钢结构吊装机械及绳索的选择(论文)

钢结构吊装机械及绳索的选择

编制人：张玉柱 编制日期：2006.4.25

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钢结构吊装机械及绳索的选择

张玉柱

目前，钢结构凭借自重轻、韧性好、施工周期短等特点在厂房建筑及公共设施中得到广泛的应用。二十冶金结分公司安装处从1980年宝钢初轧钢结构厂房至今，历经25载，施工的项目不计其数其中包括轻钢结构厂房、重型钢结构工业厂房、球型网架结构体育场馆等，积累了许多宝贵的吊装经验，为以后进行钢结构吊装施工提供了技术保证。下面就钢结构吊装中的大型机械及钢丝绳的选择做一个粗浅的分析。

一、吊装机械选择 1、吊装机械选择的原则：

1）满足吊装要求。选择吊装机械必须能够满足吊装的需要，这是钢结构安装工程最基本的要求；2）经济合理。因大型机械占钢结构安装工程施工成40%~50%以上，所以必须综合考虑，尽量降低吊装机械的使用成本。

2、吊装机械选择的依据：

1）合同文件，合同文本中有明确说明的，应首先遵从合同约定选择吊车； 2）设计图纸，通过分析设计图纸，考虑吊车站位点，为选择吊车提供第一手技术资料；3）施工组织设计，一般施工组织设计中都有选择吊车的吨位及站位点，但这只是在理论上可行的技术方案，还需要做进一步计算核实；4）构件最大重量表，通过对设计图纸进行二次转化，计算构件最终的重量，这是选择吊车最重要的参数值；5）构件安装高度，准确计算安装高度，可以更好的计算吊车主臂的长度；6）现场地理环境，由于吊车自重较大，对地面的承载力有很高的要求，因此吊车站位点必须选择在合适的位置；7）市场吊车租赁价格报表，俗话说“货比三家”综合考虑，选择最适宜的吊车；8）吊车性能，这是吊车本身所

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固有的，吊车新旧程度，各项性能指标，都是在今后吊装过程中所必须的。 3、冷却塔结构吊装：

为了能够更好的说明问题，现以广州JFE钢板有限公司40万t/a热镀锌主厂房工程中冷却塔结构吊装举例说明。 1）结构简介：

冷却塔段（BC跨8线~10线）厂房为全厂最高，檐口标高60.2m，最高点61m，安装构件集中，为厂房结构安装核心部位并起主导作用。 2）冷却塔柱子最大重量：

冷却塔钢柱全高65.2m，分四段制作安装，最大重量从下往上分别为33吨、30吨、38吨、32吨。

冷却塔跨度32.3m，屋面梁分三段制作，现场采用二氧化碳气体保护焊接整体吊装，最大重量为20吨。 3）吊装平面站位布置图：

250t履带吊C00-10.00-7.50B150t履带吊出口电气室0-5.0036000810说明：1、冷却塔立面安装时，电气室必须回填至自然地面高度，保证地面承载力外13吨/米 。2、冷却塔第三、四节钢柱采用250吨吊车安装。3、屋面梁利用250吨吊车安装。20000

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4）吊装立面图：

1/2060.200250t履带吊接主杆76m合金化塔段0.000出口电气室-5.0001300025000150t履带吊接主杆67m说明： 1、冷却塔第一、二节钢柱采用150吨履带吊安装； 2、冷却塔第三、四节钢柱采用250吨履带吊安装； 3、出口电气室回填至自然地面，强度达到127.5Kpa； 4、屋面梁采用250吨吊车安装。BCC

4）施工现场环境：

a、地质条件恶劣，土质松软； b、天气恶劣，3月~5月份广州地区属多雨季节； c、厂房内为设备基础，必须采用跨外吊装；d、各专业交叉作业，施工难度大。 e、冷却塔B列外侧为宽20米的出口电气操作室。 5) 编制施工方案：

a、考虑施工现场实际环境条件，采用跨外吊装方案，即150吨履带吊站位于出口电气操作室外侧。经分析，构件重量在35吨左右，再计算吊车回转半径，电气室宽20米，车身长8.2米，故回转半径至少为26米，150吨履带吊在回转半径为26米时根本无法起吊35吨构件。

b、为了减小吊车回转半径，必须将电气室基坑回填至自然地面，并铺碎石加固，确保地面承载力为127.5kpa(13吨/米2)。1、施工前提：主构件已全部制作完毕，能够保证大机连续作业；2、吊装前准备工作：按照施工组织设计要求，选用7150型150吨履带吊进行结构安装，吊装场地保证平整以有利于吊车行走及

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站位吊装，在构件适当位置安装临时爬梯、安全绳及操作平台；3、试吊工作：首先，吊车空载试吊，观察起吊高度是否满足要求，是否有其他障碍物阻挡，最后利用钢卷尺测量吊装回转半径，并记录数据，再者，吊车负载试吊，在开阔的场地上吊车将构件吊起至刚刚离开地面为准，指挥吊车尽力趴杆（减小起吊仰角）达到满足吊装条件的回转半径为止（一般实际操作时都要稍大于所要求的回转半径），确认没有任何问题，然后开始提升构件至安装高度，此时已具备安装条件了；4、正式安装：指挥吊车缓慢回转至安装位置，必须时刻注意吊车履带板的变化，若履带板翘起说明吊车已达到极限状态，这时非常危险，必须采取有效措施，防止意外事故的发生，当构件安装就位后，高难工作已完成，下步就是找正、连接了；5、最后，构件安装牢固后，派专人负责将吊装钢丝绳的卡扣摘掉，进行吊装下一个构件的准备工作。 c、冷却塔吊装平面布置图：

第四节钢柱重量32吨，该段钢柱底面标高为46.00米，长度为14.2 米。查阅吊车性能表知，吊车主臂长度只有在70米以下才能满足要求，但吊车试吊时发现主臂与第三节钢柱及42.00米标高处水平支撑相碰，无法达到吊装要求的回转半径。如图所示：

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60.200四节柱2191309142004520主杆与第三节柱相碰焊吊钩46.000三节柱27.0001075主杆与第三节柱相碰6706046500二节柱1240绑扎12.000-0.500475015000工作半径79°一节柱15000工作半径分析250吨履带吊进场时间对成本的影响

解决问题的措施初步确定有以下几种：  提高地面标高；

 将第四节钢柱分解成两段，减轻重量，增加主臂长度；  采用大吨位吊装机械。

经分析，第一种方案：必须利用堆沙袋的办法搭设平台，考虑能够满足吊车高度及受力特点的要求，高度必须大于5米左右，长度大于25米，宽度大于20米，工程量十分浩大，需要花费大量的时间、人力、物力，不可行；第二种方案：第四节柱子重35吨左右，分两段每段重18吨左右，利用150吨吊车选用24米回转半径，76.2米主臂，额定起重量为19.6吨，能够满足吊装要求。但业主不同意认为钢柱分五段安装容易变形，并且高空对接熔透焊接质量无法保证，不能确保等强焊接，故排除；只有采用大吨位吊装机械这一种方案了，但施工机械费用增加了，两台大机同时工作构件制作不及时严重浪费。我施工单位综合考虑各种因素，以服务业主为第一宗旨，及时租赁一台CKE2500型250

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吨履带吊，主臂选用76米，能够完全满足吊装需要，保证了施工正常有序进行。

经过上述分析，吊装机械回转半径的选择是吊装的核心问题，因此，吊装对回转半径要严格控制，起吊前要用钢卷尺仔细测量，精确计算，选择合理的吊车站位点。吊装前对吊车的性能检查也非常重要，是确保工程安全施工的重要保证。

二、吊装索具选择

1、白棕绳选择：

白棕绳是起吊轻型构件和作为受力不大的缆风、溜绳等用的。白棕绳是由植物纤维搓成线，线绕成股，再股拧成绳。破断拉力，是指在试验中把绳索拉断所需要的力。允许拉力，是指绳索在实际工作中允许承受的力，可用下列公式计算：

允许拉力=破段拉力÷安全系数

白棕绳的安全系数：当缆风用时采用6；作吊索用时不小于6；重要处采用10；旧绳子的允许拉力取新绳的40~60%。 2、钢丝绳选择：

1）钢丝绳是吊装中的主要绳索。具有强度高、韧性好、耐磨性好等优点，并在磨损后外部产生许多毛刺，容易检查，便于预防事故。 2）钢丝绳分类：右交互捻、做交互捻、右同向捻、左同向捻。

吊装时一般采用交互捻钢丝绳，较更，强度较高，吊装重物时不易扭结和旋转。多层股（不旋转）钢丝绳主要用于各种起重机中。

6股7丝、7股7丝、6股19丝、6股37丝和6股61丝等几种。

在吊装中常用的有6×19+1，6×37+1和6×61+1（后面的1表示一根绳芯），在绳的直径相同的情况下，6×19+1钢丝绳的钢丝较粗，比较耐磨，但较硬，不易

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弯曲，可作缆风和吊索；6×37+1钢丝绳比较柔软，常用来穿滑车组和作吊索用；6×61＋1钢丝绳主要用于重型起重机械中。

3)钢丝绳的破断拉力：钢丝绳的破断拉力与钢丝绳的直径、结构（几股几丝）及钢丝的强度有关，其数值按下式计算：钢丝绳破断拉力=换算系数×钢丝绳破断拉力总和 式中换算系数——6×19+1 钢丝绳取0.85，6×37+1钢丝绳取0.82，6×61+1钢丝绳取0.80。

钢丝的强度极限为155公斤/毫米2，钢丝绳的破断拉力，可近似取。

破断拉力≈50×直径×直径 4）钢丝绳的安全系数和允许拉力：

用 途 作缆风 用于手动起重设备 用于机动起重设备 安全系数 3.5 4.5 5~6 用 途 作吊索时弯曲 作捆绑吊索 用于载人的升降机 安全系数 6~7 8~10 14 允许拉力=破断拉力/安全系数 5）本工程吊装绳索选择：

冷却塔钢柱其中最重一段为38吨，采用CKE2500型250吨履带吊安装时，确定钢丝绳型号：采用新钢丝绳，安全系数：取6 ；钢丝绳直径2=允许拉力×安全系数/50 。构件加绳索及其他辅助配件重量：约40吨，故允许拉力[T]=40吨。四股吊装，安全系数已经考虑绳索角度对承载力的影响，由此简化每根绳子承受允许拉力[t]=10吨，D=（10000×6/50）1/2=34.mm

考虑现场实际情况，我施工单位选择钢丝绳型号6×19+1，直径36mm。 钢丝绳长度计算：

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SRH61mα18m4000L—— 钢丝绳长度（m） S——安全距离，一般取6~8米 L=2/ctgβ 且 2×tgβ＞S=8

令β=600时 ，L=2/cos600=4米 ，2×tg600=3.5米＜S 故不可取 当S=8 ,求解β=760

L=2/COS760=8.27米 ，钢丝绳缠绕挂于吊车钩头所需长度0.5米， 故最后钢丝绳总长：（8.27+0.5）×4=35.08米， 取L=35米

综上所述，冷却塔柱子吊装钢丝绳：选用四股直径 36mm，总长度 35米。

钢丝绳是钢结构吊装过程中必备的工具。精确地计算构件重量，合理的选择相应钢丝绳，是钢结构吊装顺利进行的可靠保障。

随着钢结构日新月异的发展，大型机械在结构安装工程中被广泛的采用，省时、省力，加快了施工进度，为业主早日投产创造了条件。掌握合理选择吊车及钢丝绳的原理是进行安装工程必须要具备的基本技能，在以后的工作实践中不断的总结经验教训，提高自身分析判断能力，更好的回报社会！

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