禁在屋面、支撑、檩条、次檩条或未经固定的其它构件上行走或作业。

3．防止物体落下伤人

（1）高空操作人员携带工具、螺栓等应放入随身佩带的工具袋内，在高空传递时，应有保险绳，不得随意上下抛掷工具、物件，防止滑脱伤人或意外事故。

（2）高空往地面运输物件时，应用绳捆好吊下。

吊装时，不得在构件堆放或悬挂零星物件。

零星材料和物件必须用吊笼或钢丝绳捆扎牢固才能吊运。

（3）构件绑扎必须牢固，起吊点应通过构件的重心位置，吊升时应平稳，避免振动或摆动。

在构件就位并固定前，不得解开吊装索具或拆除临时固定工具，以防脱落伤人。

（4）构件、组件起吊后，如发现部分破裂或松动有脱落危险时应严禁继续起吊。

（5）构件安装后，应检查连接牢固和稳定情况，要紧固必要数量的螺栓，当连接确实安全可靠时，才能松钩、卸索。

（6）雨天、霜雾天和夜间吊装，高空作业应采取必要的防滑措施，如在上人走道、操作平台及屋面铺设麻袋或草垫，并及时清除通道上的障碍物。

夜间作业应有充分照明设施。

在夏季高温炎热天气吊装，应做好防暑降温工作。

4．防止构件翻倒

（1）现场构件堆放场地要坚实，排水良好，屋架、檩条等构件应用垫木垫稳，用木杆成组与柱拉固，防止构件倾倒。

（2）堆放构件、檩条等的插放架与靠放架应有足够的刚度，支垫稳定，能防止下沉或倾倒。

采用插放架时，宜将相邻插放架连成整体，采用靠放架时，应尽早对称靠放，靠放倾斜度宜保持在5～60之间。

（3）构件堆放应进行检查和整理。

高度比大的构件，除两端垫方木外，应在两侧加撑木或将几个构件用方木、铁丝连在一起使其稳定，支撑及连接处不得少于三道，以防失稳倒塌。

（4）构件运输前应对路面宽度、承载能力、转弯半径及沿路障碍物进行调查和核算，以确保构件能顺利安全通过，特别要注意转弯部位和路面受压部分，距路边不得小于1.5m。

（5）构件装车，应码放平稳，捆绑、支撑牢固，严防超重、超长（不得超过车身前后各2m）、超宽（不得超过车身左右各0.2m）和超高（由地面算起，总高不得超过4m），运输时不准搭乘无关人员。

（6）运输构件车辆应有可靠的刹车或制动装置；运输时，应按规定时速行驶，不得随意超速；转弯时，应慢速行驶。

在现场必须按规定路线行驶，不得在吊装设备、脚手架和各种低矮的管线下通过。

5．防止绳索脱扣、破断

（1）起吊构件应使用交互捻制的钢丝绳，要求有一定的安全系数，钢丝绳有扭结、变形、断丝、锈蚀等现象时，应降低使用标准或报废。

（2）编结绳扣应使各股松紧一致，编结部分的长度应不小于钢丝绳直径的1.5倍，并不短于300mm，用卡子连成绳套时，卡子不少于3个。

（3）使用绳卡，应将有压板的放在长头一面。

（4）使用两根以上绳扣吊装时，吊绳间的夹角如大于1000,应采取防滑措施。

用四根钢丝绳扣吊装时，应在绳扣间加铁扁担等调节松紧程度。

6．防止起重机翻倒

（1）起重机行驶的道路，必须平整、坚实、可靠，停放地点必须平坦。

地下送软土层和基坑要进行夯实和加固处理，路面应平坦坚实，必要时，吊车行走部位需铺设枕木、路基箱或厚钢板轨道。

（2）绑扎构件的吊索、吊环应经计算，所用起重工具，应进行检修，并定期检查，对损坏者进行调换。

绑扎方法应正确、牢靠，以防吊装中，吊索破断或从构件上滑脱，使起