一种大跨度钢结构吊装方法和系统与流程

本发明属于钢结构施工，具体而言，涉及一种大跨度钢结构吊装方法和系统。

背景技术：

1、随着大型建筑物逐渐增多，钢筋混凝土结构高层建筑中，高空大跨连体结构的层数越来越多、跨度越来越大，这些连体结构，在建筑高空与两侧塔楼连成整体，在临空高度设有钢结构连廊，实现高位转换。连廊钢结构自重大、临空高度高、跨度大，施工荷载大，难度及危险性高，安装精度要求高等施工难点和特点。鉴于塔吊吨位限制，大型起重机械设备与现场作业条件不匹配等原因，在这种施工条件下，目前常用的技术手段是采用液压同步提升系统对连廊进行整体同步提升施工。

2、传统的吊装方法在对钢结构进行抬升时，需要对钢结构的寻找钢结构的重心，对钢结构进行多点固定，才能保证起吊时不会发生两端偏移和倾斜。如中国专利申请号cn202110109053.7一种大跨度钢结构吊装方法，以及申请号cn201510432274.2一种大跨度钢结构吊装方法，都是通过改变吊装结构进行吊装的稳定，然而作为支撑的钢结构一般都是多根钢材组合而成的机构，高度不一，尤其在起吊大跨度的、且具有一定高度的钢结构中，而没有依据不同钢结构的高度进行吊点的更换，会导致钢结构在吊装的过程中容易产生偏移。为此，设计一种吊装更稳定的大跨度钢结构吊装方法和系统。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种大跨度钢结构吊装方法和系统，解决了作为支撑的钢结构一般都是多根钢材组合而成的机构，高度不一，尤其在起吊大跨度的、且具有一定高度的钢结构中，而没有依据不同钢结构的高度进行吊点的更换，会导致钢结构在吊装的过程中容易产生偏移的问题。

2、鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

3、本发明提供一种大跨度钢结构吊装方法和系统，包括以下步骤：

4、s1，根据设计图纸和待吊装钢结构的高度，通过吊装施工计算模块对待吊装钢结构的数据进行计算；

5、s2，基于bim对步骤s2计算出的钢丝绳、吊耳和吊点的数据建立模型，进行吊装模拟，并进行方案的优化；

6、s3，根据优化的方案进行施工；

7、s4，基于优化方案，在钢结构处设置实时监控模块对钢结构的吊装工作进行实时监控，并传输到应急组织模块；

8、应用于上述方法的一种大跨度钢结构吊装系统，包括bim模拟模块、吊装施工计算模块、实时监控模块和应急组织模块；

9、所述bim模拟模块用于根据设计图纸进行大跨度钢结构的吊装模型模拟；

10、所述吊装施工计算模块用于对钢结构吊装施工数据进行计算，所述吊装施工计算模块包括吊装钢丝绳计算单元、眼板强度计算单元、焊缝强度计算单元和吊点计算单元；

11、所述吊装钢丝绳计算单元用于计算与不同钢结构适配的钢丝绳承受的拉力；

12、所述眼板强度计算单元用于计算钢结构上眼板的强度；

13、所述焊缝强度计算单元用于计算眼板与钢结构之间的焊缝强度；

14、所述吊点计算单元用于根据不同钢结构的高度进行吊点的计算；

15、所述实时监控模块用于对大跨度钢结构的吊装工作进行实时监控，所述实时监控模块包括起重力矩监测单元、吊装幅度监测单元、吊装钢丝绳状态监测单元、倾斜监测单元和位移监测单元；

16、所述起重力矩监测单元用于监测吊装设备上吊臂受到的力矩；

17、所述吊装幅度监测单元用于监测吊装钢结构的摆动幅度；

18、所述吊装钢丝绳状态监测单元用于监测钢丝绳的状态，预警钢丝绳缠绕的问题：

19、所述倾斜监测单元用于监测吊装钢结构的偏斜程度；

20、所述位移监测单元用于监测吊装钢结构在吊装过程中的位置移动；

21、所述应急组织模块用于在所述实时监控模块监测出超过阀值的数据时，进行应急处理。

22、作为本发明的一种优选技术方案，所述吊装钢丝绳计算单元采用如下公式选用钢丝绳：

23、fg＝[fg]*k/α

24、其中，fg为钢丝绳最大的拉力数值，[fg]为钢结构重量标准值，为钢结构重量的1.2倍，k为安全系数，为8，α为钢丝绳的水平夹角。

25、作为本发明的一种优选技术方案，所述眼板强度计算单元的眼板强度计算公式如下：

26、σ＝p/fmin≤[σ]

27、τ＝p/amin≤[τ]

28、其中，p是眼板的计算负荷，fmin是垂直于p力方向的最小截面面积，amin是平行于p力方向的最小截面面积，[σ]是材料的拉应力，[τ]是材料的剪应力。

29、作为本发明的一种优选技术方案，所述焊缝强度计算单元计算公式如下：

30、ft＝nsp/tlw≤[ft]

31、其中，ns是焊缝受力系数，为1.0-1.22，p是眼板的计算负荷，t是对接连接板中的较小厚度，lw是焊逢计算长度，[ft]是材料的许用剪应力。

32、作为本发明的一种优选技术方案，所述吊点计算单元基于abaqus软件进行对钢结构的吊点有限元仿真模型，吊点的计算公式如下：

33、

34、其中，mmax为钢结构的最大弯矩，l为钢结构的长度，ma和mb为吊点位置，q为均布载荷；

35、根据吊装时构建危险截面弯矩相等的原则以及《材料力学》的强度原理，使ma＝mb，则

36、

37、即可求得钢结构的最佳吊点a、b的位置。

38、作为本发明的一种优选技术方案，所述起重力矩监测单元为力矩传感器，力矩传感器安装在吊臂或吊车转轴上，监测吊装系统受到的力矩；

39、所述吊装幅度监测单元为角度传感器，角度传感器安装在吊臂或滑轮的固定位置监测钢丝绳的摆动幅度，实时监测吊臂或滑轮的摆动角度；

40、所述吊装钢丝绳状态监测单元为钢丝绳探伤仪，通过钢丝绳探伤仪发出超声波对钢丝绳的状态进行监测；

41、所述倾斜监测单元为偏斜限位器，通过偏斜限位器监测吊装物的偏斜程度；

42、所述位移监测单元为位移传感器或定位器，位移传感器或定位器安装在钢结构的吊点旁，实时检测钢结构的位置数据。

43、作为本发明的一种优选技术方案，所述应急组织模块包括安全总监、工程部、技术部、安全部和质量部，安全总监对工程部、技术部、安全部和质量部进行统一管理，所述应急组织模块设置有响应等级，分为一级、二级和三级。

44、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4中，在进行实际施工前，对其中高度进行计算，计算公式如下：

45、l≥l1+l2+l3+l4

46、其中，l为吊车从停机面算起至吊钩的起重距离，l1为从停机面算起至安装支座的顶面高度，l2为安装间隙，不小于0.3m，l3为绑扎点至起吊后钢桁架底的高度，l4为钢丝绳高度，即绑扎点到吊钩中心的距离。

47、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

48、本发明通过在对大跨度钢结构吊装施工前，基于bim进行模拟，并通过对钢结构吊装更适配的不同拉力的钢丝绳和同强度的眼板，以及眼板与钢结构的焊缝强度，最佳吊点位置的计算，对设计图纸进行优化，从而根据不同的钢结构高度更换相应的吊装配置，通过实时监控模块对吊装施工的吊车起重力矩、钢结构吊起幅度、钢丝绳状态、钢结构倾斜度和钢结构的位移数据进行实时监控，并通过应急组织模块进行等级的划分，从而及时的发现吊装工作出现的问题，及时的进行处理，使得吊装工作更稳定。

49、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。