平面大跨度钢结构吊装中吊索受力计算及注意事项*
2021-01-12曾新明刘晨辉
曾新明，梅 昊，刘晨辉
(中国电建集团江西省水电工程局有限公司，江西 南昌 330096)
0 引 言
近年来，随着我国经济的不断发展,大跨度钢结构工程不断增加，单体吊装重量也越来越大，工程技术人员在编制钢构件吊装方案时，采用吊装带捆绑构件再用卸扣接在主吊索钢丝绳上较为常见。此时吊索不同的布置和捆绑方式及受力计算校核往往被工程技术人员忽视。在重量达数十吨甚至上百吨的钢构件的吊装中，错误的受力计算校核将使吊索的安全系数成倍的降低，将工程施工带来很大的安全风险。笔者通过四点法吊装主吊索钢丝绳布置及受力分析、吊装带扼圈式和吊篮式捆绑受力分析和综合比较，明确了主吊索布置和吊装带捆绑方式的差异将带来重大的安全隐患，让技术人员正确的选用吊索布置、捆绑方式和校核计算方法。
1 四点法吊装吊索布置及受力分析
以下钢构件由上下弦H型钢、端柱H型钢及钢管钢杆件组成，外形尺寸约为36 000 mm×3 000 mm×500 mm，由于构件长度长，为了控制在吊装过程中的结构变形，确保构件顺利安装，一般都采用四点进行吊装。
正确的四点吊装法应采用两根吊索的四点吊装法且两侧采用同一根吊索进行吊装，这样可以确保每根钢丝绳吊索都均匀受力，见示意图1。
图1 四点吊装法示意图
构件重量G，根据计算公式2Fcos 29+2Fcos 47=G,计算得F=0.32G。
如果四点吊装法错误的采用4根吊索，或者中间两个吊点和外侧两个吊装各共一根吊索的布置形式，根据三角形稳定性原理，无法保证所用4根吊索均按理论计算状态受力，最差的极限的状态为只有外侧两根吊索受力。
此时，根据计算公式2Fcos 47=G,计算得吊索受力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)，错误的布置将使吊索的安全系数大大的降低。
2 吊装带不同的捆绑方式受力分析
2.1 吊装带扼圈式捆绑受力分析
如图2可知主吊钢丝绳受力为F，一般情况扼圈式捆绑角度在120～140°，吊装带受力F1=F～1.46F之间。
图2 扼圈式捆绑示意图
根据JGJ 276—2012《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》，当用吊索直接捆绑重物，且吊索与重物棱角间采取了妥善的保护措施时，安全系数应取6～8。且根据JBT8521-2007《编制吊索安全性》规定，吊装带出厂极限工作荷载已经取值安全系数K=6，当采用扼圈式提升时，吊带受力应为极限工作荷载乘以系数M=0.8，即吊装极限工作荷载F1=1.25F。
综上所述，当吊装带采用扼圈式捆绑时，吊装带极限工作载荷最小应满足F1=1.25F的要求。
图3 吊篮式捆绑示意
2.2 吊装带吊篮式捆绑受力分析
如图3可知主吊钢丝绳受力为F，在吊篮式捆绑角度在10～90°，吊装带受力F1=0.5F～0.71F之间。
根据JGJ 276-2012《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》，当用吊索直接捆绑重物，且吊索与重物棱角间采取了妥善的保护措施时，安全系数应取6～8。且根据JBT8521-2007《编制吊索安全性》规定，吊装带出厂极限工作荷载已经取值安全系数K=6，当采用吊篮式提升时，吊装带夹角在0～90°时，吊带受力应为极限工作荷载乘以系数M=1.4，即吊装极限工作荷载F1=0.71F。
综上所述，当吊装带采用吊篮式捆绑时，吊装带极限工作载荷最小应满足F1=0.71F的要求。
2.3 吊装带不同捆绑方式比较分析
由上所知，在编制方案是，对于跨度大的平面型构件，扼圈式和吊篮式捆绑方法吊装带极限工作载荷相差1.76倍(1.25/0.71=1.76)，如果方案未注明捆绑方式，现场实际选错捆绑方法，将使吊装带的安全系数大大降低。
3 综合比较分析
在吊装方案中，主吊索错误的布置，将使吊索受力的安全系数减小一半多，即本来主吊索为8倍安全系数，错误布置安全系数将降为3.5。同样如果吊装带按吊篮式校核计算，实际采用扼圈式捆绑，吊装带的6倍安全系数将降低为3.4倍。最终的结果是施工安全风险将成倍的增加，施工方案对现场施工指导意义脱节。
4 注意事项
(1) 吊装带一般分为扁平和圆形截面两种形式吊装带，扁平吊装带应与吊钩或卸扣充分接触，提升装置连接件的曲率半径至少是吊装带受力部分宽度的0.75倍。注意编制方案是明确吊装带的截面形式。
(2) 吊装带一般有环形吊装带和带有加强软环眼的单肢吊装带，特别注意环形吊装带极限工作载荷是按双根计算。
(3) 当吊装带使用扼圈式连接时，应确保自然形成120°角，避免产生摩擦热。不强行安装一根吊装带或试图用一根吊装带拉紧。
(4) 编制施工方案时，应明确吊索布置和吊装带的捆绑方式，从技术上确保施工安全。
5 结 语
在平面大跨度钢构件吊装过程中，应采用两根吊索对折且两侧各采用同一根吊索进行吊装的四点法吊装，吊装带应明确采用扼圈式还是吊篮式捆绑方式。文中通过对不同吊索布置和吊装带捆绑方式的分析比较，可以看出选用正确的吊索布置方法和明确捆绑方式非常重要，这些都是保证工程安全实施的重要前提，确保从技术方面保证吊装过程的安全。
