平面大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊裝中吊索受力計(jì)算及注意事項(xiàng)*

曾新明，梅 昊，劉晨輝

(中國電建集團(tuán)江西省水電工程局有限公司，江西 南昌 330096)

0 引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,大跨度鋼結(jié)構(gòu)工程不斷增加，單體吊裝重量也越來越大，工程技術(shù)人員在編制鋼構(gòu)件吊裝方案時，采用吊裝帶捆綁構(gòu)件再用卸扣接在主吊索鋼絲繩上較為常見。此時吊索不同的布置和捆綁方式及受力計(jì)算校核往往被工程技術(shù)人員忽視。在重量達(dá)數(shù)十噸甚至上百噸的鋼構(gòu)件的吊裝中，錯誤的受力計(jì)算校核將使吊索的安全系數(shù)成倍的降低，將工程施工帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。筆者通過四點(diǎn)法吊裝主吊索鋼絲繩布置及受力分析、吊裝帶扼圈式和吊籃式捆綁受力分析和綜合比較，明確了主吊索布置和吊裝帶捆綁方式的差異將帶來重大的安全隱患，讓技術(shù)人員正確的選用吊索布置、捆綁方式和校核計(jì)算方法。

1 四點(diǎn)法吊裝吊索布置及受力分析

以下鋼構(gòu)件由上下弦H型鋼、端柱H型鋼及鋼管鋼桿件組成，外形尺寸約為36 000 mm×3 000 mm×500 mm，由于構(gòu)件長度長，為了控制在吊裝過程中的結(jié)構(gòu)變形，確保構(gòu)件順利安裝，一般都采用四點(diǎn)進(jìn)行吊裝。

正確的四點(diǎn)吊裝法應(yīng)采用兩根吊索的四點(diǎn)吊裝法且兩側(cè)采用同一根吊索進(jìn)行吊裝，這樣可以確保每根鋼絲繩吊索都均勻受力，見示意圖1。

圖1 四點(diǎn)吊裝法示意圖

構(gòu)件重量G，根據(jù)計(jì)算公式2Fcos 29+2Fcos 47=G,計(jì)算得F=0.32G。

如果四點(diǎn)吊裝法錯誤的采用4根吊索，或者中間兩個吊點(diǎn)和外側(cè)兩個吊裝各共一根吊索的布置形式，根據(jù)三角形穩(wěn)定性原理，無法保證所用4根吊索均按理論計(jì)算狀態(tài)受力，最差的極限的狀態(tài)為只有外側(cè)兩根吊索受力。

此時，根據(jù)計(jì)算公式2Fcos 47=G,計(jì)算得吊索受力F=0.73G。

不同的布置形式，吊索受力最大相差2.28倍(0.73G/0.32G=2.28)，錯誤的布置將使吊索的安全系數(shù)大大的降低。

2 吊裝帶不同的捆綁方式受力分析

2.1 吊裝帶扼圈式捆綁受力分析

如圖2可知主吊鋼絲繩受力為F，一般情況扼圈式捆綁角度在120～140°，吊裝帶受力F1=F～1.46F之間。

圖2 扼圈式捆綁示意圖

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》，當(dāng)用吊索直接捆綁重物，且吊索與重物棱角間采取了妥善的保護(hù)措施時，安全系數(shù)應(yīng)取6～8。且根據(jù)JBT8521-2007《編制吊索安全性》規(guī)定，吊裝帶出廠極限工作荷載已經(jīng)取值安全系數(shù)K=6，當(dāng)采用扼圈式提升時，吊帶受力應(yīng)為極限工作荷載乘以系數(shù)M=0.8，即吊裝極限工作荷載F1=1.25F。

綜上所述，當(dāng)?shù)跹b帶采用扼圈式捆綁時，吊裝帶極限工作載荷最小應(yīng)滿足F1=1.25F的要求。

圖3 吊籃式捆綁示意

2.2 吊裝帶吊籃式捆綁受力分析

如圖3可知主吊鋼絲繩受力為F，在吊籃式捆綁角度在10～90°，吊裝帶受力F1=0.5F～0.71F之間。

根據(jù)JGJ 276-2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》，當(dāng)用吊索直接捆綁重物，且吊索與重物棱角間采取了妥善的保護(hù)措施時，安全系數(shù)應(yīng)取6～8。且根據(jù)JBT8521-2007《編制吊索安全性》規(guī)定，吊裝帶出廠極限工作荷載已經(jīng)取值安全系數(shù)K=6，當(dāng)采用吊籃式提升時，吊裝帶夾角在0～90°時，吊帶受力應(yīng)為極限工作荷載乘以系數(shù)M=1.4，即吊裝極限工作荷載F1=0.71F。

綜上所述，當(dāng)?shù)跹b帶采用吊籃式捆綁時，吊裝帶極限工作載荷最小應(yīng)滿足F1=0.71F的要求。

2.3 吊裝帶不同捆綁方式比較分析

由上所知，在編制方案是，對于跨度大的平面型構(gòu)件，扼圈式和吊籃式捆綁方法吊裝帶極限工作載荷相差1.76倍(1.25/0.71=1.76)，如果方案未注明捆綁方式，現(xiàn)場實(shí)際選錯捆綁方法，將使吊裝帶的安全系數(shù)大大降低。

3 綜合比較分析

在吊裝方案中，主吊索錯誤的布置，將使吊索受力的安全系數(shù)減小一半多，即本來主吊索為8倍安全系數(shù)，錯誤布置安全系數(shù)將降為3.5。同樣如果吊裝帶按吊籃式校核計(jì)算，實(shí)際采用扼圈式捆綁，吊裝帶的6倍安全系數(shù)將降低為3.4倍。最終的結(jié)果是施工安全風(fēng)險(xiǎn)將成倍的增加，施工方案對現(xiàn)場施工指導(dǎo)意義脫節(jié)。

4 注意事項(xiàng)

(1) 吊裝帶一般分為扁平和圓形截面兩種形式吊裝帶，扁平吊裝帶應(yīng)與吊鉤或卸扣充分接觸，提升裝置連接件的曲率半徑至少是吊裝帶受力部分寬度的0.75倍。注意編制方案是明確吊裝帶的截面形式。

(2) 吊裝帶一般有環(huán)形吊裝帶和帶有加強(qiáng)軟環(huán)眼的單肢吊裝帶，特別注意環(huán)形吊裝帶極限工作載荷是按雙根計(jì)算。

(3) 當(dāng)?shù)跹b帶使用扼圈式連接時，應(yīng)確保自然形成120°角，避免產(chǎn)生摩擦熱。不強(qiáng)行安裝一根吊裝帶或試圖用一根吊裝帶拉緊。

(4) 編制施工方案時，應(yīng)明確吊索布置和吊裝帶的捆綁方式，從技術(shù)上確保施工安全。

5 結(jié) 語

在平面大跨度鋼構(gòu)件吊裝過程中，應(yīng)采用兩根吊索對折且兩側(cè)各采用同一根吊索進(jìn)行吊裝的四點(diǎn)法吊裝，吊裝帶應(yīng)明確采用扼圈式還是吊籃式捆綁方式。文中通過對不同吊索布置和吊裝帶捆綁方式的分析比較，可以看出選用正確的吊索布置方法和明確捆綁方式非常重要，這些都是保證工程安全實(shí)施的重要前提，確保從技術(shù)方面保證吊裝過程的安全。