石油化工装置大型钢结构模块化吊装技术分析

李斌

摘要：现如今，我国建筑业发展迅速，吊装技术被广泛应用在建设过程中。随着国内石油化工工程建设的迅速发展，生产装置规模逐渐变大，设备、钢结构的设计趋于大型化，其施工难度也随之增加。在大型钢结构安装过程中模块化吊装技术的应用，能够更好的提升工程整体建设质量，提升工程效率。本文从施工工艺、技术性分析等方面进行详细说明，对国内典型的模块化吊装施工进行简要介绍，希望今后对于同类型施工有可借鉴之处。

关键词：石油化工装置;大型钢结构;模块化;吊装技术

引言

模块化钢结构建筑在每个模块中集成建筑、结构、水电、暖通、消防、装饰装修、智能化系统等元素，可以说是集成度、标准化程度及工艺流程化最高、现场施工速度最快、环境污染最小的建筑形式。

但因模块体积与质量大所造成的吊装、运输不便，在吊装过程中模块变形造成内装及结构的破坏及吊装效率偏低等问题也一直困扰行业发展。因此对于模块吊装、运输的研究及解决可对行业的发展起到很大的促进作用。

1吊装的定义和吊装工艺

吊装是指在起重机械的作用下，工件被提升并安装到规定位置的施工作业。

吊装工艺是由起重机械的类型、工件结构形式、施工场地条件综合确定的，非常具有创造性，不能一劳永逸，同样的设备、同样的起重机械，对不同的安装单位、不同的施工场地条件，会衍生不同的吊装工艺。石油化工项目上常用的起重机械主要有桅杆、桥式/门式起重机、汽车式起重机和履带式起重机。随着起重机械受力构件性能的不断优化和大型液压技术的不断发展，危险性高、工艺复杂、施工周期长、影响施工平面范围大的桅杆已逐步退出了历史舞台，性能更高、更安全可靠的桥式/门式起重机、汽车式起重机和履带式起重机越来越受到施工企业的青睐。经过多年摸索和总结，目前主流的吊装工艺有单机提升滑移法、双机提升滑移法和双机抬吊滑移法。这三种吊装工艺具有原理透彻清晰、力学计算简单准确、方案设计简捷方便、吊装过程操作简便、吊装平面布置机动灵活、对吊装现场适应性好等特點。

2钢结构作用原理分析

钢结构是由型钢和钢板等制成的梁、柱等基本构件，用焊缝、螺栓或铆钉将其连接成可承受各种载荷作用的几何不变体，是主要的建筑结构类型之一。钢结构有着材料强度高，结构重量轻;韧性、塑性好，材质均匀，结构可靠性较高;制造安装机械化程度高，可以准确快速地装配;抗振（震）性、抗冲击性好;室内空间大，容易做成密封结构等优点，广泛应用于大型厂房、桥梁、场馆及石油化工领域。

根据钢结构的特点，在石油化工建设领域中，运用钢结构工程进行设计，有着如下优点：

1）钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度和屈服强度的比值相对较低，因而在同样的受力条件下，钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适用于跨度大，高度高，承载重的结构。

2）钢材适用于冲击和动力荷载具有较好的抗振（震）性能，可靠性高。

3）钢结构本身制作安装机械化程度高，可以准确快速装配，可以节约施工工期。正因如此，使得其在石油化工工程方面的应用越来越广。

随着我国工业化进程的进一步发展，生产装置规模逐渐变大，设备、钢结构的设计趋于大型化，这就对钢结构工程的设计提出了更高的要求。

3石油化工装置大型钢结构模块化吊装技术分析

3.1片式框架组装

1）首先把两根立柱吊放到卧式组装平台胎架上，利用调整支座，侧向与端面靠模找正、找平。两根立柱的平直度、间距、平行度、对角线与端面错位，然后组装联结横梁、斜撑等构件，组装找正符合要求后进行连接件的紧固或焊接。

2）紧固连接件为高强度螺栓时结合面应按要求检查处理，高强度螺栓应按规定进行初紧和终紧。

3）采用焊接连接时施焊应符合设计或施工验收规范的规定，控制焊接工艺，防止焊接变形。

4）为了保证钢结构框架总装质量，宜采用上段和下段（如第一段与第二段，第二段与第三段）钢结构模块相对应的片式框架设置在同一组卧式组装平台胎模具上组装，待下段片式框架组装完毕后，上段片式框架的立柱以下段片式框架立柱为基准，并进行上下段片式框架立柱的临时连接（用临时螺栓连接紧固或点焊固定），待上段（第二段）片式框架组装找正完毕后拆卸临时连接，把下段片式框架吊运至钢结构模块组装位置。

3.2散装法

该安装方式为直接在钢结构基础上进行拼装，安装顺序大致为单立柱的安装、立柱之间安装横梁及斜撑安装成片、片状之间再安装横梁及斜撑等安装成框。本层框架成型后，继续在结构顶部进行上一层钢结构的安装，反复如此，直至结束。此安装方式优点是单件的重量较轻，可有效降低起重设备的要求。缺点是该安装方式需要随着钢结构框架的增高配合进行脚手架设作业，搭设高空作业平台，平台搭设时间长，高空作业多，工期跨度大，且需用大量缆风绳等支撑材料。

3.3框架单元吊装

3.3.1框架单元吊装吊机的选用

1）根据框架单元的重量、外形尺寸与现场场地、空间等作业条件来选用吊机并符合HG20201-2000规范的相关规定。

2）对群体式钢结构框架的吊装，吊装吊机需要移动、多次定位，宜选用履带起重机进行吊装。

3）对一座或两座钢结构框架的吊装，吊装吊机一次定位能覆盖所有结构框架的吊装，宜选用桁架汽车式起重机进行吊装。

3.3.2吊机的定位地基

1）地基的地耐力必须能承载吊装作业时吊机施加在地基上的重力，作业时地基不得下沉，特别是不得产生不均匀下沉，如地基的地耐力不符合要求应认真做好处理。

2）吊机定位地基的特殊处理：①遇到定位地基的下面设置有地下管道、电缆沟和电缆等情况，则需要特殊处理保护，不被压伤、压坏;②如遇到定位地基设置在已大开挖（土建施工）或松软的回填土区域（范围）时，则需要特殊处理，保证吊机定位地基达到地耐力要求。

3.3.3框架单元吊装吊点、吊索具设置选用

框架单元吊点、吊索具的设置应根据钢结构框架的结构特点来选择吊点、吊索具的设置形式。但总体来说吊点、吊索具的设置主要归纳为两种，一种为采用平衡吊梁式吊索具，另一种为吊索千斤直接锚固式。

结语

模块化吊装是今后石油化工工业装置建设的趋势，近年来多种类型实施模块化施工案例的成功实施，证明了模块化施工是一种高效且安全的建设模式，在今后的工程中，可充分借鉴原有的工程经验，并在此基础上进行优化创新，进一步提高工程建设效率，降低工程施工风险。

参考文献

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[2]奎汝锦.简议建筑钢结构工程的安装施工及其安全管理[J].建筑工程技术与设计，2018，000（015）：2418.

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