热镀锌线超高工艺钢结构安装技术研究与应用工作总结

热镀锌线超高工艺钢结构安装技术研究与应用工作总结

1、关键技术难点

本项目的主要技术难点如下：

1.1.本项目冷却塔工艺钢结构高度达到74米，整个吊装高度必须达到76

米以上，目前国内同类生产线塔高一般为45米左右，如何解决如此高的工艺钢

结构构件的垂直与水平运输问题，是木工程难点之一。

1.2、木项目因厂房封闭后，两条工艺线布置紧凑，厂房内不具备采用大型移

动式起重机的吊装条件，厂房未设计行车，也不能采用橙统施工工艺中的行车进

行吊装，这在国内同类项后中是没有的。采用何种吊装方法进行工艺钢结构安装。

1.3、本项目属于北方寒冷地区项目，甲方要求按照计划提前封闭厂房，为设

备安装创造条件，如何满足业主要求，确保施工进度。

1.4、在国内同类项目的工艺结构设计中，国内主要采用焊接的方式进行结构

连接，而本项目由法国STEIN工业炉公司设计，工艺结构件数多，两个冷却塔大

概7000件，旦所有结构全由高强螺栓连接，高空拼装就位难度高。

2、技术路线及主要技术特征

热镀锌线超高空工艺钢结构安装技术研究路线主要针对项目的特点及难点，

通过对传统施工工艺的比较研究，找到适用于热镀锌线超高工艺钢结构的安装技

术，并能完全满足业主要求，节约施工成本，提高施工效率。根据如下工艺流程

2.1、结构强度计算：

为确保热镀锌超高工艺钢结构安装技术的实施，在屋面系统设计前，课题组

把需要采用4台电动葫芦吊装冷却塔工艺钢结构的方案与设计方进行了沟通，并

进行了屋面檀条选型的结构计算，结果如卜.：

a、结构设计基本信息

屋面荷载

<彩色钢板岩棉夹芯板0.25KN/m2'

>

恒载棵条(含支撑)0.25KN/m2一£=0.5KN/m2

V

天窗(成品)4.50KN/m

天沟自重1.20KN/m

屋面悬挂荷载0.10KN/m2

屋面未预见荷载0.10KN/m2S=1.0KN/m2

>

活载＜屋面灰载0.30KN/m2

屋面雪荷载或活荷载大者0.50KN/m2>

天沟积水荷载(按350高)3.50KN/m

风荷载

基本风压0.40KN/m2,地面粗糙度类别为“A”类。

风压高度变化系数，uz=2.27(H=80)

地震荷载

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第

一组，设计特征周期为0.45s,建筑场地类别为HI类。

结构计算

梯条跨度为13米及15米。

b、当无单轨吊时，15m棵条计算如下：

=====设计依据======

建筑结构荷载规范(GB50009-2001)

门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)

设计数据

屋面坡度(度)：2.855

楝条跨度(m):15.000

楝条间距(m):3.500

设计规范：门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(6.3.7-2)验算

楝条形式:国标宽窄翼缘H型钢IIN400X200

钢材钢号：Q235钢

拉条设置：设置三道拉条

拉条作用：约束棵条上、下翼缘

净截面系数：L000

檄条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载)，挠度限值为1/150

屋面板能阻止棵条侧向失稳

构造不能保证风吸力作用卜.翼缘受压的稳定性

建筑类型：封闭式建筑

分区：边缘带

基本风压：0.400

风荷载高度变化系数：2.270

风荷载体型系数：-1.400

风荷载标准值(kN/m2):-1.271

屋面自重标准值(kN/m2):0.500

活荷载标准值(kN/m2):0.500

雪荷载标准值(kN/m2):0.400

积灰荷载标准值(kN/m2):0.500

检修荷载标准值(kN):0.000

楝条形式:国标宽窄翼缘H型钢HN400X200

B=200.000H=400.000

Tw=8.000Tf=13.000

A=0.8337E-02lx=0.2278E-03ly=0.1735E-04

Wxl=0.1139E-02Wx2=0.1139E-02Wyl=0.1735E-03Wy2=

楝条间距(m):3.500

设计规范：门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(6.3.7-2)验算

檄条形式:国标宽窄翼缘H型钢IIM582X300

钢材钢号:Q235钢

拉条设置:设置三道拉条

拉条作用:约束橡条上、卜.翼缘

净截面系数:1.000

檄条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载)，挠度限值为1/150

屋面板能阻止模条侧向失稳

构造不能保证风吸力作用卜.翼缘受压的稳定性

建筑类型：封闭式建筑

分区：边缘带

基本风压:0.400

风荷载高度变化系数：2.270

风荷载体型系数:-1.400

风荷载标准值(kN/m2):-1.271

屋面自重标准值(kN/m?):0.500

活荷载标准值(kN/nr):0.500

雪荷载标准值(kN/m'):0.400

积灰荷载标准值(kN/疗):0.500

检修荷载标准值(kN):100.000

截面及材料特性

橡条形式:国标宽窄翼缘H型钢HM582X300

B=300.000II=582.000

Tw=12.000Tf=17.000

A=0.1692E-01lx=0.9729E-03ly=0.7659E-04

Wxl=0.3343E-02Wx2=0.3343E-02Wyl=0.5106E-03Wy2=

0.5106E-03

钢材钢号：Q235钢

屈服强度fy=235.000

强度设计值f=205.000

=====截面验算======

1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合

弯矩设计值(kN.m):Mx=690.051

弯矩设计值(kN.m):My=1.229

截面强度(N/mm2):amax=198.593<=205.000

1.0恒载+1.4风载(吸力)组合

弯矩设计值(kN.m):Mxw=-88.718

弯矩设计值(kN.m):Myw=0.154

截面强度(N/mm2):Jmaxw=25.526<=205.000

按门式刚架规程CECS102:2002(6.3.7-2)式验算：

整体稳定系数：<l)b=1.000

♦条的稳定性定/mm2):fstabw=26.790<=205.000

荷载标准值作用下，挠度计算

垂直于屋面的挠度(n皿):v=59.087<=100.000

=====计算满足======

橡条能够承受的最大轴力设计值为(KN):N=108.000

=====计算结束======

计算结论：

无单轨吊时，槐条采用HN400x200x8xl3；

有单轨吊时，棵条采用HM582x300xl2xl7

根据屋面设计强度计算，设计单位在屋面设计时，屋面梯条采用

IIM582x300xl2xl7型钢的方案。

2.2、电动葫芦布置方式及设备选型

充分考虑两条工艺线的施工方便性，电动葫芦布置方式采用了垂直于两工艺

中心线的布置方式，这样就保证了两条线的冷却塔工艺钢结构及设备都处在4

个电动葫芦的吊装范围内，完全解决了结构及设备安装的垂直与水平运输问题。

（见下图）

根据冷却塔工艺钢结构及设备单件重量，课题组初步选定型号为MD1（双速

型）钢丝绳电动葫芦，具体参数及特点如卜.：

MD1（双速型）钢丝绳电动葫芦，具有重量轻，体积小，零部件通用性强，操作方便

等优点。

MD1（双速型）钢丝绳电动葫芦的常规吨位是0.5T/1T/2T/3T/5T/10T/16T/20T。

它的标配钢丝绳米数是6M/9M/12M/18M/24M/30M.

卜.面为钢丝绳电动葫芦的运行速度：

0.5T-5T双速:8M/MIM,0.8M/MIN

10T双速：7M/MIN,0.7M/MIN

16T-20T双速：3.5M/MIN,0.35M/MIN

课题组根据冷却塔工艺结构及设备最重件9吨、冷却塔工艺结构高度为74

米以及在采用高强螺栓连接冷却塔钢结构的过程中需要定位准确的特点，综合确

定电动葫芦的参数如下并交委托厂家定制：

0.5T-5T双速：8M/MIM,0.8M/MIN（钢结构连接就位时采用）

钢丝绳米数是180M.

配备手持式遥控器

L史朝鸵

12000J\

\A|

@l-1

3750.20X,

1M8________运

JKCO

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现场实战布置图

备注：

0

1.J代表电空葫芦的运动方向，其垂直瑞中机里中心战，电动葫芦运

动范瞅全能趣盖塔上解构及设备的吊装位乱

2.於即塔工艺结构及设备中员重件9吨，冷1P塔工艺用结构员大吊装高度为74米,

通过计算航电飒芦以及工字例的连接方尤

3.委托厂家定制的电动葫芦参数为：0.5T-5T,双速：网”建，0.8乂川1”钢

结构连接就位时采川），雕绳米数是18叱配各手持抽控器

现场实景布置

2.3、轨道结构及连接方式

2.4、热镀锌超高工艺钢结构安装技术研究的主要关键技术

1）钢丝绳防缠绕装置

考虑到在构件的吊装过程中，由于钢丝绳过长，极易发生钢丝绳缠绕的

问题，对此我项目课题组在定制电动葫芦的过程中，请电动葫芦生产厂家

在法兰盘内侧加焊一个挡圈，这样，可防止钢丝绳因各种原因卡于滚筒上,

同时又不影响滚筒及电机的装配以及电动葫芦的使用机能。过程中即使发

生乱绳现象，因其只能在电动葫芦的外壳与滚筒之间，可以通过牵引、加

大载重等简朴方法，短时间内就可处理好

2）塔顶根专用工具研制与顶根吊装：

顶短轴线与电动葫芦的运行线路平行，在安装时如不制作吊具，吊装到

安装位置时，就需要进行换向，项目组特别设计制作了“十字型吊具”进

行双葫芦吊装。

根据两台葫芦间距利用H型钢制作平衡杆，下部在焊接吊耳后再增加一

个与顶轴吊点距离相匹配的平衡杆。具体见卜图：

利用制作吊具双葫芦抬吊冷却塔顶部顶辑利用制作吊具双葫芦抬吊冷却

塔顶部顶辐

3）构配件的垂直与水平运输：

整个冷却塔塔体结构高，在运输各种构件及零星配件，靠人工搬运工作

量大，效率极低，采用此方案，操作人员可在地面或构件的安装位置处进行

遥控操作控制，方便适用，而且采取了多台电动葫芦，可以大量快速的运输

购配件。解决了大量零散构件的运输及起吊问题。（具体见下图中运用）

利用葫芦吊装电缆桥架利用葫芦吊装冷却风管

4）工艺钢结构高空精确定位：

整个工艺钢结构由法国STEIN公司设计，7003多件钢结构全由高强螺

栓连接组装而成，在高空进行高强螺栓连接，对构件定位的要求特别高。采

用超高工艺钢结构安装技术后，因选用的电动葫芦为双速运动形式，在高强

螺栓连接工艺钢结构构件时采用低速运行的方式可以更加精确的利于穿孔

作业，解决了工艺钢结构安装定位难，定位慢的问题。

采用无线遥控电动葫芦的方式，避免传统安装过程中安装人员需要在高

空通过手势等方式向远重指挥员传达构件位置的调整方向难题。安装人员可

以携带遥控装置到达安装位置，并根据现场高强螺栓对孔情况，可方便并精

确地调整构件的位置，以此达到快速安装构件的目的，确保了构件的快速到

位。避免起重指挥意思不明导致的安全事故。

吊装中的N03#镀锌线冷却塔工艺钢结构

3、主要创新点

3.1、研制了“十字型吊具”进行双葫芦吊装，解决了顶辑在吊装到安装位

置时，需要进行换向的问题，达以操作安全、简捷、省时。

3.2、研制了钢丝绳防缠绕装置，解决了吊装难题，满足吊装要求；

3.3、研发“厂房内超高空工艺结构安装”施工技术，解决厂房封闭后无起

重设备的工艺结构及设备吊装难题。

3.4、研发“厂房内超高空工艺结构安装”施工技术解决了高强螺栓连接的

工艺钢结构的高空定位向题，可用于类似工程进行推广应用。

4主要技术指标

4.1、与传统技术方案对比

常规镀锌线冷却塔工艺结构的施工工艺中，一般为以下两种：

方案一：利用吊装厂房建筑结构的大型起重设备对高跨工艺结构、厂房钢结

构同时吊装，工艺结构安装完毕后才进行屋面封闭。此类方法适用于厂房内工艺

钢结构图纸设计进度与厂房建筑钢结构设计同步。（如下图所示）

厂房与厂房内冷却塔工艺结构同时施工

方案二：利用厂房高跨内布置的行车进行钢结构及设备的吊装。此类方法适

用于先安装厂房建筑钢结构后安装厂房内工艺钢结构的情况。（如下图所示）

冷却塔工艺结构在厂房封闭后施工

课题组研究的“热镀锌线超高工艺钢结构安装技术”与传统工艺比较有如下

技术及经济优势：

a.与方案一进行比较

施工进度比较：

方案一，采用大型起重设备在吊装厂房钢结构的同时吊装冷却塔工艺钢结

构。一般来讲，大型起重设备主要适用于吊装重量大、作业半径大的单件构件。

然而冷却塔工艺钢结构则正好相反，单体构件重量轻，大量处于lOOTOOKg范围

内，且构件数量多，如采月大型起重设备，一是吊装速度慢，而且由于吊装作业

半径和高度的影响，构件精确定位难；二是起重机械工效低、浪费大，口施工成

本大大增加，延长了施工工期;三是项目所在地为北方，冬季多风且寒冷，如不

在冬季来临前封闭厂房，将为后续施工工作带来极大的困难。业主方为确保卜.步

施工，要求尽快封闭厂房，但冷却塔工艺钢结构设计进度及加工进度根本无法满

足与厂房钢结构同步完成.

方案三，课题研究提巴的方式则可以在厂房结构安装时，厂房内超高冷却塔

工艺钢结构的施工不影响厂房结构的施工，加快了施工进度，确保了厂房能按期

封闭。另外在冷却塔工艺钢结构施工过程中，因为采用了4台电动葫芦进行安装,

可同时吊装多个构件，且起吊安装速度快，操作简单、结构安装定位准确。可大

大缩短工期。若采用大型吊车不间断施工，一个台班能安装10构件，采用单台

单轨电动葫芦施工速度则是前者的一倍。此项目采用4台，则为大型起重设备效

率的4倍，将大大提高施工效率。

施工成本比较：

方案三采用4台电动葫芦进行冷却塔工艺钢结构及塔上设备的安装成本为

单台电动葫芦5万元，钢材•及人工费合计2.6万元，因此总费用为22.6万元。

如采用大型起重设备吊装（本工程采用的300吨履带吊进行的厂房建筑结构吊

装，包月费用在30万元，在工艺钢结构构件都齐全、吊装期间天气条件好（露

天作业）并且履带吊只进行冷却塔工艺钢结构吊装的情况下，整个吊装工期最快

为2-3个月。施工成本为60-90万元之间。

此方法比采用大型起重设备节约施工成本37.4-67.4万元。

b.与方案二进行比较

施工进度比较：

方案一采用的是厂房内新安装的行乍进行冷却塔工艺钢结构的吊装，常规冷

轧镀锌线合金化塔区域属于高跨