起重机吊装施工技术方案编制指南

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云南建工安装股份有限公司企业标准 JS /03.01.032014 起重机吊装施工技术方案编制指南 2014-4-1发布 2014-4-1实施云南建工安装股份有限公司 发布前 言 起重机吊装工艺具有施工准备工作相对简单及时间短,起重机进场、转场及退场机动性高、吊装速度快,施工作业人员投入少、劳动强度低,以及安全性高、对作业人员技术素质要求相对较低等优点。随着我国大型起重机械制造能力的提高,大型起重机械租赁市场的繁荣及建筑施工企业大型起重机械装备水平的增强,以及建筑工程项目对工期的要求不断提高,建筑安装起重吊装施工作业采用起重机吊装工艺日愈广泛,已成为建筑安装施工中起重吊装作业的首选工艺。本指导书由公司技术部起草,属公司技术基础标准。主要起草人:曹云祥审核人员: 由于编审人员的水平有限、时间匆忙,文件中的不当之处在所难免,使用过程中如有改进意见,请及时向公司技术部提出,以便我们进行修订、补充、完善。 1、目的及适用范围1.1 为规范公司起重机吊装施工技术方案的编制,确保方案的可行性、可靠性、经济性而制定本指导书。1.2 本指导书适用于公司所属各工程项目采用汽车式起重机、履带式起重机进行起重吊装施工技术方案的编制。2、引用文件危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质200987号工程建设安装工程起重施工规范HG20201-2000石油化工工程起重施工规范SH T3536-2002建筑施工起重工吊装安全技术规范JGJ276-2012重型设备吊装工艺与计算杨文柱编 中国建筑工业出版社公司危险性较大专项方案编制指导书及管理办法QG /05.02.012012公司标准编号规则QG /10.02.0120123、术语3.1 起重吊装作业指使用起重设备将构件、设备提升或移动至指定位置和标高的施工过程。3.2 工件 指设备、构件、其他被起重的物体的统称。3.3 索具 指在起重作业中,用于承受拉力的柔性件及附件的统称。(一般常用索具包括麻绳、尼龙绳、钢丝绳扣、尼龙吊带、卸扣、绳卡等)3.4 吊具 指为满足起重工艺的特殊要求而设置的吊耳、吊梁或平衡梁等的统称。3.5 吊耳 指设置在工件上,专供系掛吊装索具的部件。3.6 吊梁或平衡梁 指为满足吊装要求而设计制造的特殊梁式吊具。3.7 额定起重量 指起重机械或机具设计允许的吊装承载,包括工件和索具、吊具及起重机械自带的位于定滑轮组下方的动滑轮组、吊钩、钢丝绳等的总质量。3.8 计算载荷 指在进行起重方案设计计算时,以静力平衡原理,通过受力分析和计算得出的索具、吊具的理论载荷,再乘以动载系数和不平衡系数等附加系数,作为方案设计计算时选择起重机械、索具和设计吊具的计算载荷。3.9 动载系数 吊装载荷计算时,考虑吊装过程中的冲击、惯性附加载荷等可能产生的不利因素所取动载系数。3.10不均衡系数吊装载荷计算时,用于多分支(多根吊索、多套滑轮组、多台起重机)吊装一个重物时,考虑被吊物重量分布不对称或工作不同步导致各分支不能按分配比例承担载荷所取系数。3.11 绳索破断拉力 指按规定的试验方法把绳索拉断所需要的力。3.12 绳索容许拉力指绳索在实际工作中允许承受的力。3.13 吊臂计算轴线指从吊臂底铰中心与臂头上滑轮轴中心的连线。3.14 工作半径 指可转臂式起重机转盘中心至被吊工件重心线的水平距离。3.15 吊装高度指为将工件吊装至指定位置时,所使用吊装设备吊臂顶部定滑轮至吊装设备布置平面的高度。3.16 臂长指根据吊装高度,结合起重机械站车位置,参照起重机械特性曲线,确定的满足工件吊装就位所需的起重机械合理臂长。3.17溜绳 指在被吊工件上专门设置的绳索,由起重作业人员拉住,防止被吊工件在吊升过程中随意摆动。3.18 缆风绳 指用来保证所吊装构件在操作过程中或就位固定前稳定而设置的钢丝绳,上端与构件拉结,下端与锚固点固定。常用于高、大、重工件吊装工程中。4、方案选择原则4.1 技术上可行所选择的吊装方法从技术上和操作实施上要可实施。4.2 安全可靠性不论选择何种吊装运输方法,必须将吊装方法的安全、可靠作为首要选择条件和标准。4.3 经济合理性充分利用施工现场已有吊装机械和机具,以及周围社会资源,在保证安全可靠的前提下,以提高吊装效率,既能满足工期要求,又能降低吊装措施费用。5、起重机吊装施工方案应包括以下内容5.1 工程概况5.2 编制依据5.3 吊装方案选择及方法简述5.4 吊装受力分析及索吊具选择5.4.1 起重机吊装载荷计算及起重机选择5.4.2 索具、吊具吊装载荷计算及选用5.4.3 工件的强度、稳定性(刚度)验算5.5 吊装操作步骤、方法及施工技术要求5.6 吊装施工进度计划5.7 起重机、索具、吊具、材料计划5.8 吊装组织机构及劳动力计划5.9 技术经济指标测算5.10 吊装环境条件要求及对各相关专业施工交叉作业计划及进度要求5.11 吊装安全保证措施5.12 应急预案6、 方案编制方法6.1 工程概况工程概况编制目的是使与吊装工作相关的其他人员通过阅读工程概况后,清楚所要进行的吊装工作的基本情况和特点,应简要阐述以下内容:1)项目情况:项目名称(新建、技改、检修等)及性质、吊装地点、被吊工件名称;2)吊装工件参数(表):工件外形几何尺寸、主要材料规格及材质、工作参数(容器内设备)、重量等;3)吊装工件安装平面位置及标高位置,工件及吊装机械从进场路线、现场摆放位置至吊装就位位置全过程地下、地上的平面和空间情况;(附按比例绘制的场地平面布置图)。 4)需吊工件的交付时间、交付状态(整体或分体等)、工期及工程合同相关要求。5)工程特点(1)与吊装工作关系密切的吊装机械进出场道路、迴车场地、起吊时起重机支车位置、场地情况(如:地耐力)、吊装机械装拆吊臂、配重、超起配重所需的平面及空间,以及包括配重或超起配重回转所需要的最小空间等场地情况分析;(2)其它与吊装有关和影响吊装工作的因素分析。工程概况编制案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置的CO2吸收塔吊装技术方案”工程概况描述如下:1、工程概况1.1 工程概况云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置CO2吸收塔一台。CO2吸收塔塔体总重量619t(其中塔内件94.1t),公称直径DN3400mm/DN4000mm、总高78.65m, 塔体受压元件材质为09MnNiDR,立式安装布置,安装基础标高+0.300m,安装地脚螺栓高于基础900mm。CO2吸收塔属超长、超重高大重设备,鉴于运输条件,无法整体制造直接运输至现场,只能工厂内分段制造、分段运输至现场组对、焊接成整体。根据塔体制造单位四川蓝星机械制造有限公司提供的制造及运输分段方案塔体分4段制造运输至现场进行现场组焊,现场组焊的位置:1)下段长19.4米,公称直径DN4000mm、钢板厚度=70mm、重量157.55t;2)中下段长20.9米,公称直径DN4000mm、钢板厚度=70mm、重量163.2t;3)中上段长19.4m,公称直径DN4000/3400mm、钢板厚度=70/60mm、重量120.057t;4)上段长18.95m,公称直径DN3400mm、钢板厚度=60mm、重量105.998t;,1.2 工程特点1.2.1 塔体均属超长、超重 高大重设备,鉴于运输条件,无法整体制造直接运输至现场,只能能工厂内分段制造、分段运输至现场组对、焊接成整体。1.2.2 塔体安装位置附近及吊装机械站位的地面为场地填方区,承压能力不能满足吊装要求。故吊装机械设备行驶及吊装站位的场地需要使用狗头石重新铺设、平整、压实后上面在铺设路基板,地下管网位置还需要使用级配砂石进行换填,方能满足承压要求;1.2.3 分段塔体重量重,例如中段重175.82t,卸车后设备支撑部位地面承压能力不能满足吊装要求,为确保安全,在设备卸车的支撑点均应对地面进行加固处理,并使用钢板铺设,再用鞍座或枕木进行支撑分段塔体;1.2.4 塔体的南面是地下管网,能满足主起重机站位及行走的空间下狭窄;1.2.5 现场场地狭窄,难于满足长时间地面组对场地要求;1.2.6 工程总体施工周期短,与其它专业存在交叉作业。6.2 编制依据编制此项内容要注意,只列出确实需要的标准、资料名称和编号,列出的标准要为有效版本,且现场要有正规版本。对于起重吊装方案至少应含以下各项内容:1)设计施工图:吊装工件安装位置平面图、立剖面图及工件外形图;2)相关规范规程及技术标准3)经监理工程师和/或发包方批准的工程项目施工组织设计;4)所选用吊装机械起重性能表 编制依据案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置的CO2吸收塔吊装技术方案”编制依据如下:2、 编制依据2.1 特种设备安全监察条理及其他国家相关特种设备监检规程2.2 工程建设安装工程起重施工规范HG2020120002.3 塔体设计图纸2.4 设备吊耳HG/T21574-942.5 土建工程施工图E209.613E60.00;2.6 全厂地下管线布置图及制造厂分段运输说明2.7 所选择大型吊装机械吊装性能表6.3 吊装方案选择及方法简述根据所要吊装工件参数、场地及吊装机械资源等情况,遵照技术上可行、安全可靠、经济合理等原则,确定将要采用何种起重机、何种方法(单机、双机滑移法、双机抬吊法、多机抬吊法等)进行吊装,并描述主要吊装工序及方法(从施工准备至吊装完成,起重机退场)。绘制吊装平、立面图(严格按比例绘制,立面图至少应有起吊时和吊装就位时立面图),绘制吊装平、立面布置图时,要考虑工件平面安装位置及工件起吊前的平面位置、起重机在施工现场进退场道路状况、起重机装拆吊臂及配重和超起配重所需的空间、起重机上车(包括配重、超起配重)回转所需的最小空间、工件安装标高、吊装就位后的空间位置、基础形式、吊钩与工件及吊臂之间的安全距离、工件起吊后的空中吊运路线等因素。为下一步的吊装受力计算、机械核算和选择等奠定基础。吊装方案选择及方法简述案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置的CO2吸收塔吊装技术方案”编制依据如下:3、吊装方案选择及方法简述3.1 吊装方案选择CO2吸收塔现场吊装组对方式有两种:一种是地面卧式组对为整体后,安装时使用大型吊装机械整体一次吊装就位;另一种方式是按照运输分段重量及尺寸,选择中型吊装机械将到货塔段依次分别吊装就位、立式组对焊接及热处理方式。根据本工程塔群安装位置场地狭窄、工期紧凑等特点,兼顾经济性,拟采用分段吊装就位、立式组对工艺。根据CO2吸收塔高度、重量及运输分段尺寸,选择用400t履带吊作为主吊设备、250t履带吊配合溜尾,进行塔体的高空组对、焊接、热处理吊装,即可满足要求。3.2 吊装方法简述平整加固压实吊装场地,CO2吸收塔按先下后上吊装组对安装程序协调进场顺序,分段塔体运输到场后,使用400t卸车至指定吊装位置摆放,然后使用400t履带吊及250t履带吊配合将塔体下段吊装就位找正校平固定,然后再使用400t履带吊及250t履带吊配合将上部塔段依次吊装就位与已安装合格的塔体下段进行组对焊接,检验合格后进行热处理工作(要求进行加固)和试压工作。塔体吊装时,应将操作平台安装至塔体上,以减少塔体安装好后的高空组对作业量、增加作业安全性。3.3 CO2吸收塔吊装平面布置图图3.3-1:CO2吸收塔吊装平面布置图3.4 CO2吸收塔吊装立面图图3.4-1:CO2吸收塔中上段吊装立面图6.4 吊装受力分析及索吊具选择 根据最终选择的吊装方案,进行受力分析,计算吊装机械及索具吊装载荷,并进行吊梁或平衡梁、吊耳设计计算(如果有),校核所选用的吊装机械、选择吊装索吊具;必要时,进行工件强度、稳定性校核。 吊装载荷主要根据被吊工件重量(根据不同计算对象,还包括索吊具、吊钩、滑轮组等重量),考虑吊装过程中可能产生的动载荷、不均衡载荷及风载荷等附加因素进行计算。一般常用的吊装载荷计算方法如下(对于迎风面较大、吊装高度较高、吊装地点风力较大的情况,根据相应风载荷计算要求进行)。6.4.1 起重机吊装载荷计算及起重机选择 1)吊装计算载荷P计=K1K2Q 式中:K1动载系数,一般取K1=1.1。 K2为不均衡系数。(起重机吊装计算载荷计算时,采用1台起重机吊装时取K2=1,采用2台起重机吊装时取K2=1.2,采用3台以上起重机吊装时取K2=1.3) Q吊装静载荷。(起重机吊装计算载荷计算时,由被吊物重量G、索吊具重量g、起重机吊钩重量及起重机定滑轮至吊钩之间钢绳重量组成。)2)起重机选择起重机选用主要根据被吊工件外形结构尺寸、工件重心位置、吊耳形式及位置、工件吊点处局部强度、工件吊装时的整体稳定性、吊装计算载荷、工作半径、吊装高度,综合考虑所选起重机外形尺寸(起重机行走时外形尺寸及起重机起吊时外形尺寸,起重机行走转弯半径,起重机起吊时回转界限)、吊臂长度及截面尺寸(包括主臂、延伸臂、变幅臂、超起臂等)、吊钩重量,以及吊装过程中起重机吊臂不与障碍物(构筑物或基础)及被吊工件相碰等因素确定,优选后最终确定辅助起重机型号、数量及工况。(1)起重机工作半径根据被吊物就位平面位置、现场场地实际情况等确定起重机械可站位位置,确定起重机吊装作业半径。(2)吊装高度及臂长计算吊装高度H=被吊物就位基础高度+地脚螺栓露出基础高度+100 mm +设备高度+设备顶部至起重机动滑轮吊钩底部最大高度(扣除起重机动、定滑轮组吊钩底部之间安全距离)根据被吊物就位高度、设备外形尺寸、吊索高度等确定吊装高度,再结合起重机站车位置,同时,考虑起重机吊臂不与被吊物相碰的情况下,参照起重机特性曲线,确定起重机臂长。复核起重机吊臂不与被吊物相碰方法有两种,一种为计算法、一种为绘图法,计算法复杂一些,绘图法利用CAD工具软件使用1:1比例直接绘制确定。(3)根据吊装计算载荷、工作半径及臂长,即可选择相应规格型号的起重机。起重机吊装载荷计算及起重机选择案例:“云南瑞气化工有限公司15万吨/年二甲醚项目E包合成塔吊装”主吊起重机吊装载荷计算及起重机选择。4.1 起重机吊装载荷计算及起重机选择4.1.1吊装计算载荷P计=K1K2Q 式中:K1动载系数,取K1=1.1。 K2为不均衡系数,使用1台起重机吊装时取K2=1。 Q吊装静载荷。Q=G+q=123+7=130t(合成塔质量G=123t,索吊具、吊钩及吊钩钢丝绳重量q=7t)则:P计=K1K2Q =1.11130=143t4.1.2 起重机工作半径R根据吊装现场场地情况,起重机工作半径R=8m4.1.3 吊装高度HH=4+0.51+0.1+13.123+11.71229.445m4.1.4 起重机选择根据以上计算结果,查三一重工250t(SCC2500)履带吊起重性能表,250t履带吊在臂长31.5m、工作半径8m时,实际吊装高度为29450mm、最大吊量145.5t,吊臂与合成塔上口安全距离约944mm(吊臂一半厚度1125mm),满足吊装要求,见右图4.1-1所示。因此, 选用250t履带吊作为主吊装设备,溜尾吊装使用120t履带吊(或120t汽车吊)。 图4.1-1:履带吊吊装受力分析图 溜尾起重机的计算选择方式与主吊起重机相同,只不过是要根据吊点位置计算其吊装载荷。6.4.2 索具、吊具吊装载荷计算及选用1)吊装计算载荷计算吊装计算载荷计算方法与起重机吊装载荷计算方法一样,区别在于,一般索吊具均是由两个以上分支受力,所以,在吊装载荷计算公式中,不均衡系数应取K2=1.2-1.3,同时,吊装静载荷不考虑起重机吊钩及起重机钢丝绳质量,只考虑索吊具自身及索吊具以下其它索吊具、被吊工件重量。在计算吊装钢丝绳的吊装计算载荷时,但要注意,吊装钢丝绳与水平夹角是实际夹角,而不是投影平面夹角。2)吊装钢丝绳所需破断拉力计算在吊装计算载荷计算的基础上,再乘以安全系数即为吊装所需钢丝绳破断拉力。S = P1K对于吊装钢丝绳,取安全系数K=6-8, 高度及危险性大吊装取8,一般吊装取6.5-7。3)吊装钢丝绳选用(1)每个吊装分支使用单根钢丝绳时,吊装钢丝绳选用对于每个吊装分支只使用单根钢丝绳时,根据计算得出的吊装所需钢丝绳破断拉力,结合欲选用的钢丝绳型号(吊装钢丝绳选用637-1或661-1,大规格吊装钢丝绳应选用661-1)及公称抗拉强度(一般选用1770MPa),直接查表获得钢丝绳额定许用破断拉力S(注意:不是钢丝总破断拉力)比吊装所需钢丝绳破断拉力大的最接近规格钢丝绳。不需要根据每根钢丝强度及钢丝总数再计算钢丝绳破断拉力。(2)每个吊装分支使用2股以上钢丝绳时,吊装钢丝绳选用此种情况下,不能简单的用所需钢丝绳总破断拉力除于拟使用的钢丝绳股数结果作为每股钢丝绳所需破断拉力,还需考虑由于钢丝绳对折弯曲对其额定破断拉力的影响,即考虑钢丝绳弯曲效率系数。具体选择方法如下:用吊装所需钢丝绳总破断拉力除于使用的钢丝绳股数,初步得出每股钢丝绳所需吊装理论破断拉力S1,结合欲选用的钢丝绳型号及公称抗拉强度,直接查表获得钢丝绳额定许用破断拉力比吊装所需钢丝绳破断拉力大的接近规格钢丝绳及及其破断拉力值S2。然后,再核算对折钢丝绳有效总破断拉力S,用S与S比较,当SS时,满足要求,否则,另行选择各大规格钢丝绳进行复核,直至满足要求。对折扣所有钢丝绳有效破断拉力计算如下:S= S2nE 式中:n吊装钢丝绳对折后股数; E钢丝绳弯曲效率系数; 当R6时 E=(100-50/R0.5)% 当R6时 E=(100-76/R0.734)% 绳索比例系数R=D/d (D钢丝绳围绕的销轴、构件、吊钩直径或端面值,d钢丝绳公称直径)注意:以上为使用新钢丝绳时的选择方式,如为已使用过的钢丝绳,还应根据钢丝绳的磨损及完好程度进行折减允许破断拉力S0。折减系数见表一及表二。表一:钢丝绳一个节距内断丝的折减系数钢丝绳破断拉力折减系数钢丝绳股数619+1637+1661+1捻绕方式交捻顺捻交捻顺捻交捻顺捻0.95531161890.9010519919140.83147281440200.8017833164321017833164321表二:钢丝绳表面磨损时折减系数的修正系数钢丝绳表面磨损占直径的分数%101520253030以上修正系数0.80.70.650.550.50索吊具吊装载荷计算及索吊具选择案例:“云南瑞气化工有限公司15万吨/年二甲醚项目E包合成塔吊装”平衡梁至起重机动滑轮之间吊装钢丝绳吊装载荷计算及选用。4.2 平衡梁至履带吊动滑轮之间吊装钢丝绳吊装载荷计算及选用图4.2-1:平衡梁至履带吊动滑轮之间吊装钢丝绳吊装受力分析图4.2.1 吊装载荷计算P计1=K1K2Q1其中:K1动载系数,取K1=1.1。 K2为不均衡系数,使用1台起重机吊装时取K2=1。 Q1吊装静载荷。Q1=G+q=123+3=126t(合成塔质量G=123t,索吊具质量q=3t)则:P计=K1K2Q =1.11.2126=166.32t故:P1= P2= P计1/(2sin60)=95.84t4.2.2 平衡梁至履带吊动滑轮之间吊装钢丝绳选用1)每个分支钢丝绳所需总破断拉力S计算250t履带吊吊钩与吊装平衡梁之间吊装钢丝绳每个分支拉力P195.84t9.8=939.2kN, 取6.5倍安全系数。则,每个分支钢丝绳所需总破断拉力S计算如下:S=P1K=95.846.5=6104.8kN2)每股钢丝绳所需吊装理论破断拉力S1计算每个分支吊装钢丝绳采取双折方式,则每股钢丝绳所需吊装理论破断拉力S1计算如下: S1=S/n=6104.8/2=3052.4 kN 式中:钢绳绳对折后股数n=2。3)吊装钢丝绳选用(1)有效破断拉力【S】复核选用新钢丝绳,查大型设备吊装公称适用手册钢丝绳技术参数表,选择82mm、 661FWSFC、【】=1700MPa纤维芯钢丝绳,钢丝绳破断拉力为S2=3930kN,。双股所有钢丝绳有效破断拉力 【S】= S2nE 合成塔吊耳直径D=530mm,绳索比例系数R=D/d=530/82=6.46 钢丝绳弯曲效率系数E=(100-76/R0.734)%=(100-76/6.460.734)%=0.8 【S】= S2nE=393020.8=5305.6 kN 【S】S 满足吊装安全要求。考虑每根吊装钢丝绳每端吊环长度l1440mm插编余量,钢丝绳吊装单支净长度L15000mm,双折长度L210000mm,因此,选用82mm、 661FWSFC、【】=1700MPa纤维芯钢丝绳,长10000mm钢丝绳两根作为平衡梁至履带吊动滑轮之间吊装钢丝绳,为保证吊绳插编的安全性,此钢丝绳应采购成品新钢丝绳。4)成品吊具选用理解说明:索具、吊具选用主要根据吊装计算载荷、每个分支使用钢丝绳股数计算索具、吊具实际承受吊装载荷,再以索具、吊具实际承受吊装载荷查表选用(或计算,如吊装平衡梁)索具、吊具规格。 5)平衡梁计算(不使用平衡梁时,无需进行此步骤) 平衡梁结构形式较多,常用的平衡梁为板孔式有弯矩平衡梁及支撑式无弯矩平衡梁,一般小型吊装选前者、重型吊装选后者。见下图一及图二所示。 图一:板孔式有弯矩平衡梁图二:支撑式无弯矩平衡梁平衡梁强度设计计算主要是对支撑梁及吊耳板进行计算。计算时,主要是先根据现场材料资源或凭经验选择所要使用的材料,在前面受力分析得到的计算吊装载荷的基础上进一步受力分析,然后再进行平衡梁支撑梁的受压强度、稳定性校核及吊耳板强度校核,如达不到要求,重新选择材料规格,再次进行校核。(1)支撑梁的受压稳定性校核计算 a. 当30时,=Q/(A) b. 当30时,= M/W式中:Q支撑梁所受的轴向压力,通过进一步受力分析确定; 支撑梁稳定系数,通过计算和查表确定; A支撑梁截面积,查表或通过计算确定; M支撑梁承受弯矩,通过进一步受力分析确定; W支撑梁抗弯模量,查表或通过计算确定; 偏心率,过计算确定。(2)支撑梁强度校核计算a. 当Q/A0.1【】时,= Q/AM/Wb. 但Q/A0.1【】时,= M/W(3)支撑梁的吊耳板强度校核计算 对于板式吊耳,强度校核可采用以下公式计算:= P/AS=P/(R-r) 式中:吊耳计算应力P吊耳所承受计算载荷R吊耳外圆半径r吊耳内圆孔半径吊耳板壁厚吊耳设计时,R/r比例值一般取2.53。使用上公式进行吊耳强度计算时,许用应力取【】=110130N/mm2。如吊耳板经核算强度不能满足要求,差值在10%以内,可适当在吊耳两侧焊接加强圆环板(见图三所示),以增加上公式中的值,但,此公式计算的是吊耳板顶端强度,未考虑吊耳板与支撑梁连接部位强度,所以,吊耳板两边增加的圆环板厚度不宜过大,否则吊耳板圆孔部位强度满足要求,而吊耳板与支撑梁(或吊装构件)连接部位的强度可能会发生不能满足要求的情况。如吊耳板是如图三所示与构件焊接结构,还需对焊缝强度进行校核计算。焊缝强度校核:=T/AfM/Wf式中:T吊耳板所受拉力; Af焊缝最小计算面积;M吊耳板所受弯矩,吊耳垂直受力时,M=0;Wf焊缝抗弯模量。 对于Q235-A,焊缝容许应力取【】=120N/mm2 图三:板式吊耳结构图平衡梁校核计算案例:4.5 吊装平衡梁设计校核 已知吊装载荷为P计1=60t,平衡梁受力图如下。平衡梁支撑梁选用27312无缝钢管,吊耳板厚度=50mm,其它尺寸如图所示,无缝钢管及吊耳板材质均为Q235-A,相应许用应力为【】=155N/mm2。4.5.1支撑梁的受压稳定性校核计算查最新钢结构适用设计手册广州科学技术出版社第599页表18-9得:27312无缝钢管截面积A=9839mm227312无缝钢管支撑梁抗弯模量W=615100mm3 T1=T2=60/2=30tP1=P2= T1/sin60= 9.830t / sin60=339.492kN 支撑梁所受水平轴向压力Q= T1cot60=9.830tcot60=169.638 kN 支撑梁承受弯矩M=Q290=169.638290=4.92104 kN.mm偏心率=(M/Q)(A/W) =(98390/339.276)(9839/615100)=4.6=4.630,支撑梁稳定性计算公式为=Q/(A)稳定系数通过支撑梁长细比、偏心率计算,配合查表如下: 长细比=l/i 式中:支撑梁长度系数,对于两端铰支结构,=1 i支撑梁惯性半径,查最新钢结构适用设计手册广州科学技术出版社第599页表18-9得i=92.4mm l=4200mm 则:=l/i=14200/92.4=45.7根据及计算值,查最新钢结构适用设计手册广州科学技术出版社第660页类截面表18-37得支撑梁稳定系数=0.195= Q/(A)=169638/(0.1959839)=88.42/mm2【】=155N/mm2稳定性满足要求。4.3.2 支撑梁强度校核计算Q/A=169638/9839=17.24N/mm20.1【】=15.5 N/mm2,支撑梁稳定性计算公式为= Q/AM/W= Q/AM/W=169638/9839+49200000/615100 =17.24+79.99=97.23 N/mm2【】=155N/mm2支撑梁强度满足要求。4.5.3 支撑梁的吊耳板强度校核计算= P/AS=P/【(R-r)】式中:吊耳所承受计算载荷P=339.492kN吊耳外圆半径R=170mm吊耳内圆孔半径r =75mm吊耳板壁厚=50mm取许用应力【】=120 N/mm2= P/【(R-r)】 =339492/【(170-75)50】=71.47 N/mm2【】=120 N/mm2吊耳强度满足要求。6)吊点选择及吊耳设计计算(1)吊点选择 设备吊装的主吊点应设置在工件重心以上; 设备吊装的主吊点纵向位置应使吊索、吊耳受力及辅助起重机吊索受力合理,并使索具具有足够的工作空间; 设备吊装的主吊点的周向位置不得使工件重心偏离工件重心线,确保工件就位后主钩脱钩; 结构吊装吊点优先选择在结构安装支撑受力位置。 现场设置吊耳及结构吊装,应核算工件吊点局部强度和稳定性,必要时应采取局部加固措施。(2)吊耳设计计算一般板式吊耳的设计计算按吊耳板强度校核计算方式进行,如需在设备上设计吊耳,则可根据化工设备吊耳及工程技术要求HG/T21574-2008直接进行选择或设计计算。7)起重机械行走位置及吊装位置地面耐压强度 起重机作业和行走的地面必须坚实,满足起重机接地比压(地耐力要求),必要时使用毛石换填起重机作业和行走位置的地面土壤,铺设钢板(起重机),路基板(履带板)和在起重机支腿下铺设钢板或路基板扩大支腿(或履带)支撑面,并进行相应核算。6.4.3 工件的强度、稳定性(刚度)验算工件的强度、稳定性验算的是针对细长设备(卧式放置吊装至垂直状态过程)、框架结构(吊点位置不是正式支撑受力位置)和薄壁设备(现场设置吊点),通过对工件结构、尺寸、材质及受力情况等的定性分析,确保在吊装过程中工件整体或局部的强度或刚度不超过其主要材质许用应力,在强度和刚度不够时应采取适宜的补强加固措施。在吊装工作中,工件的受力均为柔性铰支连接,均布载荷。1)强度是对最大弯矩部位进行受力验算,见下计算公式:强度校核(按均布载荷)满足:=Mmax/W【】式中: Mmax工件承受的最大弯矩; W工件承受的最大弯矩部位抗弯模量; 【】许用应力,【】=s/1.6,s为材料屈服强。 2)刚度是对最大挠度部位进行挠度验算,见下计算公式: 刚度校核(按均布载荷)满足:ymax=5ql4/384EI【ymax】 式中:ymax工件计算最大挠度值; q 工件承受的均布载荷值; l工件吊点之间距离; EI工件抗弯刚度,EI=弹性模量截面惯性矩; 【ymax】工件容许挠度值, 取 【ymax】= l/400计算案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置的H2S吸收塔吊装”塔体强度验算。4.3 H2S吸收塔吊装塔体强度及刚度验算H2S吸收塔下段外径3730mm、壁厚65mm,全长25200mm、设备净重G=175830kg、重心12410mm(距离底座Yc)、辅助吊点(P辅)距离设备底座800mm、主吊点(P主)距离设备底座22200mm,受力简图如下图4.3-1所示:图4.3-1:受力简图4.3.1 H2S吸收塔吊装塔体受力计算受力简图P辅P主GGL2= P主(L1+L2)计算得:P辅=80.5t P主95.3t4.3.2 H2S吸收塔吊装塔体强度及刚度验算H2S吸收塔下段吊装所受到的最大弯矩(简化为集中载荷)为:Mwmax= P主L1=9.34109kg.mmH2S吸收塔下段最大弯矩的抗弯模量:W=(D4-d4)/32D=683989000mm3截面受到的最大应力为:max=M/W=13.86N/mm2=143 N/mm2,故安全;H2S吸收塔下段吊装时筒体应力能通过,吊装安全。4.3.2 H2S吸收塔吊装塔体刚度验算略。6.5 吊装操作步骤、方法及施工技术要求通过对吊装全过程分析(包括因吊装环境限制而使原一般操作工序变为重要操作工序,如:地耐力不够,起重机支车时支腿及增加地耐力措施的实施;如:吊装空间狭窄,起吊过程局部时段工件与起重机吊臂安全距离紧凑,需特别注意等等),确定主要操作程序,并对主要程序的操作作出具体操作要点,检查要点,检查时机等要求。案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置CO2吸收塔”吊装主要操作步骤、方法及施工技术要求。5、吊装主要操作步骤、方法及施工技术要求5.1 吊装准备工作5.1.1 技术准备1)所编制的塔体吊装技术方案经各方审核、审批完毕;2)所编制的塔体组对安装技术方案经各方审核、审批完毕;3)施工用电应满足吊装方案要求;4)对各层进行吊装技术交底和安全技术交底,施工技术管理人员熟悉理解塔体吊装方案,操作人员理解、掌握吊装工艺和吊装方案;5) 塔体组对的安装监检告知手续已经办理。5.1.2 吊装机具准备1) 塔体吊装过程中需要使用的机械、索吊具、平衡梁等按制定的吊装方案准备到位。吊装责任人员应该核查机具维修使用检验记录,确认其技术性能符合质量、安全要求。必要时应进行解体检查,合格后方可使用。2) 对进入吊装现场的起重机具、索具及材料,应指定存放位置并由专人验收和保管。对每件机具、索具及材料应及时作出标识,注明其规格、型号及使用部位。5.1.3 现场准备1)塔体安装基础检查验收完毕,垫铁位置处理符合技术要求。2)履带吊的行走路线、卸车位置及组装场地应按吊装技术技术方案及履带吊行走道路及吊装位置加固专项施工技术方案按吊装平面布置图的要求进行布置,对吊装现场的场地、道路进行平整、修理及加固完毕,履带吊行走通过地下预埋管道位置厚钢板铺设完毕,确保履带吊吊装工作位置及行车路线使用的路基板及地面耐压强度满足履带吊的使用要求。3)塔体卸车及吊装过程中需要使用的各种措施材料、工装按规定布置和设置到位,如脚手架、临时操作平台、卸车枕木或支撑设备鞍座等。3)施工用电按临时用电方案设置完毕。4)对机具设备存放场地设置排水措施。5)根据塔体到货时间、到货顺序,同总包方协调初步确定塔体吊装用大型履带吊的进场时间及使用时间。5.2 塔体到货及卸车CO2吸收塔分4段运输到现场,根据现场卸车位置及塔体卸车后摆放位置,卸车半径约为12-18m,按塔体分段的重量,考虑使用400t履带吊及250t履带吊配合进行塔体到场卸车工作。其中,如塔体下段与其它塔段同时到货时,应先将其它塔段卸车,然后再对到货的塔体下段卸车,塔体下段卸车的同时直接吊装至基础上进行安装。5.2.1 塔段卸车应具备的条件1)塔段吊装用履带吊已按吊装所需工况组对好,机械和安全装置经检查符合安全操作要求,并按吊装平面布置要求设置到位。2)塔段摆放支撑临时平台、枕木及托座设置到位。3)塔段运输至现场后,经业主、运输单位、制造单位、施工单位检查部件完好,对有损伤的部位、应做好记录、必要时应进行拍照记录。4)运输至指定的位置,方位与卸车平面图一致。5.1.2 卸车 塔段到货后,使用400t及250t履带吊分别吊装塔段的头、尾位置,同时启动两台履带吊吊钩使塔段离开运输拖车500mm,开走拖车。同时转动两台吊车吊臂将塔段平移至预定的摆放位置落至鞍座上摆放。塔段卸车后摆放支撑立面图见图5.1.2-1所示。 图5.1.2-1:塔段卸车后摆放支撑立面图5.3 塔体吊装5.3.1 塔体吊装前检查工作1) 班组自检:(1) 检查确认所使用吊钩、吊具、钢丝绳的选用和设置符合吊装方案的要求,其质量符合安全技术要求。(2)核实履带吊电气装置、液压装置、离合器、制动器、限位器、防碰撞装置、警报器等操纵装置和安全装置符合使用安全技术条件,并进行无负荷试验;(3)确认起重机具作业空间范围内的障碍物及其预防措施;(4)核实确认设备吊耳规格型号、设置位置、焊接质量是否符合技术要求,吊装钢丝绳在塔体起吊过程中是否会与塔体部件相碰;(5) 检查设备内、外部无坠落物和杂物。 2)项目部复检:(1)复查起重机具、索具及起重机械;(2)吊装设备基础情况;(3) 随设备一起吊装的管线、钢结构及设备内件的安装情况;(4) 班组自检记录及自检整改结果。3)联合检查:(1) 吊装方案及其实施情况;(2) 吊装安全质量保证体系及施工作业人员资格;(3) 安全质量保证措施的落实情况;(4) 核查的关键部位及预防措施。(5) 确认项目部的复查结论。5.3.2 吊装工艺方法1)将塔体吊装用履带吊按需要的臂长工况组装好,并按吊装设置位置要求布置至相应的吊装摆放位置,调整好吊臂及吊钩位置,其中主吊履带吊吊装塔体(或塔段)头部,溜尾吊车吊装塔体(或塔段)底部;主吊履带吊吊装工况如下:(1) CO2吸收塔中上段吊装:使用400t履带吊HDB工况,主臂长72m、工作半径16m、超起工作半径11m;(2)CO2吸收塔上段吊装:使用SCC4000(400t)履带吊HDB工况,主臂长90m、工作半径16m、超起工作半径11m。即CO2吸收塔各塔段吊装过程中,要对吊臂、配重进行1次工况更换工作。2)用平衡梁及吊绳将塔体吊耳与主吊履带吊吊钩连接好,溜尾吊车吊住塔体裙座位置;3)确认准备工作完成具备吊装条件后,启动主吊履带吊吊钩使塔段头部受力上抬离开地面300mm左右停止,接着启动溜尾吊车吊钩使塔段底部离开地面300mm左右停止,在此状态下使塔段停留15分钟左右进行试吊,检查吊车位置及吊绳是否正常;4) 试吊检查达到要求后,继续启动主吊履带吊使塔段头部上抬,同时溜尾吊车在保持塔段底部离开地面的情况下不断向前同步移动,直至塔段基本呈直立状态,脱开溜尾吊车吊绳。此步骤由于是两台吊车配合吊装,吊装过程中两台吊车的同步性和协调性至关重要,吊装动作要缓慢、指挥信号要清楚和统一,操作人员必须服从指挥;5)按预定的旋转方向转动主吊履带吊吊臂,调整主吊履带吊吊钩位置及塔段方位,使塔段正对安装位置,缓慢降下塔段,使塔段对正地脚螺栓或已安装就位的下段塔段落下就位;6)分别按以下两种方式安装校正塔段或组对、焊接塔段(1)对于下段塔段,校正塔段垂直度、标高尺寸及方位至符合安装技术要求,均匀紧固地脚螺栓、打紧垫铁,此时可松开主吊履带吊吊钩;(2)对于中间塔段及上部塔段,在校正塔段垂直度、方位符合安装技术要求的同时,对上下塔段进行组对点焊,要求上下塔段对口间隙、错边量等符合组对技术要求。为防止塔段组对焊接过程中不因上段重量对焊接质量造成影响,同时防止塔体组对焊缝整体收缩量不一致影响塔体组对垂直度,并确保施工安全,在中上部塔段组对焊接过程中,主吊履带吊不能松开吊钩,要保持2/3组对塔段重量的吊装载荷,直至完成圆周组对焊缝总高度的2/3以上,才能松开履带吊吊钩。塔体吊装过程立面图及就位立面示意图见图5.3.2-1、图5.3.2-2所示。图5.3.2-1:塔体吊装过程立面示意图图5.3.2-2:塔体就位过程立面图6.6 吊装施工进度计划 吊装施工进度计划主要是根据业主要求吊装工期、吊装工艺程序,编制从施工准备开始到吊装结束阶段各个工序所需要的时间,找出吊装施工工期关键线路,作为吊装工期控制依据,同时明确工件进场时间、吊装场地空间交付时间、基础交付时间要求、起重机准确进退场时间、劳动力进场时间、吊装索吊具及材料进场时间等要求。吊装平面空间条件交付时间,与其它各专业施工交叉的时机控制的依据,索赔的依据。由此得出整个吊装作业过程所需时间,简单吊装可使用横道图,大型、复杂吊装宜编制网络进度计划。进度计划在吊装工作中,一方面反映吊装所需的总时间,另一方面可作为吊车台班费计算依据。案例:“云南先锋化工有限公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程装置区建筑安装工程低温甲醇洗装置(工号613)设置的H2S吸收塔吊装组对”施工进度计划。H2S吸收塔现场吊装组对进度计划(天)12345678910111213141516171819202122232425履带吊进场准备及就位组装卸车及下段吊装就位安装脚手架搭设上段吊装组对及焊接焊缝无损检测焊缝热处理共8天共3天共2天共7天共2天共3天6.7 起重机、索具、吊具、材料计划根据吊装方案计算及设计列表说明为满足吊装工作所需的起重机、索具、吊具、材料计划,作为吊装准备及措施费计算依据。其中,现场设计制作的平衡梁、吊耳、支撑件、加固件等工装设施材料,以及枕木、木板、脚手架、平台等材料应反映出需用量,制作工装要附图,以便预算人员能够核算工程量。所编制的起重机、索具、吊具、材料计划另行按专用表格编制上报项目部,以便根据吊装进度计划,超前作好起重机、索具、吊具、材料采购供应,避免遗漏,确保工期,确保安全。6.8 吊装组织机构及劳动力计划 此章节内容要明确整个吊装工作的组织、技术、调度、安全监护、吊装指挥及重要岗位人员设置情况等,以及吊装过程的劳动力组织情况。具体需要设置多少岗位、每种岗位需要配置人数应根据吊装规模及现场情况确定,对确定的岗位人员必须明确岗位职责,其中,起重工、电工及吊车驾驶人员为特殊工种,必须持证上岗。岗位设置参考见表6.8-1及表6.8-2所示。 表6.8-1:中、小型吊装组织机构层次岗 位职 责备 注吊装管理总指挥 全面负责吊装施工组织项目经理担任项目技术负责人具体负责吊装施工技术管理工作项目总工担任平面管理负责人负责吊装过程中道路、场地警戒及应急救援管理项目施工负责人吊装施工技术员负责吊装方案编制及技术方案的实施管理项目施工技术员专职安全员吊装作业安全质量检查、监督管理项目安全员、质量员吊装实施操作吊装指挥吊装岗位安排、试吊和正式吊装作业指挥起重班组长
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