钢桁架吊装专项施工设计

钢桁架吊装专项施工设计一、钢桁架吊装专项施工设计

1.1项目概述

1.1.1工程概况

本工程为某钢结构厂房项目，主要包含主钢结构桁架的吊装施工。钢桁架跨度为60米，单榀重量约45吨，采用工厂预制现场吊装的施工方法。设计要求在吊装过程中确保结构安全，控制变形量在规范允许范围内，并严格按照安全文明施工标准进行作业。钢桁架材质为Q345B，焊缝质量需满足GB50205-2020一级焊缝标准。施工场地位于厂区预留钢结构吊装区，周边环境复杂，需协调好交通及临时设施布置。吊装作业需在无大风天气条件下进行，风力不得大于5级。

1.1.2施工目标

本方案旨在实现钢桁架的高效、安全、精准吊装，确保吊装过程符合设计和规范要求。具体目标包括：

（1）吊装工期控制在合同要求的35天内完成所有桁架安装；

（2）吊装过程中的结构变形量控制在设计允许的1/1000范围内；

（3）吊装安全事故率控制在0.1%以下，无重大质量缺陷；

（4）确保吊装区域及周边设施安全，减少对生产区的影响。

1.1.3施工难点分析

本工程吊装施工存在以下难点：

（1）单榀钢桁架重量大，吊装过程中需严格控制晃动和倾覆风险；

（2）施工现场空间有限，吊装设备需选择合适的型号并优化站位；

（3）钢桁架构件在吊装前需进行精确的预拼装和编号标识，避免现场错误安装；

（4）夜间施工和特殊天气条件下的应急预案需充分准备。

1.2吊装方案选择

1.2.1吊装设备选型

根据钢桁架的重量和跨度，本工程采用2台200吨汽车起重机联合吊装方案。选择双机抬吊可降低单机负荷至112.5吨，同时提高吊装稳定性。起重机需具备足够的起重力矩和起升高度，臂长根据吊装工况进行优化调整。另配备1台50吨汽车起重机作为辅助吊装设备，用于构件的临时固定和调整。

1.2.2吊装方法确定

本工程采用“先主后次”的吊装顺序，即先吊装钢桁架主体结构，再安装次结构构件。吊装过程中采用“旋转法”或“滑移法”相结合的方式，具体方法如下：

（1）旋转法：将钢桁架在地面预拼装完成后，利用双机抬吊同步旋转至安装位置；

（2）滑移法：对于部分无法直接旋转的桁架，采用临时支撑和牵引系统缓慢滑移至设计位置。

1.2.3吊装流程设计

吊装流程分为四个阶段：

（1）准备阶段：完成吊装设备进场验收、钢桁架预拼装及编号、吊装区安全防护等；

（2）吊装阶段：按吊装顺序逐榀提升并安装至指定位置；

（3）调整阶段：利用辅助设备对安装后的桁架进行微调，确保垂直度和间距符合要求；

（4）验收阶段：完成吊装记录整理和结构尺寸复核，通过验收后转入后续施工。

1.2.4吊装安全措施

吊装安全措施包括但不限于：

（1）吊装前进行设备荷载计算和稳定性校核，确保设备安全性能达标；

（2）设置吊装警戒区，并配备专职安全监护人员；

（3）制定吊装应急预案，明确突发情况（如设备故障、构件晃动）的处理流程。

1.3施工准备

1.3.1技术准备

（1）完成钢桁架出厂验收记录整理，确保构件合格后方可进场；

（2）编制详细的吊装作业指导书，明确各环节操作要点和风险控制措施；

（3）对参与吊装的技术人员和操作人员进行专项培训，考核合格后方可上岗。

1.3.2物资准备

（1）钢桁架构件进场后按编号堆放，设置防锈和防变形措施；

（2）吊装所需索具（吊带、钢丝绳等）需进行静载和动载测试，确保安全系数不小于5；

（3）准备临时支撑、调平垫块等辅助材料，确保安装过程平稳。

1.3.3现场准备

（1）清理吊装区域，确保地面承载力满足设备要求，必要时进行地基加固；

（2）设置吊装指挥平台，配备高倍数望远镜和无线电通讯设备；

（3）完成吊装区周边的临时用电、排水和消防设施布置。

1.3.4安全准备

（1）制定吊装专项安全方案，明确高空作业、临时用电等风险防控措施；

（2）配备安全带、安全帽等防护用品，并检查其有效性；

（3）与气象部门建立联系，密切关注天气变化并做好应急准备。

二、钢桁架吊装专项施工设计

2.1吊装设备选择与布置

2.1.1吊装设备选型依据

本工程钢桁架单榀重量达45吨，吊装跨度为60米，对起重设备的技术参数要求较高。选择双机抬吊方案时，需确保每台起重机的起重力矩和起升高度满足吊装工况需求。根据吊装高度和桁架几何尺寸计算，单机吊装时需采用臂长120米的200吨汽车起重机，但实际工况下单机负荷将超过125吨，超出设备额定范围。因此采用双机抬吊可降低单机负荷至112.5吨，同时提升吊装稳定性。设备选型还需考虑以下因素：

（1）起重机臂架可变幅角度需满足桁架从地面到安装位置的姿态调整要求；

（2）设备的工作半径需覆盖所有钢桁架的吊装区域，避免频繁移动；

（3）起重机的支腿配置需适应现场地面条件，必要时需进行地基处理。

2.1.2吊装设备技术参数

本工程选用2台QUY200-120型汽车起重机，主要技术参数如下：

（1）最大起重量：200吨（额定工况）；

（2）最大起升高度：120米；

（3）最大起重力矩：7000吨·米；

（4）主臂长度：44-120米；

（5）支腿展开角度：0-52度；

（6）自重：55吨。

辅助吊装采用1台QUY50-25型汽车起重机，主要参数为：

（1）最大起重量：50吨；

（2）最大起升高度：25米；

（3）最大起重力矩：1000吨·米；

（4）主臂长度：22-50米。

2.1.3吊装设备布置方案

吊装设备布置需综合考虑以下因素：

（1）双机抬吊时，两台起重机站位间距需保持6-10米，以形成有效的协同作业区；

（2）设备支腿位置需避开地下管线和软弱地基，必要时采用钢板垫梁加固；

（3）吊装半径计算表明，两台设备需分别布置在桁架中心两侧各15米处，确保吊装角度不小于60度。

2.2吊装索具选择与计算

2.2.1吊装索具类型选择

本工程采用6×37+1×7的钢丝绳作为主吊索具，公称抗拉强度1670MPa，直径32毫米。钢丝绳采用绑扎连接方式固定在桁架吊点位置，连接强度不低于钢丝绳本身强度的90%。次吊装采用8股6×19+1的吊带，单根吊带承载能力为20吨，通过U型卡环与桁架连接。索具选择还需考虑以下因素：

（1）索具长度需根据吊装高度和桁架几何尺寸精确计算，避免吊装过程中出现过度弯曲；

（2）索具与构件接触部位需设置橡胶垫，防止钢索磨损构件表面；

（3）索具在使用前需进行100%外观检查，不合格索具严禁使用。

2.2.2吊装索具力学计算

（1）主吊索具受力计算：单榀钢桁架最大吊装倾角为15度，此时最大拉力计算如下：

F=Qcos15°=45吨×0.966=43.47吨，

实际选用钢丝绳破断力为236吨（安全系数5.4），满足使用要求。

（2）吊带受力计算：双排吊带夹角为60度，单根吊带受力为：

F=Q/(2sin30°)=45吨/1=45吨，

单根吊带额定承载20吨，实际采用3根并联使用，总承载能力60吨，安全系数1.3。

2.2.3吊装索具防护措施

（1）吊装过程中索具与构件接触部位设置厚度为20毫米的橡胶垫；

（2）索具使用时采用导链滑轮系统，减少摩擦力对钢丝绳的损伤；

（3）吊装结束后索具及时清理，涂防锈油脂并分类存放。

2.3吊装前构件准备

2.3.1钢桁架预拼装要求

（1）钢桁架在工厂预拼装完成后，出厂前需进行100%超声波探伤和磁粉检测，焊缝合格率必须达到98%以上；

（2）预拼装时设置临时支撑和调平装置，确保构件安装后能达到设计要求的垂直度误差≤L/1000；

（3）在构件上喷涂吊装编号和方向指示标识，使用反光漆确保夜间识别清晰。

2.3.2吊点设置与加固

（1）吊点位置根据桁架有限元分析确定，设置在桁架跨中下方，距离端部3.5米处；

（2）吊点部位焊接厚度10毫米的钢板垫板，钢板尺寸为500×300×10毫米，以分散索具压力；

（3）吊装前对吊点焊缝进行100%外观检查，必要时增加临时支撑防止焊接变形。

2.3.3构件标识与检查

（1）每榀钢桁架按顺序编号，编号牌采用不锈钢材质，悬挂在桁架下弦主腹杆处；

（2）检查构件外观质量，重点检查翼缘板变形、腹杆弯曲等缺陷；

（3）测量构件长度、宽度等关键尺寸，偏差不得超过设计允许值的1.5%。

2.4吊装作业区布置

2.4.1吊装作业空间要求

（1）吊装区域净空高度需满足桁架起吊高度要求，周边障碍物距离桁架边缘不小于5米；

（2）吊装半径内不得有架空线路和地下管线，必要时进行迁移或防护；

（3）桁架下方设置警戒区，半径为桁架跨度的1.2倍，并设置高度1.8米的警戒线。

2.4.2吊装平台设置

（1）设置3米宽的吊装指挥平台，平台边缘设置高度50厘米的防护栏杆；

（2）平台配备2台高倍数望远镜和3套无线电通讯设备，确保指挥信号清晰；

（3）平台底部铺设厚度不小于5厘米的钢板，防止设备振动影响观测精度。

2.4.3吊装区排水措施

（1）吊装区地面设置1%坡度，边缘设置排水沟，沟深30厘米，间距20米；

（2）雨季施工时配备2台电动排水泵，确保雨后4小时内场地干燥；

（3）排水沟覆盖钢板网格，防止工具和构件掉落。

三、钢桁架吊装专项施工设计

3.1吊装工艺流程

3.1.1吊装作业步骤

本工程钢桁架吊装采用“双机抬吊旋转法”工艺，具体步骤如下：

（1）准备工作阶段：完成吊装设备进场验收、钢桁架预拼装及编号、吊装区安全防护等；

（2）构件绑扎阶段：在桁架吊点位置设置钢板垫板，采用6根32毫米钢丝绳作为主吊索具，单根索具夹角为45度，确保受力均匀；

（3）吊装就位阶段：两台200吨汽车起重机同步起吊，旋转半径控制在15米内，起升速度控制在0.5米/分钟；

（4）临时固定阶段：当桁架旋转至安装位置时，采用8根50吨倒链配合临时支撑进行固定，确保垂直度偏差≤L/1000；

（5）最终调整阶段：拆除临时固定装置，利用辅助吊车配合调平垫块，确保桁架顶面平整度≤5毫米；

（6）验收记录阶段：完成吊装记录整理和结构尺寸复核，通过验收后转入后续施工。

3.1.2吊装工况模拟

根据BIM技术建立钢桁架吊装模型，模拟不同工况下的受力状态。以第5榀桁架为例，当桁架旋转至最大角度时，两台起重机回转角度分别为65度和70度，此时桁架最大应力出现在下弦翼缘板处，数值为215兆帕，低于Q345B屈服强度345兆帕的62%。模拟结果显示，吊装过程中桁架最大变形量为30毫米，位于跨中下弦，符合设计允许值的1.2%。

3.1.3吊装效率优化

（1）通过BIM技术优化吊装顺序，将跨中桁架优先安装，减少后续桁架吊装时的相互干扰；

（2）设置预吊装方案，选择重量较轻的桁架进行试吊，验证吊装工艺参数；

（3）采用电子水平仪和全站仪进行安装精调，减少返工时间。

3.2吊装质量控制

3.2.1吊装过程监控

（1）设置3个固定监测点，采用应变片测量桁架吊装过程中的应力变化；

（2）利用激光测距仪实时监控桁架垂直度，发现偏差超过2毫米立即停止吊装；

（3）配备倾角传感器，监测桁架在起吊过程中的晃动角度，最大允许晃动角为8度。

3.2.2安装精度控制

（1）桁架安装位置偏差控制标准：轴线偏移≤20毫米，标高偏差≤10毫米；

（2）采用高精度全站仪进行坐标测量，测量点设置在下弦中心线和支座处；

（3）焊接收缩量预留值按1毫米/米计算，分次焊接以减少变形。

3.2.3质量验收标准

（1）钢桁架安装后进行100%焊缝外观检查，内部缺陷检测按20%比例抽检；

（2）支座锚栓孔位偏差≤3毫米，地脚螺栓垂直度偏差≤1/1000；

（3）安装完成后进行24小时变形观测，变形量不得大于设计允许值的1.5%。

3.3安全保障措施

3.3.1吊装风险识别

（1）起重设备故障风险：单台设备故障时设置备用设备，备用设备起重能力不小于150吨；

（2）构件倾覆风险：采用防倾覆索具系统，设置2道U型卡环作为备用固定点；

（3）高空坠落风险：作业人员必须佩戴双绳安全带，设置2米高防护栏杆。

3.3.2应急预案设计

（1）设备故障应急预案：配备1台备用汽车起重机，制定30分钟内切换方案；

（2）构件坠落应急预案：设置4个定点救援小组，配备3套便携式安全带救援装置；

（3）恶劣天气应急预案：风力超过5级时停止吊装，所有人员撤离吊装区。

3.3.3安全监护制度

（1）吊装区域设置专职安全监护员，每组吊装配备2名监护员；

（2）制定吊装信号系统，采用旗语、手势和无线电通讯三重确认机制；

（3）每日吊装前进行安全技术交底，交底内容记录在案并签字确认。

四、钢桁架吊装专项施工设计

4.1现场施工组织

4.1.1施工组织架构

本工程成立钢桁架吊装专项项目部，项目部下设技术组、安全组、设备组、物资组四个核心职能小组，各组职责分工明确。技术组负责吊装方案细化和技术交底，安全组负责现场安全监督和应急预案实施，设备组负责吊装设备管理和维护，物资组负责构件转运和索具管理。项目部实行项目经理负责制，各小组组长向项目经理汇报，确保指令传达畅通。项目成员均需通过专项培训并考核合格后方可上岗，关键岗位（如指挥人员、司索人员）需具备5年以上相关工作经验。

4.1.2人员职责分工

（1）吊装指挥人员：设总指挥1名，负责全面协调；设地面指挥2名，负责设备控制和区域警戒；设高空指挥1名，负责构件姿态调整。指挥人员必须佩戴对讲机和扩音设备，确保信号清晰；

（2）司索人员：设主司索2名，负责索具绑扎和连接；设副司索1名，负责辅助调整。司索人员需熟练掌握钢丝绳和吊带连接技术，绑扎完成后必须经过指挥人员确认；

（3）安全监护人员：设专职监护4名，负责吊装区域警戒和人员疏导。监护人员需佩戴反光背心，在吊装半径外设置警戒线，并配备急救箱和灭火器。

4.1.3施工协调机制

（1）建立日例会制度，每天吊装前召开由业主、监理、总包和项目部参与的协调会，明确当日吊装计划和安全注意事项；

（2）制定与厂区生产部门的协调方案，吊装期间暂停生产区作业，必要时设置临时通道；

（3）与气象部门建立联系，每日获取最新天气预报，制定特殊天气下的吊装调整方案。

4.2设备管理措施

4.2.1设备进场验收

（1）两台200吨汽车起重机进场后需进行全面检查，包括液压系统、制动系统、吊钩磨损等关键部件，检查合格后方可使用；

（2）索具进场后按批次进行静载和动载测试，测试数据记录存档，不合格索具立即报废；

（3）所有设备操作人员需持证上岗，操作前必须进行班前检查，填写设备检查记录。

4.2.2设备使用维护

（1）起重机每天吊装前需进行空载试验，检查起升、下降、变幅、回转等动作是否正常；

（2）索具使用后及时清理，钢丝绳涂抹专用防锈剂，吊带检查磨损情况，发现断丝、变形等问题立即更换；

（3）吊装设备在高温天气下作业需控制连续工作时间，每吊装3榀桁架后停机降温30分钟。

4.2.3设备应急预案

（1）制定设备故障应急预案，明确故障判断流程和维修时间，必要时调用备用设备；

（2）配备2套应急发电机组，确保设备维修期间供电需求；

（3）与设备租赁单位保持24小时联系，建立快速响应机制。

4.3物资管理措施

4.3.1构件转运方案

（1）钢桁架在工厂预拼装完成后，采用专用平板车运输，车板底部铺设厚度10毫米的钢板，防止构件变形；

（2）构件在运输过程中使用临时支撑固定，防止晃动，必要时配备2名专职护卫人员；

（3）运输路线提前规划，避开厂区限高杆和地下管线，沿途设置警示标志。

4.3.2构件存放管理

（1）钢桁架进场后按编号堆放，设置垫木分层放置，垫木间距不大于3米，防止构件扭曲；

（2）存放场地设置排水沟，地面铺设防潮垫，构件底部用橡胶垫与地面隔离；

（3）构件存放区设置围挡和标识牌，禁止无关人员进入。

4.3.3索具管理措施

（1）索具使用前按批次进行张力测试，确保安全系数不小于5；

（2）索具按类型、规格分类存放，悬挂标签注明使用日期和构件编号；

（3）报废索具及时回收销毁，防止误用。

五、钢桁架吊装专项施工设计

5.1安全管理体系

5.1.1安全管理组织架构

本工程建立三级安全管理体系，即项目部安全管理领导小组、专职安全管理团队和班组安全员三级管理网络。领导小组由项目经理担任组长，成员包括技术负责人、安全总监和设备主管，负责制定安全方针和重大风险决策；专职安全团队配备5名安全工程师，负责日常安全巡查和隐患整改；班组安全员由各工长兼任，负责本班组安全教育和即时纠正。体系运行采用PDCA循环管理模式，每月召开安全分析会，每季度进行安全考核。

5.1.2安全风险管控

（1）针对起重伤害风险，制定“四卡一表”管控措施，即风险告知卡、操作许可卡、过程检查卡和隐患整改卡，并建立风险管控台账；

（2）针对高空坠落风险，实施“五同时”原则，即安全措施与吊装任务同时计划、同时实施、同时验收、同时检查和同时使用；

（3）针对物体打击风险，设置吊装区域警戒线，并配备移动式警戒带和警示标识，吊装时地面设置安全员进行防护。

5.1.3安全教育培训

（1）新进场人员必须完成三级安全教育，包括公司级、项目部级和班组级培训，培训时长累计不少于24小时；

（2）特种作业人员（如起重机司机、焊工）需持有效证件上岗，每月进行1次技能复训；

（3）吊装前组织全员安全技术交底，交底内容必须具体到岗位和个人，并签字确认。

5.2质量保证体系

5.2.1质量管理组织架构

本工程成立以项目经理为组长、技术负责人为副组长、质量总监为组员的质量管理小组，下设构件检验组、焊缝检验组和安装检验组。各检验组实行组长负责制，检验人员需通过专业培训并考核合格。体系运行采用“三检制”，即自检、互检和交接检，确保每道工序合格后方可转入下道工序。

5.2.2质量控制流程

（1）钢桁架进场检验：按批次检查构件外观、尺寸和合格证，不合格构件严禁使用；

（2）吊装过程控制：设置3个固定监测点，采用应变片和倾角传感器实时监控构件状态；

（3）安装后检验：采用全站仪复核位置精度，用激光水平仪检测顶面平整度，焊缝按10%比例抽检。

5.2.3质量问题处理

（1）建立质量问题台账，实行“五定”原则，即定人、定时、定点、定措施和定标准处理；

（2）轻微质量问题由班组立即整改，重大问题上报质量管理小组制定专项方案；

（3）所有质量问题处理过程需记录存档，处理结果由质量总监确认并销号。

5.3应急预案

5.3.1应急组织机构

本工程成立应急指挥部，由项目经理担任总指挥，下设抢险组、救护组、联络组和后勤保障组。指挥部配备应急电话、急救箱和灭火器等应急物资，所有成员需掌握基本急救技能。应急联系电话设置在显眼位置，并报备业主和监理单位。

5.3.2应急预案内容

（1）构件坠落应急预案：设置4个定点救援小组，配备3套便携式安全带救援装置，制定不同坠落高度的救援方案；

（2）设备故障应急预案：配备1台备用汽车起重机，制定30分钟内切换方案，并准备应急发电机组；

（3）恶劣天气应急预案：风力超过5级时停止吊装，所有人员撤离吊装区，制定雨季排水方案和夜间照明方案。

5.3.3应急演练计划

（1）每月组织1次综合性应急演练，包括构件坠落、设备故障和恶劣天气等场景；

（2）演练前制定演练方案，明确演练时间、地点、参与人员和评判标准；

（3）演练后召开总结会，分析不足并提出改进措施，演练记录存档备查。

六、钢桁架吊装专项施工设计

6.1施工进度计划

6.1.1总体进度安排

本工程总工期为35天，计划分三个阶段实施：第一阶段为准备阶段，15天，完成设备进场、构件预拼装和现场布置；第二阶段为吊装阶段，15天，完成所有钢桁架安装；第三阶段为收尾阶段，5天，完成质量验收和场地清理。具体进度安排如下：

（1）准备阶段：第1-5天完成设备进场验收，第6-10天完成钢桁架预拼装，第11-15天完成现场布置和安全防护；

（2）吊装阶段：第16-30天分批次吊装钢桁架，每天吊装2榀，其中第16-20天吊装A区桁架，第21-25天吊装B区桁架，第26-30天吊装C区桁架；

（3）收尾阶段：第31-35天完成质量验收，第36天场地清理，第37天提交竣工资料。

6.1.2关键工序控制

（1）钢桁架预拼装是吊装前的关键工序，需在工厂完成95%的焊接工作，减少现场作业量；

（2）吊装顺序需根据场地条件和构件重量优化，优先吊装跨中桁架以减少后