工业厂房工程项目钢屋架吊装施工工法.doc

某某省某某建筑工程公司施 工 工 法大跨度工业厂房钢屋架吊装施工工法编制单位: 某某地震灾后异地重建项目 某某号供气厂房建设工程项目经理部编 制 人： 编制时间： 某某年09月25日 目 录1、前言2工法特点适用范围工艺原理5、 屋架吊装施工25.1施工准备21.1材料、半成品及主要机具：5.1.2作业条件：32施工工艺：5.3操作要点43.1钢屋架半成品对接拼装5.3.2屋架的吊装就位53.3屋架榀间结构安装钢屋架吊装机具及绳索的选择1 起重机的选择2绳扣选择3钢屋架内力核算 资源配备1劳动力组织2机械设备配备8、质量控制8.1质量标准2质量管理8.3过程控制安全措施1 起重的风险消减措施9.2 高处坠落的风险消减措施3 物体坠落伤害的风险消减措施环保措施及成品保护效益分析及应用实例工业厂房钢屋架吊装施工工法1、前言 随着我国实现改革开发政策以来， 市场经济的发展与不断成熟为钢结构的发展创造了条件。对于现代工业建筑，对大空间、大跨度的要求越来越高，特别是现在的大跨度钢屋架结构。我公司根据我某某地震灾后异地重建项目某某号供气厂房建设工程项目的39米跨钢屋架吊装的施工经验，总结成了大跨度钢屋架安装工法。2、工法特点本工法从实际出发，总结某某地震灾后异地重建项目某某号供气厂房建设工程339米跨钢屋架吊装施工方案。通过确定屋架的吊装方式、屋架就位位置，起重机的型号、起重机开行路线、屋架吊点设置、吊装工艺等。合理安排施工工序，有效控制屋架的安装位置及垂直度。确保屋架吊装工程在安全、质量、进度、经济效益方面得到一定的保障。3、适用范围本工法适用于大跨度工业厂房钢屋架吊装施工。4、工艺原理钢屋架以节间为单位进行综合吊装,通过起重机,将钢屋架吊至柱顶，并通过起重机对屋架的位置及垂直度进行调整。5、屋架吊装施工5.1施工准备5.1.1材料、半成品及主要机具：（1）钢构件：钢构件型号、制作质量及数量应符合设计要求和施工规范的规定，应有出厂合格证并应附有技术文件。（2）连接材料：焊条、螺栓等连接材料应有质量证明书，并符合设计要求及有关国家标准的规定。（3）其它材料：各种规格垫铁等。（4）主要机具：QY100吨汽车吊、QY50吨汽车吊、吊装索具、电焊机、焊钳、焊把线、垫木、垫铁、撬棍、扭矩扳手、葫芦等。（5）安全防护用品：安全带、安全帽、警戒线、生命线等5.1.2作业条件：（1） 钢屋架吊装前，应对钢柱顶标高进行复核，保证柱顶标高的偏差符合规范要求（不大于20mm）（2） 吊装前，在跨两侧的柱顶分别绑扎一根8的钢丝绳，作生命线，以保证柱顶操作人员安全带可靠连接。（3） 对现场进行初平，以便屋架的堆放，以及屋架拼装平台的制作。平整平台用枕木平整，以便提高拼装精度。（4） 检查安装支座及预埋件，取得经总包确认合格的验收资料。（5） 在钢柱顶的垫板上弹好轴线，为后期钢屋架的吊装创造条件。（6） 按构件明细表，核对进场构件的数量，检查构件在装卸、运输及堆放中有无损坏或变形。损坏和变形的构件应予矫正或重新加工。（7） 对构件的外形几何尺寸、制孔、组装、焊接、摩擦面等进行检查，做出记录。（8） 吊装前，应对吊装机械进行检查，机械状态是否良好，钢丝绳是否破坏等。5.2施工工艺：5.3操作要点5.3.1钢屋架半成品对接拼装因屋架跨度很大，钢屋架在加工过程中，一榀屋架组装成两段半成品，长度分别为21.8米、16.9米，两段之间通过高强度螺栓进行连接。拼装时采用50T汽车吊进行移位拼装。首先是在经初平的屋架跨内用枕木搭设一个拼装平台，保证平台平整。其次将其中一段屋架吊在平台上，屋架平放，再将另一段屋架吊至与前一段屋架吻合的位置，穿好高强度螺栓，进行初拧高强度螺栓。初步拧紧高强度螺栓后，根据钢屋架大样，再重新对线，并校正钢屋架尺寸和核对钢屋架的最后尺寸是否与图纸相符。尺寸核对无误后，用扭力扳手对高强度螺栓进行终拧。屋架拼装好后，在屋架下弦的垫板上弹好中心线。屋架螺栓拼装图如图1图1 钢屋架拼装图屋架拼装好后，保证同一屋架整个面应在同一平面上，下弦的中心线在同一直线上。屋架拼装好在每榀屋架上拉设生命线，便于安装时摘钩，以及下道工序时，高空作业的施工人员挂设安全带，保证作业人员安全作业。生命线安装示意如图2所示。图2 生命线安装示意图 5.3.2屋架的吊装就位屋架吊装时，受现场的影响，行车路线如图3所示，现场仅图3中一个施工通道，通道处的吊车梁待屋架安装完后安装。故吊装时，先吊装第11、12榀屋架，再从第1榀屋架至第10榀屋架依次吊装。图3 39米跨屋架周围环境、屋架位置及起重机行走路线图（1) 屋架吊点的绑扎  因屋架跨度39米，跨度较大，两点起吊有困难，故我们选用三点起吊的方法。屋架吊点位置在上弦节点左右300mm范围内，如图4所示。屋架在扶直就位和吊升两个施工过程中，绑扎点均应选在上弦节点处，共设三个吊点，中间一个，左右对称各设一个。因中间钢丝绳的长度不能确定，故由葫芦控制长度，在屋架扶直过程中，所需拉力相对较小，中间的钢丝绳不起作用。待屋架扶直后，调节葫芦，收紧中间的钢丝绳，保证三条钢丝绳在吊装过程中受力相等。绑扎吊索内力的合力作用点（绑扎中心）应高于屋架重心，这样屋架起吊后不宜转动或倾翻。绑扎吊索与构件水平面所成夹角，扶直时不宜小于60°，吊升时不宜小于45°，具体的绑扎点数目及位置应符合设计要求。钢丝绳与上弦杆固定，采用U型卡环固定，以保证钢丝绳与屋架的中心线在一个垂直平面上。图4 吊点绑扎位置示意图（2) 钢屋架的扶直 屋架起重机在屋架下弦一侧，故采用正向扶直的方法。在扶直过程中，先将吊钩对准屋架平面中心，缓缓收紧吊钩，使屋架慢慢直立。待屋架扶直工作完成后，在屋架两段绑扎各绑扎一根缆风绳，以便后期屋架的安装就位。屋架扶直后，再次对屋架焊接及拼装质量进行最后一次全面的检查。（3) 屋架的吊装屋架采用高空旋转法吊装，吊车按计算选用配置的要求和主吊臂臂长，确定选用QY100吨汽车吊，吊装前，检查吊车站位，接杆是否符合要求，支腿的垫铁是否牢固，起重索具穿绕挂设和工具安装要符合规范要求。全部检查无误，进行试吊。试吊过程中，拆除临时固定索具，指挥吊车缓将屋架吊离拼装平台约200mm，停车检查吊车的受力情况，吊车支腿处地基沉降情况，索具受力情况，起重指挥信号联系是否畅通无误，如无异常情况，将钢屋架缓慢落回原位准备正式起吊。正式起吊，在吊装过程中，在屋架每端分别由一名操作人员手持缆风绳，来控制屋架在吊升过程中的平衡。以防屋架于其他构件的碰撞以及在屋架就位过程中，控制屋架的位移。随时检查吊车支腿垫设及地基沉降情况等。吊车司机应时刻注意指挥人员的旗子和哨音，以旗子和哨音命令，严格遵守，服从起重工的统一指挥，非吊装人员不允许进入吊装的警戒线范围。如图5所示；图5 吊装警戒线范围（4) 钢屋架的安装就位当钢屋架起吊至钢柱顶以上20cm处时，通过缆风绳及操作人员间的配合，使屋架与钢柱顶上的垫板上已弹好的轴线基本对齐时，起重机缓慢落钩。每个钢柱，在行车梁至钢柱顶的两侧面焊接两个爬梯，以便操作人员立于爬梯上（操作人员安全带系于钢柱侧面的生命线上），控制屋架的平面位置。通过操作人员与指挥人员的配合，确保钢屋架中心轴线与钢柱轴线对齐。钢屋架中心线和定位轴线的偏差不大于5mm，争取在允许偏差内一次性对正轴线,如不能一次对齐的，应使用撬杆等工具使屋架与轴线对齐。轴线对齐后，对钢屋架进行临时固定。屋架吊装过程中，先吊装第一榀屋架，及抗风柱处的屋架。通过磁力吊锤来控制屋架的垂直度，如图6所示。在确定其垂直度及位置满足规范要求后，将屋架跟抗风柱可靠焊接，且于保证与两端柱子的连接。第二榀屋架的就位，采用固定卡的方式，既能保证两榀屋架间的相对位置，也能更好的保证屋架的垂直度，固定卡如图7。 图6 磁力吊锤垂直度控制示意图 图7 固定卡示意图钢屋架安装就位图见图8图8 钢屋架就位图（5) 屋架的校正屋架的校正内容是检查并校正其垂直度、 平面位置以及标高，用磁力吊锤检查，用缆风绳校正。用磁力吊锤检查屋架垂直度时，在屋架上弦安装三个磁力吊锤（一个安装在屋架中央，两个安装在屋架两端），吊线与屋架上弦几何中心线距离为200mm。然后，在屋架下弦，检查吊锤距屋架下弦边的距离。屋架校正完毕，立即用电焊固定。表3 钢桁架外形尺寸的允许偏差（单位：mm)序号项目允许偏差检查频率检查方法1桁架最外端两端支承面最外侧距离l24m+3.07.0抽查10%，且不应少于3用钢尺检查2桁架最外端两端支承面最外侧距离l24m+5.010.0用钢尺检查3桁架跨中高度±10.0用钢尺检查4桁架跨中拱度10.05.0用拉线和钢尺检查5行车轮中心跨距±10.0全数检查用经纬仪和光电测距仪检查;跨度小时,可用钢尺检查5.3.3屋架榀间结构安装待屋架最终固定后，将檩条先安装，屋架与柱进行最终连接。檩条固定完成后，进行上弦水平支撑和刚性及柔性拉杆的安装，再进行垂直支撑的安装，最后安装下弦水平支撑。支撑的制作按单元进行，重量小的支撑采用人工缆风绳提升就位，重量大的采用吊车或手拉葫芦吊装就位。安装过程中要注意各种支撑和檩条之间有无交叉碰头的地方，出现此种情况要及时与设计人员联系，不得随意处理。6、钢屋架吊装机具及绳索的选择 6.1 起重机的选择 6.1.1选择的依据：（1）安装高度、构件重量及尺寸；（2）施工现场条件；（3）本企业和本地区现有其中设备状况；（4）工期要求；（5）施工成本要求；根据上述依据结合现场适宜，故采用轮式起重机。 6.1.2起重机型号的选择先假设采用100T汽车吊用于屋架吊装。100T汽车吊机械性能表如下表4 100T汽车吊车性能表幅度主臂支腿全伸后方和前方作业幅度副臂支腿全伸后方和前方作业12.2m20.4m28.6m36.8m45m3.010045+9.545+153.5852.503002.503004.0725.05811646.047433012.05.747.04037282513.05.348.03432262214.052.53.859.02828242015.04.72.53.710.02320181316.04.42.53.511.0201716.51318.042.353.212.01715151220.03.62.252.91.313.01413.513.511.322.03.42.12.651.2514.0121212.510.824.031.952.451.215.010.511111026.02.651.82.31.1516.099.5109.528.02.31.6521.118.06.37.898.630.01.81.51.81.0320.0677.6321.41.51.550.9222.05.66.5341.351.350.8324.04.55360.7826.03.54使用吊臂6000kg28.02.63.230.02.5吊钩重量260kg使用吊臂100t30t吊钩重量1000kg500kg主臂最小仰角520550550580钢丝绳倍率158642主臂最小仰角350450（1）起吊重量的计算 1.1 起吊量计算 QQ1+Q2式中 Q起重机的起重量（t） Q1构件重量（t） Q2索具重量（t）查QY100吨吊车表得：Q2=1吨根据施工图取最重一榀屋架计算，屋架的具体参数如表5。表5 钢屋架构件统计表材 料 统 计 表构件编号零件号厚(mm)宽(mm)长(mm)数量零件重量(kg)构件单重(kg)构件 数量总重(kg)规格每米重(kg/m)J37A1SHLHW300X300X10X1594.51883511779.915445.4215445.42XHLHW300X300X10X1594.51718011623.51SL1HW125X125X6.5X923.81713140.77SL2HW125X125X6.5X923.82004147.70SL3HW125X125X6.5X923.82302154.79SL4HW125X125X6.5X923.81290130.70SL5HW125X125X6.5X923.82750165.45SL6HW125X125X6.5X923.81281130.49SL7HW125X125X6.5X923.83049172.57SL8HW125X125X6.5X923.81424133.89SL9HW125X125X6.5X923.83347179.66SL10HW125X125X6.5X923.81579137.58XL1HW175X175X7.5X1140.32294192.45XL2HW125X125X6.5X923.82345155.81XL3HW175X175X7.5X1140.326261105.83XL4HW125X125X6.5X923.82597161.81XL5HW150X150X7X1031.92869191.52XL6HW125X125X6.5X923.83768189.68XL7HW125X125X6.5X923.82021148.10XL8HW125X125X6.5X923.81814143.17XL9HW150X150X7X1031.942171134.52XL10HW125X125X6.5X923.81919145.67XL11HW150X150X7X1031.944481141.89XL12HW125X125X6.5X923.82045148.67XL13HW125X125X6.5X923.83087173.47TLL50X53.7760024.52132340380132.46TJ11815035517.52TJ21815017527.42J1214527077283.97J310145270412.29XB181552701334.17CB15a8405375328.61CB13a8345375216.25CB14a8280370213.01CB16a8410375328.97CB19a8360375216.96CB20a8290375213.66CB188340375216.01J37A2SHL1HW300X300X10X1594.51960911853.056249.2216249.22SHL2HW300X300X10X1594.5760171.82XHLHW300X300X10X1594.52179012059.16SL1HW125X125X6.5X923.81713140.77SL2HW125X125X6.5X923.82004147.70SL3HW125X125X6.5X923.82302154.79SL4HW125X125X6.5X923.81290130.70SL5HW125X125X6.5X923.82750165.45SL6HW125X125X6.5X923.81281130.49SL7HW125X125X6.5X923.83049172.57SL8HW125X125X6.5X923.81424133.89SL9HW125X125X6.5X923.83347179.66SL10HW125X125X6.5X923.81579137.58SL11HW125X125X6.5X923.83638186.58XL1HW175X175X7.5X1140.32294192.45XL2HW125X125X6.5X923.82345155.81XL3HW175X175X7.5X1140.326261105.83XL4HW125X125X6.5X923.82597161.81XL5HW150X150X7X1031.92869191.52XL6HW125X125X6.5X923.83768189.68XL7HW125X125X6.5X923.82021148.10XL8HW125X125X6.5X923.81814143.17XL9HW150X150X7X1031.942171134.52XL10HW125X125X6.5X923.81919145.67XL11HW150X150X7X1031.944481141.89XL12HW125X125X6.5X923.82045148.67XL13HW125X125X6.5X923.846641111.00XL14HW125X125X6.5X923.81567137.29TLL50X53.7760024.52132340380132.46TJ11815035517.52TJ21815017527.42J1214527078287.66J310145270412.29220320340117.08XB181552701436.79CB15a8405375547.69CB13a8345375216.25CB14a8280370213.01CB16a8410375548.28CB19a8360375216.96CB20a8290375213.66CB188340375216.01得 屋架自重为11.7吨Q1+Q2=11.7吨+1吨=12.7吨 6.1.3 起重高度计算HH1+H2+H3+H4=23.5+0.3+3+9=35.8m式中 H起重机的起重高度(m),停机面至吊钩的距离H1安装支座表面高度(m),停机面至安装支座表面的距离H2安装间隙,视具体情况而定,一般取0.2-0.3mH3绑扎点至构件起吊后底面的距离(m)H4索具高度(m),绑扎点至吊钩的距离，视具体情况而定。 6.1.4 起重臂（吊杆）长度计算由 式中 l起重臂长度（m）； 起重臂仰角（°）； a吊钩伸距（m）,取19m； h起重臂L1部分在垂直轴上的投影，hh1h2h3；其中 h1构件安装高度（起重机停驻点地面至安装构件的顶面距离，单位：m）； h3起重臂下铰点离地高度（m），取2m； h2起重臂中心线至安装构件顶面的垂直距离 因 h1:a=24.9:19=1.31由表14-82（建筑施工手册）计算起重臂长度的h2数值 表14-82h1：acosbh1：acosb0.60.81.00.60.81.00.50.7830.640.770.8980.4471.121.341.570.80.7330.680.820.9690.4331.151.381.621.00.7070.710.850.99100.4211.191.431.661.50.6580.760.911.06110.4101.221.461.712.00.6220.800.971.12120.4001.251.501.752.50.5930.841.011.18130.3911.281.531.793.00.5700.881.051.23140.3831.301.571.833.50.5500.911.091.27150.3761.331.601.864.00.5330.941.131.31160.3691.361.631.904.50.5180.971.161.35170.3621.381.661.935.00.5050.991.191.39180.3571.401.681.965.50.4931.011.221.42190.3511.431.712.006.00.4821.041.241.45200.3461.451.742.036.50.4721.061.271.48250.3241.551.852.167.00.4631.081.301.51300.3061.631.962.28查得h2=0.91 cosa=0.658 hh1h2h3=23.5+0.91-2=22.41m l=h/sina+a/cosa=22.4/sin48.85+19.0/0.658=58.6m根据起重量及起重臂长度查100T汽车式吊车的技术参数：臂长为45M,工作幅度11M，可起吊重量为13吨，故采用100T的汽车式吊车满足要求。 6.2绳扣选择单根吊索需破断拉力为2P分×cos450+ P分=P总=12.7×9.8=119.56 KN 得P分51.56KN根据计算钢绳选用6×37+1。钢丝绳公称抗拉强度1570MPa ；K取6，取0.82；P分×K=51.56×60.82=377.25KN由表14-3（建筑施工手册）查得，6×37钢丝绳的主要数据 表14-3直径钢丝总断面积参考重量钢丝绳公称抗拉强度（N/mm2）钢丝绳钢丝14001550170018502000钢丝破断拉力总和（mm）（mm2）（kg/100m）（kN）不小于8.70.427.8826.2139.043.247.351.555.711.00.543.5740.9660.967.574.080.687.113.00.662.7458.9887.897.2106.5116.0125.015.00.785.3980.57119.5132.0145.0157.5170.517.50.8111.53104.8156.0172.5189.5206.0223.019.50.9141.16132.7197.5213.5239.5261.0282.021.51.0174.27163.3243.5270.0296.0322.0348.524.01.1210.87198.2295.0326.5358.0390.0421.526.01.2250.95235.9351.0388.5426.5464.0501.528.01.3294.52276.8412.0456.5500.5544.5589.030.01.4341.57321.1478.0529.0580.5631.5683.032.51.5392.11368.6548.5607.5666.5725.0784.034.51.6446.13419.4624.5691.5758.0825.0892.036.51.7503.64473.4705.0780.5856.0931.51005.039.01.8564.63530.8790.0875.0959.51040.01125.043.02.0697.08655.3975.51080.01185.01285.01390.047.52.2843.47792.91180.01305.01430.01560.052.02.41003.80943.61405.01555.01705.01855.056.02.61178.071107.41645.01825.02000.02175.060.52.81366.281234.31910.02115.02320.02525.065.03.01568.431474.32195.02430.02665.02900.0注：表中，粗线左侧，可供应光面或镀锌钢丝绳，右侧只供应光面钢丝绳。 采用等级26mm钢丝绳作为吊装绳扣。其破断拉力Fg=388.5KN> P分377.25KN，满足要求. 6.3钢屋架内力核算 在吊装过程中，屋架的自重产生的内力很小，忽略不计。（1）根据二力杆平衡原理钢屋架简化为钢屋架计算简图利用结点法计算杆件内力 对于节点1有： 由P分 cos450 +F12cos840-F15=0 及P分 cos450 +F12cos840=0 得 F12=-36.55KN F15=33.91KN 对于节点5有： 由F52sin480 +F15=0 及F52cos480 +F56=0 得 F52=-45.63KN F56=30.53KN 对于节点2有： 由F23cos840 -F12cos840-F26-F52sin480=0 及 F23sin840 -F12sin840-F52cos480=0 得 F23=-67.25KN F26=30.7KN 对于节点6有： 由F36sin480 +F26=0 及F36cos480 +F67-F56=0 得 F36=-41.31KN F67=58.17KN 对于节点3有： 由F34cos840 -F23cos840-F37-F36sin480=0 及F34sin840 -F23sin840-F36cos480=0 得 F34=-95.04KN F37=27.8KN 对于节点7有： 由F47sin480 +F37=0 及F74cos480 +F78-F76=0 得F74=-37.4KN F78=83.20KN 对于节点4有： 由P分-2×(F34cos840+F74cos480)-F48=0 得 F48=127.02KN 根据各杆件的截面形式，如下图：取受力较大杆件进行内力计算，即比较以下杆件的内力杆件48：HW125×125×6.5×9 F48=127.02KN 杆件43：HW300×300×10×15 F34=-95.04KN杆件36：HW150×150×7×10 F36=-41.31KN48 =F/S=127.02/（125×9×2+125×6.5）=414.8MPa43=F/S=95.04/（300×15×2+300×10）=79.2MPa36=F/S=41.31/（150×10×2+150×7）=102MPa其中Q345B的允许应力为470MPa；以上计算结果与杆件允许应力比较，得出结论所有杆件在吊装过程中均不会因为受力改变而造成破坏。故满足吊装要求。7、资源配备7.1劳动力组织应按工程实际、职工条件、施工环境、工期要求等灵活组织，一般情况按下表（单班作业）组织。 表6 劳动组织 序号工种人数备注1安全管理人员12安全协管员23起重工54吊车司机25电焊工26合 计127.2机械设备配备表7 钢屋架吊装采用的机械设备表序号机具及材料机具规格功能数量备注1吊车100T吊装屋架12吊车50T屋架拼装13电焊机钢结构安装24扭力扳手高强螺栓连接25磁力吊锤钢结构安装36对讲机吊装通讯67钢丝绳26钢结构安装8手动葫芦钢结构安装18、质量控制8.1质量标准GB50205某某钢结构工程施工及验收规范及相关设计要求。8.2质量管理本工程成立以项目经理为组长，项目副经理和技术负责人为副组长的工程质量管理领导小组。质量保证体系如下图：质量保证体系框图质量保证体系 管理工艺资源机构业主要求与设计规定执行项目各项规章制度以ISO9001质量体系文件控制过程执行单位有关管理文件严格按照施工组织设计中的施工技术措施办理执行现行国家建筑安装工程施工验收规范科学分解,合理使用工程建设资金提前计划施工设备与工程物资,确保其质与量分期分批地组织技术熟练的技术工人进场施工各部门分工协作,各行其职确保合格8.3过程控制（1） 现场验收：屋架进场前，应检查屋架的尺寸，焊接质量，变形等是否符合规范及设计要求。对于进场的高强螺栓、焊剂等有