钢结构吊装-吊耳的计算

钢结构施工总结——钢结构吊装吊耳的选择前言：在钢结构吊装过程中，构件吊耳的计算、制作、形式的选择是一个很重要的环节。在以往的工程中构件吊装中吊耳的制作、选择并没有明确的理论依据和计算过程，常凭借吊装经验来制作吊耳，这样常常会出现大吊耳吊装小构件的现象，造成一些人力、物力等方面的资源浪费，而且未经计算的吊耳也会给吊装带来无法预计的安全隐患。因此，通过科学计算确定吊耳的形式是保证施工安全的重要条件。由于吊耳与构件母材连接的焊缝较短、短距离内多次重复焊接就会造成线能量过大，易使吊耳发生突发性脆断。因此，吊耳与构件连接处焊缝的形式以及强度的计算对整个吊装过程同样起到决定性作用。结合钢结构吊装的难点、重点以及形式的差别，同时为积累经验，适应钢结构在建筑市场的发展方向，现将吊耳形式的选择、制作安装、以及吊耳焊缝的计算做一下阐述。一、钢结构构件吊耳的形式钢结构构件的吊耳有多种形式，构件的重量、形状、大小以及吊装控制过程的不同都影响构件吊耳的选择。下面根据构件在吊装过程中的不同受力情况总结一下常用吊耳的形式：图例1为方形吊耳，是钢构件在吊装过程中比较常用的吊耳形式，其主要用于小构件的垂直吊装（包括立式和卧式）图例2为D型吊耳，是吊耳的普遍形式，其主要用于吊装时无侧向力较大构件的垂直吊装。这一吊耳形式比较普遍，在构件吊装过程中应用比较广泛。图例3为可旋转式垂直提升吊耳，此吊耳的形式在国外的工程中应用比较多，它可以使构件在提升的过程中沿着销轴转动，易于使大型构件在提升过程中翻身、旋转。图例4为斜拉式D型吊耳，此吊耳主要用于构件在吊装时垂直方向不便安装吊耳，安装吊耳的地方与吊车起重方向成一平面角度。图例5为组合式吊耳之一，在吊装过程中比较少见，根据其结构和受力形式可用于超大型构件的吊装，吊耳安装方向与构件的起重方向可成一空间角度。图例6为D型组合式吊耳，可用于超大型构件的垂直吊装，在D型吊耳的两侧设置劲板可抵抗吊装过程中产生的瞬间弯距，此外劲板还可以增加吊耳与构件的接触面积，增加焊缝长度，增加构件表面的受力点。减少吊装过程中构件表面因过度应力集中而将母材撕裂的现象。图例7为民建钢结构中钢骨柱安装时常用的吊耳，其特点为吊耳与钢骨柱连接耳板合二为一，快皆、方便、经济便于安装和施工，是民建钢结构中钢骨柱安装时最为常见的吊耳形式之一。如下图所示：图例7为民建钢结构中钢骨柱安装时常用的吊耳，其特点为吊耳与钢骨柱连接耳板合二为一，快皆、方便、经济便于安装和施工，是民建钢结构中钢骨柱安装时最为常见的吊耳形式之一。以上吊耳形式是我在以往的施工和设计过程中总结出来的七种形式，也是钢结构施工中常用的几种普遍形式。二、吊耳的计算钢结构构件的吊耳根据它的结构形式，（如上面图例所示）其受力最不利截面为图中M截面处，在计算吊耳大小时可将重点放在M截面处。对M截面进行受力分析，如下：1.对M截面进行抗剪计算：根据剪应力公式：vfnAQ剪应力有上述公式可推出面积:vnfQA/PQ)5.1~3.1(之间的取值范围在实际情况的荷系数，根据不同工程为吊装过程中产生的动vvnfPfQAmax截面处净截面面积为—MAn耗制作时有一定的人工损吊装耳板为手工切割,）取为截面损耗系数通常可计算净截面面积25.1~2.1(AAn)8(*maxmax耳板厚度，见图例—切断边距，—tataAAn***vfPta值）为吊耳材料的抗剪设计为构件重量，截面的最大允许面积，为（上式中vfPMta*2.抗拉、抗压稳定验算：由1求出M截面的最大面积后，对吊耳进行抗拉、抗压稳定验算，由公式：yyyyxxxnfWMWMAN*上式中：）（考虑动荷系数拉力，—PNN强度设计值钢材的抗拉、压、弯的—轴的净截面抵抗距对—的截面塑性发展系数对主轴—方向的弯距和—查表附录整体稳定系数，可根据—yyxyxyxfyxWWyxyxMMBGB,,,,,200350017三、焊缝的计算1．构件吊耳与构件母材连接若采用坡口熔透对接焊缝，其拉、压应力应分别满足下列公式：wtwftlN*拉应力（1）wcwftlN*压应力（2）上面公式（1）和（2）中wl为焊缝的计算长度，t为耳板厚度Lw=L-t2．若构件吊耳与构件母材连接若采用角焊缝连接，应满足下列公式：wtwfwfwffMfNflhVlhMlhN22222)**7.0*2()**7.0*26*7.0*2()(（公式中wL为焊缝的计算长度）备注：由于吊耳与母材连接的焊缝较短、短距离内多次重复焊接造成线能量过大，使热影响区的温度陡升，促使金属金相组织发生粗大变化，金属韧性大大降低，脆化加大，若遇微小应力就会发生突发性脆断。突发性脆断是在建筑钢结构吊装施工中经常发生的，这种断裂具有十分危险的破坏力，其所造成的损害一般都是十分严重的，所以在计算吊耳焊缝长度时取一定的安全系数（建议安全系数在大于3.0）。四、吊耳的安装吊装时为了保证钢构件自身结构不被破坏，（如：大跨度小节间桁架、大直径的管构件、大箱型构件、大型焊接H型钢梁、及有特殊造型的钢构件等）吊耳在安装时要采取一定的措施来保证构件自身的稳定。主要注意以下几点：1、当直径较大的管结构、截面较大的箱型构件等，由于其自身重量较大、壳体本身易变形等原因，吊耳在安装时不可直接焊在壳体表面，须加防护带并在壳体内部做防护支撑。2、大型焊接H型钢梁在吊装时，吊耳避免直接焊在构件的上翼缘表面，以免使翼缘与腹板之间的焊缝拉裂构件自身强度被破坏。当吊耳必须安装在上翼缘表面时须在吊耳下相应位置加上构造加劲，对于超大型构件还须采取其它防护措施，如局部加强等。如下图：（宁波斜桥吊耳加固）245t=20mm对称布置，间距在四分之一吊装鼻子宽度处452通廊下弦主梁加固圈t=20加固圈t=20局部加强详图说明：吊装鼻子设置要与钢丝绳起吊角度相同并熔透焊接，加固板要与钢梁及吊装鼻子全熔透焊接，吊装孔要设置一周50mm宽20mm厚钢板环板，以加强吊耳受力面积。3、对于桁架结构吊耳应安装在桁架节间位置，对于大跨度的桁架，由于其自身结构的特殊性，吊耳在安装时吊耳处的节间以及与其有直接受力关系的节间应局部加强。4、对于大型箱形梁在吊装时，吊耳要焊在有隔板处的上盖板上，无隔板时，要焊在上盖板两边部（侧板位置）。