钢箱廊道高空整体吊装法

郭伟强,张凤祥,谭朝玲

【摘要】随着我国经济的高速发展，特别是近几年工业建筑粮库的兴建，对粮库筒仓施工质量提出了更高的质量要求。针对筒仓与工作塔的连接位置钢结构分体安装出现焊接质量差、移位、高空人员焊接难度大、钢构件吊装作业困难等问题，结合以往的施工经验，打破常规，创新思维，在惠州粮库项目针对浅圆仓和工作塔连接的钢结构廊道施工制定了专门的施工方案，在地面将钢箱廊道部分拼装后整体吊装，对施工过程中出现的技术难题进行防止，经过后期检验，取得了良好的施工效果。

【关键字】工业建筑粮库；钢结构；整体吊装

1 引言

目前，我国粮食安全战略的升级，各地都在兴建粮库筒仓。粤港澳大湾区（广东）绿色产品生产供应基地项目做为广东省重点项目，是作为农产品批发集散、农产品精深加工,中央厨房、农业流通大数据、电子商务、检验检测、进出口代理功能于一体的新型现代化绿色农产品生产供应基地而建设。项目建成将完善广东惠州博罗县农业基础设施建设，解决现有农业各方面的短板，通过“数字化赋能”大大提升农业产业供应链整体运行能力，大大增加农民收入，提高当地就业能力。在粮库的施工工艺中，通常立筒仓、浅圆仓的顶部都选用钢结构形式施工工艺，该工艺具有跨度大、净空高的特点，若每个钢构件分体吊装后再安装，操作人员高处作业空间受限往往有些地方难以操作容易影响焊接质量并发生移位情况，导致后期需要补焊、加固等措施进行整改，为了保证焊接质量、降低施工安全风险，采用钢结构在地面部分拼装后整体后塞的方案。

2 项目概况

粤港澳大湾区（广东）绿色产品生产供应基地项目位于惠州市博罗县泰美镇，紧贴长深高速出入口上方；西部目前是泰美镇级中心，聚集了一批生产制造、饲料加工、物流运输等企业；东部目前基本以山地、农田等现状为主，有较多农场、畜牧的公司，自然生态资源较丰富；项目地块总占地面积约为31万平方米；总建筑面积预计约39万平方米；范围内部士地现状以山地、水田为主，有河涌经过，规划本项目用地南北侧均有主要交通干道。同时也是EPC项总承包项目，是集绿色农产品生产供应服务为一体的农产品供应链产业综合体，包含粮仓、、大米加工厂、油脂储存去、冷链、集配中心、办公楼、研发展示中心。本项目工程体量大，质量标准高。

3 方案概述

浅圆仓与工作塔连接的栈桥：为桁架结构，上下弦杆为H型钢，腹杆为圆管,水平投影为17.2mX5.8m,最高点+50.81m,最低点+44.5m桁架,桁架分为两榀,中间以圆管和方管连接,连接方式为焊接，本次吊装的总重量为22t。

图3 栈桥安装位置示意图

4 起重机的选择和计算

4.1钢构件吊装构件重量

吊装构件总重量：24t（包括栈桥22t，吊装索具、吊钩、倒链。缆风绳及钢丝绳重量约2t）。

4.2吊车选择

根据300t汽车吊的性能说明书，在工作半径R=22m以内，可吊装高度60m，其额定起重量为25.5t。

因25.5t＞24t，60m＞50.81米，所以此吊车满足起重吊装要求。

4.3吊装用钢丝绳选择

根据吊装构件及工况分析统计，300t汽车吊吊装时，采用4个吊点，计算重量取24t。采用6*37类型28mm的钢丝绳，抗拉强度为1700N/mm2，安全系数k取6，吊装时钢丝绳与水平夹角为60°，取角度系数C=1.15。

通过公式：S=×C=220000/4×1.15=63250N；

所需钢绳的破断拉力为：=S×k=63250×6=379000N；

由钢丝绳破断拉力近似公式：=0.3σ=0.3×1700×28×28=399840N

得〉，满足吊装要求。

4.4吊耳选择

根据钢箱廊道在地面上拼装好，需要安装吊耳起吊，拼装总重为24t。吊耳采用10t标准吊耳。尺寸见下图所示：

图4 吊耳规格尺寸图

吊耳应打坡口并采用全焊透方式进行满焊。4个吊耳所受拉力为：

F=CG=1.5x22000x9.8=323400N

每个吊耳最大受力为F’=F/4=80850N

其中，C=1.5为不均匀受力系数。

其正应力σ=F’/Amin=80850/（4x（160-70）x16）=14.04MPa

其中Amin是吊耳在垂直于拉力F方向的最小截面积mm²。

Q345B材料许用应力：

[σ]=345/1.5=230MPa。式中1.5为安全系数。

[σ]＞σ，满足使用要求。

切应力τ=F/Awmin=80850/（45x16）=112.29MPa

Awmin是吊耳在垂直于F拉力方向最小截面积。许用剪切应力：

[τ]=a[σ]=0.6x230=138MPa，a为换算系数。

[τ]＞τ,满足使用要求。

4.5风荷载分析

钢结构的结构为矩形结构，截面是正方形，其有效挡风面积是各构件的投影面积和，经计算挡风面积A为99.67㎡（17.2m*5.8m）。在最不理想风向的作用下，钢结构偏摆产生附加风荷载，使起重机负荷增加，要将钢结构吊装风荷载F控制在起重机负荷率的1%以内，即0.24t。钢结构吊重说24t，则吊钩相对垂直线的偏摆角β为arctg（0.24/24）=0.57°，计算得偏摆量0.179m。

根据风荷载公式：

F=C·Kh·q·A

式中C—风载体形系数，取C=1.2m；

Kh—风压高度变化系数，50～60m，取1.42；

q—标准风压，q=V2/16，V为风速；

得出：V2=16*F/（A·C·Kh）。

代入数据计算得：V2=16*240/（99.67*1.2*1.42），V≈4.75m/s；

即钢结构吊装时风速控制在4.75 m/s以为（3级风以内）。

5 施工工艺流程及施工要点

5.1施工工艺流程

钢箱廊道组装→增加斜撑→预留吊装孔→设置吊点→钢箱廊道整体吊装→剩余构件补档

5.2施工要点

5.2.1钢箱廊道组装

在地面拼装大部分的钢结构。

5.2.2增加斜撑

在牛腿柱与主梁之间增加斜撑，保证吊装时的稳定性，斜撑焊接时呈45°。

5.2.3预留吊装孔

为便于廊道吊装完成后的后续花纹钢板和格栅板铺设工作，预留吊装孔，剩余顶部红色标准的构件暂时不安装，作为预留吊装孔。

5.2.4设置吊点

在主钢梁各1/4处设置焊接吊耳设置吊车起重吊点。

5.2.5钢箱廊道整体吊装

因钢箱廊道该道施工工序进行时，市政路面已完成施工，地面承载力满足要求，无需对地面进行加固处理。

吊装时，在钢箱廊道的底部主钢梁四个角位置上分别系一根Ф25，长度60m的钢丝绳作控制方向用。

参考文献

[1]钢结构工程施工及验收规范GB50205-2020；

[2]钢结构设计规范GB50017-2017；

[3]起重机设计规范GB/T3018-2008；

[4]钢结构焊接规范GB50661-2011