摘要：本文结合工程实例，对钢结构吊装安全施工技术要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：钢结构吊装；安全施工；技术要点
一、工程概况
本工程为深圳市建筑工务署第二戒毒所钢结构工程，工程主要为单层门式钢架结构部分和方管玻璃雨棚。本钢结构工程主要分两部分，一部分为钢结构屋面工程；另一部分为钢结构雨棚工程。钢结构屋面建筑面积约2500m2，最大跨度25.4米，柱距8.4米，建筑高度10.21米，结构形式为焊接H型钢+钢楼板。钢结构雨棚面积约195m2，结构形式为方管结构+夹胶玻璃。本工程屋面钢构件最长24.04m，最大单构件重19.3吨（雨棚梁0.8T），钢构件最大截面达900mm×1890mm，钢结构总重300吨。本工程安全等级为二级，本工程主体结构设计使用年限为50年，本工程场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度，基本风压为 0.75KN/m2。
二、工程特点及难点
本工程主要特点及难点：钢构件截面大，最截面达900mmX1890mm;构件单重超重,最大单重达19.3吨;构件超长,最长钢梁达24.04米;要求精度高是本工程制作和安装的主要难点。建筑单跨较大，钢梁安装位置与起重设备距离较远，起吊重量偏大，起重设备要求高等是本工程的特点。钢构件运输困难，装车卸车要用大吨位吊车，必须合理安排各施工节点的所需构件进场时间，尽量避免二次搬运是本工程施工中的重点。
三、钢结构制作及吊装方案
本工程钢结构工程由Q345B焊接H型钢梁、焊接箱型钢梁、无缝钢管连梁及Q235B方管型钢梁组成；钢结构屋面部分结构主体采用H型钢架结构，钢梁GKL01-X截面为H1500×800×25×40；GKL02截面为H1650～1890×900×25×40。次梁截面为H400×250×14×16，用钢量约为282吨，钢梁与混凝土牛腿连接节点为4M22的螺栓连接，混凝土柱预埋件在现场焊接耳板与钢梁用高强螺栓连接，高强螺栓选用10.9级扭剪型；钢结构雨棚主要选用焊接方管和热轧方管，用钢量约为18吨，连接形式以现场焊接为主。
本工程构件在场外由专业公司制作加工，预拼并验收合格后运输至现场安装。由于跨度比较大，每个构件单重也较大，钢梁安装位置与起重设备距离较远，需要布置大型汽车吊配合吊装；根据现场实际测量，吊车中心点到最远主梁直线距离为32m，钢梁重量约19.3吨，吊装高度为10.21m；
本工程拟使用一台QAY-400汽车吊来吊装主梁，本吊车全配重时可吊400吨（工作幅度3m时），根据QAY400主臂超起起重性能表（140吨平衡重，支腿全伸9.5m），工作幅度不大于34m，臂长61m，最大允许起重重量为25.9吨。吊车站位距离离A轴墙面7m（参照方案吊装工况图），A轴上方砼梁标高9.7m（现场实际控制最小高度11.2m），按照上述条件计算得知吊车主臂需要伸出61m，与地面的夹角大约也是58.1度，能够满足吊装要求。次钢梁安装采用小型汽车吊，配合工地原有塔吊吊装安装次梁。
汽车吊作业区域根据设计承载力针对性采取加强措施，确保吊装作业区域满足吊装作业要求。
现场吊装顺序：首先吊装B轴交12～19轴的GKL01b,然后吊装12轴交B～D在的GKL02，再依次吊装C轴交12～19轴的GKL01a和D轴交12～19轴的GKL01b。安装完12～19轴的主梁构件后，要移动吊车再按以下顺序吊装B轴交9～12轴的GKL01b,然后吊装再依次安装C轴交6～12轴的GKL01a和D轴交6～12轴的GKL01b。再按上述步骤安装完2轴～4轴的主梁构件。12～19轴主梁3～4天吊装完成，然后改25～80吨的吊车和工地塔吊安装次梁，次梁安装大约6～8天完成。2～6轴主、次梁按照12～19轴的施工方法施工，大约5～8天完成吊装。钢梁全部安装完成后，要进行全面检查，主要检查项目有：扭剪型高强螺栓梅花头有没全部拧断，油漆面有没有损伤，现场焊口有没漏焊现象等。安装楼承板，楼承板在钢梁安装完成的时候进场，待上一项项目检查改进后经业主监理验收后安装楼承板和剪力钉。安装完钢结构屋面后，进行玻璃雨棚钢梁吊装，雨棚梁最重构件约0.8T；吊装时先安装GL01然后是安装吊杆LG01，安装完LG01后调整GL01的水平度，确认符合设计要求后依次安装GL02、GL03和JL01。
四、钢构件安装安全施工策略
（1）预埋件施工。本工程预埋件主要是预埋钢板，施工时应注意以下几点：
本工程预埋件都比较大，单件最重的达230KG，人力是不能搬动，要用塔吊才能搬运至安装位置。按照设计要求预埋钢板的锚栓数量也多，最多的预埋件有55支锚栓钢筋，如此之多的锚栓必然会与砼柱纵筋和箍筋相互干涉，钢筋施工时应按锚栓间距调整砼柱箍筋的间距。
（2）钢梁的安全施工技术要点
1）主梁安全施工技术要点。
①吊点的设置：根据理论重量计算得知最重钢梁重约19.3吨，吊点不能用钢丝绳直接捆在钢梁上，不然很容易勒伤钢梁，钢梁翼板也很容易把钢丝绳切断，容易造成安全隐患。应当钢梁中心点往两边5米的位置预先焊好吊点，吊点宜用与钢梁翼板厚度相同的钢板制作，与钢梁上翼板焊接，吊点钢板为200X200X40，中间制80X50长圆孔，吊点钢板与钢梁采用全熔透双面坡口焊，吊耳具体设置计算如下：
钢梁长约24.04m，截面规格为H1500X800X25X40，设两个吊耳板，位置见图一：
图一：钢梁吊点设计示意
构件及连接板重量如下：
吊耳板尺寸见图二：
图二：吊耳尺寸
零件材质均为Q345B，吊耳板与钢梁采用双面直角焊缝连接。焊接采用手工焊接，焊脚高度取hf=14mm。
②计算：
查现行国家规范《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.4.1条，Q345B的抗拉强度设计值为f=265N/mm2(对应板厚35~50mm)，角焊缝的抗拉强度设计值为ft=200N/mm2，抗剪强度为fv=155N/mm2(对应板厚35~50mm)。
由条件可知，钢梁自重为19.305t，约194KN。折算成线荷载为194KN/24m≈8.1KN/m，其计算简图见图三：
图三：计算简图
则作用于单个吊耳的力为R1=R2=97KN(标准值)，依现行国家规范《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第3.2节的规定，取起吊时的动力荷载系数为1.05，不再考虑其它的荷载分项系数，故单个吊耳上的荷载设计值为97x1.05≈102KN，为轴向拉力。
吊耳板强度计算：由图二可知，吊耳板为轴心受拉构件，最不利载面为吊孔上面，其有效面积为:(100-30)x40=2800mm2
则其轴向应力为σ=N/A=102x103/2800=36.43N/mm2<f=265N/mm2
吊耳板强度满足要求！
连接焊缝计算：依据GB50017-2003，第8.2.7条，角焊缝的最小焊脚尺寸为1.5=1.59.49mm，最大焊脚尺寸为1.2t=1.2x40=48mm，采用的hf=14mm厚的角焊缝满足规范构造要求。
焊缝受力为作用力垂直于焊缝长度方向的正面角焊缝，单条焊缝的计算长度为:L1=70-2x14=42mm
每块吊耳板共4条焊缝，则焊缝总的计算长度为L=4x42=168mm
则焊缝的剪应力为：τ=N/(hfXL)=102x103/(14x168)=43.37N/mm2< fv=155N/mm2
焊缝强度满足要求！
③结论：经上述计算，条件概况中的钢梁，按图一所示位置设置吊耳板，按图二所示的吊耳板采用14mm厚的双面直角焊缝与钢梁焊接，吊装过程中吊耳板及其连接焊缝的强度满足规范GB50017-2003相关规定的要求，安全。
试吊：为了更直观证明吊耳是否能承受钢梁吊装时的重量，建议在加工车间对构件进行试吊，试吊时使用二台起重10吨以上的行车吊，每台行车扣一个吊点，两台同时操作，当钢梁吊离地50cm时检查吊点有无拉长变形情况，保持以上状态10分钟后再检查，检查后若没有任何改变状况，证明吊点可以胜任，然后把钢梁放下，在钢梁上增加大约钢梁50%的重量的其他构件，再重复第一次试吊的程序进行二次加重试吊，检查每个吊点是否有拉伸或变形，确认吊点安全后进行下一道工序。
吊装：当现场具备进场安装条件时，钢梁有序进场并按规定放置，汽车式吊车摆放完成后，先伸臂按预定的吊装位置模拟运行一遍，确认当前位置能满足吊装要求后才可以吊装，吊装前再次检查吊点是否保持原来状态，检查吊车每个支撑点是否妥当，确认安全后可以开始吊装。钢梁吊离地面50cm时暂停起吊，再检查一遍吊点和吊车支撑点，确认无误后开始正式吊装。
钢梁安装：钢梁吊至安装位置上空后应缓缓下降，当快接近安装螺栓位置时，钢梁两端的安装人员应向起重指挥人员提示吊车上下左右移动方向并用手稳住钢梁，使钢梁能够准确到达安装部位，钢梁按图纸要求安装就位后，吊车先缓缓松下钢丝绳但是绝对不能完全松开，安装人员确认钢梁已在预先按照图纸画好的定位线的位置上时，安装人员应边拧紧安装螺栓边调整钢梁垂直度，达到施工质量要求后方可慢慢松开钢丝绳。
次梁的安装：安装固定一支主梁后应在主梁近中部安装一支次梁以增加主梁的稳定性。次梁安装顺序：主梁全部按图安装完成后，次梁应从中间跨开始安装，即从本工程B轴～D轴开始安装次梁，这两轴全部次梁安装后再安装A轴～B轴、D轴～E轴次梁。
（3）钢楼板安装
1）楼承板安装：全部钢梁安装完成后，全面检查钢梁上部油漆面有没损伤，若有损伤应按施工规格进行补漆，待油漆干透后开始铺设楼承板，楼承板分开口式、闭口式和桁架式，桁架式分可拆卸和固定式；楼承板下料长度按工程跨度而定，总长一般不超过10m,以2～4跨次梁间距为宜；铺设方向与次梁垂直方向铺设。
b.栓钉安装：栓钉选用ф16*90钢结构专用栓钉，安装间距按设计要求设置。
（4）高强度螺栓安装。各类构件的连接的接头，必须经检查合格后，方可进行紧固和连接。安装定位螺栓，需承荷载者，螺栓数量、水平间距和垂直间距应由计算确定；不需承受荷载者的螺栓，不得小于规范规定的最小间距。除全数外观检查外，重要的对接螺栓进行100%内部质量检查；并做出检查记录。安装用临时螺栓和冲钉，在每个节点上应穿入的数量必须进行计算决定，并符合下列规定：
不得少于安装孔总数的1/3。穿两个临时螺栓；冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%；扩钻后的精制螺栓的孔不得使用冲钉。粗制螺栓用于临时性连接时，每一处的数量应经过计算确定，但每个节点不少于两个；当用于永久性连接时，如有少许错孔，允许用过冲冲孔，但冲孔数量不多于螺栓数的30%。永久螺栓时，螺母下放置垫圈，表面不平时，放置相应斜垫圈；螺母固定按设计规定，用防松装置或弹簧垫圈，粗制螺栓可将螺母点焊或打毛螺纹。永久性普通螺栓连接不得垫两个以上的垫圈，或用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧，外露丝扣应不小于2~3扣并应防止螺母松动。任何安装螺栓孔，均禁止采用气割扩孔。采用高强度螺栓连接，需在工地处理构件摩擦面时，其摩擦系数值必须符合设计要求。在制作厂处理好的构件摩擦面，安装前，逐组复验所附试件的摩擦系数，合格后方可进行安装。高强度度螺栓带有配套的螺母和垫圈，在同一包装箱中配套使用，施工有剩余时，必须按批号分别存放，不得混放混用。在储存运输和施工过程中应防止受潮生锈、沾污和碰伤。安装高强螺栓时，构件的摩擦面保持干燥，不得在雨中作业。高强螺栓应顺畅穿入孔内，不得强行敲打：穿入方向一致，便于操作，并不得作临时安装螺栓用。高强度螺栓必须分两次拧紧，初拧扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%，终拧扭矩值须符合设计要求，并按下式计算：M=p·k·d ；式中：M为终扭矩值（n·m）；p为设计预拉力（n）；k为扭矩系数；d为螺栓公称直径（mm）。高强螺栓的紧固：一般分两次进行，第一次为初拧，紧固至螺栓标准预拉力的60%~80%，第二次为终拧，紧固至螺栓标准预拉力，偏差不大于±10%。初拧、终拧均采用电动板手。每组高强度螺栓的拧紧从节点中心向边缘施拧。当天安装的螺栓在当天终拧完毕，其外露丝扣不得少于2扣。采用扭矩法施工时，机具应在班前和班后进行标定和检查。检查时，应将螺母回退30º至50º再拧至原位，测定终拧矩值，其偏差不得大于±10%。扭剪型高强度螺栓终拧结束后，检查如发现梅花头没脱落的，用专用板手检查是否欠拧、漏拧。对螺栓进行自检，用经过检定的扭矩板手抽查螺栓的紧固扭矩，抽查数量为节点处螺栓总数的10％，并不少于一支，如发现有紧固扭矩不足，则用扭矩板手对节点所有螺栓重拧一遍。
五、结语
总之，钢结构吊装施工属于复杂性技术工作，在施工过程中，必须要重视钢结构的吊装施工，制定完善的施工方案，采用合理的吊装施工技术，加强安全管控，确保钢结构吊装施工质量，保障施工人员人身安全。
参考文献
[1]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
[2]《钢结构设计规范》GB50017-2003
[3]《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91
[4]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2015
论文作者:谢政华
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/15
标签：钢梁论文; 螺栓论文; 钢结构论文; 构件论文; 工程论文; 吊车论文; 扭矩论文; 《城镇建设》2019年第08期论文;