免焊吊耳的应用研究及实例

免焊吊耳的应用研究及实例

姓名柯昌凡

上海宝冶集团有限公司

2017年6月15 日

免焊吊耳的应用研究及实例

上海宝冶集团有限公司柯昌凡

摘要：

在钢结构、大型设备吊装工程中，一种方法是吊索直接捆绑被吊构件（设备），另一种方法是在被吊构件（设备）上焊接吊耳，吊装完成后再切除吊耳。这两种方法对质量、安全等都存在一定的风险，本文提供第三种方法，即免焊吊耳，以典型钢结构实腹梁的吊装为例，对其设计选型和吊装过程中的受力情况做深入的分析计算，为类似工程提供参考。

关键词：免焊接吊耳大件吊装

目前，在大型钢结构及设备吊装工程中，传统的做法有两种，第一种是吊索直接捆绑构件、设备；第二种方法是在构件、设备上焊接吊耳，吊装完成后切除吊耳。

第一种方法，需要采取一定的保护措施，以免设备或构件的尖锐棱角对吊索造成损伤。另外，因吊采用捆绑的方式，吊索必须绕曲，安全系数要求取值大，绕曲过程对吊索势必造成一定的变形，在吊装完毕松钩解绑过程中，吊索回弹给施工人员带来了一定的安全风险。

例如，在2007年东北某炼钢厂房项目，在28米标高部位吊车梁吊装过程中，采用钢丝绳直接捆绑行车梁吊装，在吊装就位松钩时，绕曲的钢丝绳回弹，造成一名作业人员从28米高空坠落当场死亡；2005年宁波某电厂钢结构施工中，采用吊带直接捆绑一H钢梁吊装，结果因钢梁棱角切断吊带，钢梁坠落在汽机房屋面上，导致一整跨屋面瓦拆除重新施工。

第二种方法，需要在构件或设置上焊接吊耳，吊装完成切除吊耳后，必将对构件或设备造成一定的损伤，需要对焊接部位进行打磨、补漆等工作，造成大量的人工浪费，增加诸多的安全风险，同时还难以保证油漆修补的质量。另外，因吊耳多次重复焊接、切割循环利用，造成焊接部位材质变化，存在较大的安全隐患。

本文提供第三种方法，即采用免焊吊耳，完成消除前两种吊装方法中的安全及质量风险，同时可以重复周转使用，加快施工进度，节省措施材料用量，有利于节约成本，提高经济效益，现以天津忠旺2号冷轧大跨度实腹钢屋架梁的吊装为例，对免焊吊耳的设计、选型和吊装过程中的受力情况作详细的分析计算。

1.工程概况

天津忠旺2号冷轧工程，建设地点位于天津市武清区汽车零部件产业园武宁路北侧，其主厂房屋架梁采用实腹H型钢梁，主材截面为H1800*400*14*20，跨度36米，构件净尺寸33米，构件重量约14吨，最大安装高度21米，属于2009第87号文规定的超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。

本工程所采用的吊免焊吊耳采用钢板根据构件截面尺寸加而成，每个吊点采用两块吊耳组合在一起，如下图所示：

2.吊装工况分析及吊耳受力计算

2.1．吊点设置

计划采用两吊点吊装，两吊点均分整个钢屋架梁，即吊点位置在钢梁三分之一分段点部位，如下图所示：

2.2．吊耳受力分析

根据《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276-2012的要求，起重吊装作业中，吊索与吊件间水平方面的夹角宜大于45°，按45度计算，吊耳受力如下：钢屋架构件重量14吨，每个吊点承担7吨，即每个吊点部位承受的竖向力为70KN，通过平行四边行法则计算得知，吊索拉力99KN，每个吊点承担构件水平方向支撑反力70KN。

每个吊点部位两块吊耳组合在一起，故单个吊耳承担的竖向力为35KN，水平支撑反力为35KN，吊索拉力为99KN。吊装作业过程中取1.3倍动力系数，则，单个吊耳受力设计值如下：

竖向力35KN*1.3=45.5KN，水平支撑反力35KN*1.3=45.5KN，吊索拉力

99KN*1.3=128.7KN。

3．吊耳尺寸设计

3.1.平面尺寸设计

本项目钢屋架梁截面H1800*400*14*20，故吊耳尺寸要与钢梁截面相匹配，具体要求如下：

（1）两吊耳组合中心线与钢梁中心相重合；

（2）吊耳开口部位的尺寸要于大于梁翼板4-6mm，以便于拆装；

（3）板厚及平面外围尺寸首先是满足吊装构件最小尺寸，结合施工现场可以利用的材料初步确定一个尺寸，然后根据对吊耳截面应力进行分析验算，若计算通过则确定尺寸，若通不过则做调整验算，直到计算通过为止。

(4) 析厚及吊耳尺寸确定后，根据五金手册选择相应的卸扣，和确定吊耳孔径大小，一般要求孔径大于销轴2-5mm；

根据以上原则，初步确定的吊耳厚度30mm，钢材材质Q345B（施工现场正好有Q345B 材质厚度30mm的钢板），尺寸如下图所示：

3.2.吊耳截面应力验算

（1）在竖向力作用下进行承载力验算的截面如下：

A.截面1承载力验算

在构件重力作用下，截面1主要承受剪切力作用，大小为45.5KN，板厚30mm，截面宽100mm，故其剪应力为45.5*1000/（100*30）=15.17N/mm2,应力比15.17N/mm2/170 N/mm2=0.089，满足要求。

B.截面2承载力验算

在构件重力作用下，截面2主要承受拉力作用，大小为45.5KN，板厚30mm，截面宽100mm，故其拉应力为45.5*1000/（100*30）=15.17N/mm2,应力比15.17 N/mm2/295 N/mm2=0.0514，满足要求。

C.截面3承载力验算

在构件重力作用下，截面1主要承受剪切力作用，大小为45.5KN，板厚30mm，截面宽100mm，故其剪应力为45.5*1000/（100*30）=15.17N/mm2,应力比15.17N/mm2/170 N/mm2=0.089，满足要求。

（2）在水平支撑力作用下吊耳承载力验算

水平支撑力，其实是拉索结吊耳部位产生的拉力的水平分力的反作用力，主要作用在截面4部位，主要作用效应为剪切力和弯矩，故主要对截面4进行抗剪和抗弯承载力的验算。