专利名称：巨型异形钢构件单机翻身吊装方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑钢结构的安装施工方法，特别是一种巨型异形钢构件的吊装方法。
技术背景在建筑钢结构安装工程中，巨型异形钢构件吊装多采用双机抬吊或多机抬吊方法进行施 工，吊装时不仅需要两台或多台相应起重能力的大型吊机及其它小型辅助起重机，同时要求 施工现场具备开阔的施工场地，而随着城市建筑逐步向高度密集化发展，建筑钢结构工程施 工现场一般场地狭小、作业条件苛刻，不具备双机抬吊或多机抬吊的作业条件，因此现在需 要寻求一种新的方法来解决这一难题。发明内容为了克服现有的巨型异形钢构件吊装方法的不足，本发明提供一种巨型异形钢构件单机 翻身吊装方法，要解决传统巨型异形钢构件吊装只能采用双机抬吊或多机抬吊方法进行施工 的技术问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征在于其步骤为 步骤l、仿真分析确定吊装构件的重心。步骤2、根据吊装绳索具长度及吊装构件的外形尺寸设置吊点。步骤3、根据吊点在吊装过程中的受力情况进行吊耳设计和吊耳制作，将制作好的吊耳 焊接在吊点上，同时对吊装现场进行施工准备。步骤4、根据选定工况，在吊机的超起托盘上挂设脱胎超起配重，调整吊机的作业半径 以满足脱胎时的起重能力。步骤5、将主绳一端与吊机的吊机吊钩连接，另一端与吊装构件上的板式脱胎主绳吊耳连接，将副绳一端与吊机的吊机吊钩连接，另一端与吊装构件上的板式脱胎副绳吊耳连接， 然后进行吊装构件脱胎。步骤6、脱胎后将吊装构件放置至临时搁置位置。步骤7、移动吊机至起扳位置，按照吊装工况分析结果设置起扳超起配重。 步骤8、将吊装构件由临时搁置位置吊起，放置到吊装构件重心处于吊机起扳时对应的 作业半径的位置上，将吊装构件的上端口朝远离吊机方向放置，并使之处于吊机最大作业半4径的位置，将吊装构件的下端口朝靠近吊机方向放置、并使其位于起扳回转槽上。步骤9、解开主绳与板式脱胎主绳吊耳、副绳与板式脱胎副绳吊耳之间的连接，将主绳 与构件内侧上的构件主绳管式吊耳连接，将副绳与构件外侧上的构件副绳板式吊耳连接，利 用起扳回转槽，进行吊装构件起扳，直至垂直大地的主绳通过吊装构件重心位置。 步骤IO、使吊装构件直立。步骤ll、回转吊机主臂至吊装构件最终安装位置，使吊装构件和吊机在一条直线上，然 后吊机负载前行至预定位置。在上述步骤2中，将吊耳焊接到吊装构件上后，进行无损检测。在上述步骤3中，吊装现场施工准备包括确定吊机的吊装工艺参数，根据吊装构件的拼 装位置和最终安装位置确定吊车的行走路线，确保吊车行走路线的地耐力满足吊车关于地耐力的要求，并且保证路面的平整度，保证路面倾斜角度小于r 。在上述步骤8中，起扳回转槽的做法为在回转槽路基箱端部、起扳构件底部处预留一首 槽，槽内放置有一排枕木，这排枕木的中间位置预留回转用的一道槽，槽内放置有保护软 垫，并做好枕木、保护软垫、回转槽路基箱的固定工程，保证构件起扳回转时其不发生移动。在上述步骤9中，主绳为定长绳具，包括一条主绳定长段，主绳上段上连接有主绳扁 担，主绳扁担又连接两条主绳分绳。在上述步骤9中，副绳为长度可调绳索具，包括副绳定长段，副绳定长段连接有第一卸 扣，第一卸扣与副绳滑轮组连接，副绳滑轮组又与第二卸扣连接。在步骤ll完成后，在不松钩的状态下进行吊装构件校正，校正时，应先调整标高再调整 偏移，校正合格后，立即拉设临时支撑系统，临时支撑系统设置完毕并验收合格后，立即进 行接口焊缝的焊接施工，待坡口焊缝焊接至l/3后，吊机方可松钩。本发明的有益效果是本发明克服了现有建筑钢结构工程施工现场场地狭小、作业条件苛刻、不具备双机抬吊 或多机抬吊的作业条件的问题，只需一台大型吊机，无需具备开阔的施工场地，即可完成种 巨型异形钢构件的翻身吊装。本发明可广泛适用于各种体育场馆、会议展览中心、航站楼等建筑钢结构中吊重为360 吨以下巨型异形钢构件吊装。另外，工业锅炉、冶金窑炉及炼油反应器等大型设备吊装工程 可参照执行。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l是本发明的施工流程图。图2是吊装构件脱胎的示意图。图3是吊装构件与回转槽路基箱的位置关系示意图。 图4是吊装构件准备起扳的示意图。 图5是吊装构件处于起扳过程中的示意图。 图6是吊装构件处于直立状态的示意图。附图标记l一吊机、l.l一吊机吊钩、1.2—吊机底盘、1.3—吊机主臂、1.4一超起托 盘、2 —主绳、2. l —主绳定长段、2.2 —主绳扁担、2. 3 —主绳分绳、3 —副绳、3. l —副绳定 长段、3.2 —第一卸扣、3.3 —副绳滑轮组、3.4 —第二卸扣、4一板式脱胎副绳吊耳、5 —板 式脱胎主绳吊耳、6—吊装构件、6. l —构件内侧、6.2 —构件外侧、7 —保护软垫、8 —回转 槽路基箱、9一枕木、IO —枕木前挡板、ll一普通路基箱、12 —构件主绳管式吊耳、13 —构 件副绳板式吊耳。
具体实施方式
实施例参见图l所示，这种巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征在于其步骤为步骤l、仿真分析确定吊装构件6的重心。将结构的三维轴线模型导入计算机有限元分析 软件中，定义结构所有杆件的各种材料属性，并对构件施加重力加速度，然后利用力矩平衡 原理即可求得重心位置。为便于说明问题，下面以本实施例中的吊装构件为例阐述空间复杂构件重心求解过程。为了求解重心位置，约束底部的三个节点，记为l、 2、 3，这三点在该坐标系中的坐标 值分别为(X1、 Yl、 Zl)、 (X2、 Y2、 Z2)、 (X3、 Y3、 Z3)，这三个坐标值为已知条件；记重心 在该坐标系中的坐标值为(Gx、 Gy、 Gz)。对构件施加Z向的重力加速度，求解出三个约束点 在重力加速度作用下的竖向反力，记为R1、 R2、 R3。将这三个反力和构件的重力一起对坐标 系的X、 Y轴取矩，由力矩平衡原理知EMY=(RlXXl+R2XX2+R3XX3)+GXGx=0 (3. 2. 1-1)EMX=(RlXYl+R2XY2+R3XY3)+GXGy=0 (3. 2. l-2)由以上两个方程可以求解出Gx、 Gy的值。同理对构件施加X向的重力加速度，求解出三个约束点在重力加速度作用下的Z反力，记 为RZ1、 RZ2、 RZ3。将这三个反力和构件的重力一起对坐标系的Z轴取矩，由力矩平面原理 有EMZ=(RZ1XX1+RZ2XX2+RZ3XX3)+GXGZ=0 (3. 2. l-3)由上述方程即可求解出Gz值。步骤2、根据吊装绳索具长度及吊装构件6的外形尺寸设置吊点。吊点设置以控制主、副 绳具间的角度为核心。步骤3、根据吊点在吊装过程中的受力情况进行吊耳设计和吊耳制作，将制作好的吊耳 焊接在吊点上，同时对吊装现场进行施工准备。吊耳方向布置时应保证其受力为沿着吊绳方 向。吊耳分脱胎吊耳和起扳吊耳，脱胎吊耳在脱胎过程中受力方向不改变， 一般设计成板式 吊耳，起扳吊耳在起扳过程中受力方向不断在改变， 一般设计成管式吊耳。将吊耳焊接到吊 装构件6上后，需要进行无损检测，如不合格，需重新焊接。吊装现场施工准备包括有根据吊装构件的重心位置、吊重、外形尺寸以及构件的拼装位 置和安装位置等因素进行吊装工况分析确定吊机l的吊装工艺参数。根据吊装构件6的拼装位 置和最终安装位置来定吊车l行走路线，原则上应保证吊机l行走时其吊机底盘l. 2的中心点 在构件拼装、构件安装就位两状态下重心在地面投影点的连线上或尽量接近该连线。确保吊 车行走路线的地耐力满足吊车关于地耐力的要求，并且要保证路面的平整度，保证路面倾斜 角度小于l。，对于吊车行走道路无法满足地耐力要求的，可通过铺设路基箱增大吊车与地 面的接触面等措施保证地耐力的要求。步骤4、根据选定工况，在吊机1的超起托盘1.4上挂设脱胎超起配重，调整吊机l的作业 半径以满足脱胎时的起重能力。参见图2 ，步骤5、将主绳2—端与吊机1的吊机吊钩1.1连接，另一端与吊装构件6上的 板式脱胎主绳吊耳5连接，将副绳3—端与吊机1的吊机吊钩1.1连接，另一端与吊装构件6上 的板式脱胎副绳吊耳4连接，然后进行吊装构件6脱胎。步骤6、吊装构件6脱胎后，通过吊机转臂、负载行走等动作将吊装构件6放置至临时搁 置位置。脱胎后可将吊装构件6提升到离最高障碍物2m，然后吊机带构件原地转盘，并行走至起 扳时吊机中心点处，将构件转至临时搁置位置。临时搁置吊装构件6时，在吊装构件外侧对 应的节点的位置下铺设200mm高的路基板，路基板上再铺120mm高的枕木，吊装构件6搁置于 枕木上。步骤7、移动吊机l至起扳位置，按照吊装工况分析结果设置起扳超起配重。 步骤8、将吊装构件6由临时搁置位置吊起，放置到吊装构件重心处于吊机起扳时对应的 作业半径的位置上，将吊装构件的上端口朝远离吊机方向放置，并使之处于吊机最大作业半径的位置，将吊装构件的下端口朝靠近吊机方向放置，并使其位于起扳回转槽上。起扳回转槽做法为在回转槽路基箱8端部、起扳构件底部处预留一首宽约2m左右的槽( 具体宽度视构件断面确定)，槽内放置有一排枕木9，这排枕木9的中间位置预留回转用的一 道槽，槽内旋转汽车轮胎等保护软垫7，并做好枕木9、保护软垫7、回转槽路基箱8等固定工 程，保证构件起扳回转时其不发生移动。枕木9由枕木前挡板10固定。步骤9、解开主绳2与板式脱胎主绳吊耳5、副绳3与板式脱胎副绳吊耳4之间的连接，将 主绳2与构件内侧6. 1上的构件主绳管式吊耳12连接，将副绳3与构件外侧6. 2上的构件副绳板 式吊耳13连接，利用起扳回转槽，进行吊装构件6起扳。起扳前，吊装构件上端口处于吊机 最大作业半径的位置，起扳过程中，吊机主臂1.3从最大半径减到临界作业半径，吊装构件 7置于普通路基箱11上，吊装构件的下端口的底部拐角置于起扳回转槽上的保护软垫7上。图 4，图5为起扳过程示意图。单机起扳关键点是起扳回转槽的设置，利用与大地的接触点作为吊装溜尾点，同时要注 意回转点处吊装构件6的保护及回转点的固定。起扳回转槽的设置如图3所示。参见图6，主绳2为定长绳具，包括一条主绳定长段2. 1，主绳上段2. l上连接有主绳扁 担2.2，主绳扁担2.2又连接两条主绳分绳2.3。副绳3为长度可调绳索具，包括副绳定长段 3.1，副绳定长段3. l连接有第一卸扣3.2，第一卸扣3.2与副绳滑轮组3.3连接，副绳滑轮组 3. 3又与第二卸扣3. 4连接。起扳过程中可通过调节副绳滑轮组3. 3的长度实现提升构件的目 的。起扳过程应重点控制因构件的不对称性可能出现的偏转，可通过在吊装构件外侧两端上 口分别设置缆风绳等措施解决可能出现的偏转现象，并保证起扳过程中缆风绳始终处于绷紧 状态且随着吊装构件的立直逐步释放。整个起扳过程吊装构件内侧主吊点上受力，外侧吊点 松弛，直至垂直大地的主绳2通过吊装构件重心位置。步骤IO、使吊装构件6直立；进入构件直立工序后，开始收紧副绳3。收紧副绳3时，采 用电动葫戸通过副绳3上的副绳滑轮组3.3将构件逐步调整到内柱中心线垂直大地的状态。图 6为吊装构件直立示意图。步骤ll、回转吊机主臂1.3至吊装构件最终安装位置，使吊装构件6和吊机1在一条直线 上，然后吊机l负载前行至预定位置，通过起臂、落臂等动作实现构件就位。在步骤ll完成后，在不松钩的状态下进行吊装构件校正，校正时，应先调整标高再调整 偏移，校正合格后，立即拉设临时支撑系统，临时支撑系统设置完毕并验收合格后，立即进 行接口焊缝的焊接施工，待坡口焊缝焊接至l/3后，吊机l方可松钩。本发明的工艺原理首先，采用有限元分析软件模拟构件在重力加速度作用下的各吊点位置的反力，利用力 矩平衡原理确定构件重心位置；然后，根据吊装构件的重心位置、吊重、外形尺寸以及构件 的拼装位置和安装位置等因素进行吊装工况分析确定大型吊机的吊装工艺参数、吊车行走路 线；最后，通过定长的主绳和设有滑轮组可调整绳长的副绳两套吊索具实现构件脱胎、起 扳、直立和就位吊装工序。其中，起扳时主要利用定长的主绳受力，在构件近吊机一端设置 于地面的回转槽并在构件底部做好防侧翻的固定装置，通过吊机逐步涨杆，减小吊机作业半 径实现提升回转、扳起作业；当吊机提升构件至吊机吊绳通过构件重心，用电动葫芦通过滑 轮组调整副绳长度实现吊装构件的直立。
权利要求
1.一种巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征在于其步骤为步骤1、仿真分析确定吊装构件(6)的重心；步骤2、根据吊装绳索具长度及吊装构件(6)的外形尺寸设置吊点；步骤3、根据吊点在吊装过程中的受力情况进行吊耳设计和吊耳制作，将制作好的吊耳焊接在吊点上，同时对吊装现场进行施工准备；步骤4、根据选定工况，在吊机(1)的超起托盘(1.4)上挂设脱胎超起配重，调整吊机(1)的作业半径以满足脱胎时的起重能力；步骤5、将主绳(2)一端与吊机(1)的吊机吊钩(1.1)连接，另一端与吊装构件(6)上的板式脱胎主绳吊耳(5)连接，将副绳(3)一端与吊机(1)的吊机吊钩(1.1)连接，另一端与吊装构件(6)上的板式脱胎副绳吊耳(4)连接，然后进行吊装构件(6)脱胎；步骤6、脱胎后将吊装构件(6)放置至临时搁置位置；步骤7、移动吊机(1)至起扳位置，按照吊装工况分析结果设置起扳超起配重；步骤8、将吊装构件(6)由临时搁置位置吊起，放置到吊装构件重心处于吊机起扳时对应的作业半径的位置上，将吊装构件的上端口朝远离吊机方向放置，并使之处于吊机最大作业半径的位置，将吊装构件的下端口朝靠近吊机方向放置、并使其位于起扳回转槽上；步骤9、解开主绳(2)与板式脱胎主绳吊耳(5)、副绳(3)与板式脱胎副绳吊耳(4)之间的连接，将主绳(2)与构件内侧(6.1)上的构件主绳管式吊耳(12)连接，将副绳(3)与构件外侧(6.2)上的构件副绳板式吊耳(13)连接，利用起扳回转槽，进行吊装构件(6)起扳，直至垂直大地的主绳(2)通过吊装构件重心位置；步骤10、使吊装构件(6)直立；步骤11、回转吊机主臂(1.3)至吊装构件最终安装位置，使吊装构件(6)和吊机(1)在一条直线上，然后吊机(1)负载前行至预定位置。
2.根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征在于在上述步骤2中，将吊耳焊接到吊装构件(6)上后，进行无损检测。权利要求3根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征 在于在上述步骤3中，吊装现场施工准备包括确定吊机(1)的吊装工艺参数，根据吊装构 件(6)的拼装位置和最终安装位置确定吊车(1)的行走路线，确保吊车行走路线的地耐力满足吊车关于地耐力的要求，并且保证路面的平整度，保证路面倾斜角度小于r 。权利要求4根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征 在于在上述步骤8中，起扳回转槽的做法为在回转槽路基箱(8)端部、起扳构件底部处预 留一首槽，槽内放置有一排枕木(9)，这排枕木(9)的中间位置预留回转用的一道槽，槽 内放置有保护软垫(7)，并做好枕木(9)、保护软垫(7)、回转槽路基箱(8)的固定工 程，保证构件起扳回转时其不发生移动。权利要求5根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征 在于在上述步骤9中，主绳(2)为定长绳具，包括一条主绳定长段(2.1)，主绳上段( 2.1)上连接有主绳扁担(2.2)，主绳扁担(2.2)又连接两条主绳分绳(2.3)。权利要求6根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征 在于在上述步骤9中，副绳(3)为长度可调绳索具，包括副绳定长段(3.1)，副绳定长 段(3.1)连接有第一卸扣(3.2)，第一卸扣(3.2)与副绳滑轮组(3.3)连接，副绳滑轮 组(3.3)又与第二卸扣(3.4)连接。权利要求7根据权利要求l所述的巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，其特征 在于在步骤ll完成后，在不松钩的状态下进行吊装构件校正，校正时，应先调整标高再调 整偏移，校正合格后，立即拉设临时支撑系统，临时支撑系统设置完毕并验收合格后，立即 进行接口焊缝的焊接施工，待坡口焊缝焊接至l/3后，吊机(1)方可松钩。
全文摘要
一种巨型异形钢构件单机翻身吊装方法，先仿真分析确定吊装构件的重心，然后根据吊装绳索具长度及吊装构件的外形尺寸设置吊点，根据吊点在吊装过程中的受力情况进行吊耳设计和吊耳制作，将制作好的吊耳焊接在吊点上，同时对吊装现场进行施工准备，然后进行吊装构件脱胎，然后进行吊装构件起扳，然后使吊装构件直立，然后吊机负载前行至预定位置。本发明克服了现有建筑钢结构工程施工现场场地狭小、作业条件苛刻、不具备双机抬吊或多机抬吊的作业条件的问题，只需一台大型吊机，无需具备开阔的施工场地，即可完成这种巨型异形钢构件的翻身吊装。
文档编号B66C13/04GK101323418SQ20081030310
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者万里程, 颖 张, 李久林, 邱德隆, 高树栋 申请人:北京城建集团有限责任公司