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[摘要] 介绍了某（广州市李坑生活垃圾焚烧）发电厂钢烟囱的结构特点，并根据钢烟囱的结构特点，详细论述了钢烟囱工厂制作及现场安装的各项工艺措施，特别是钢烟囱高空安装时的操作平台搭设进行了重点描述。
[关键词] 钢烟囱制作高空操作平台的搭设吊装工
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: The essay introduces the structural characteristics of the chimney of Guangzhou Likeng Living Trash burning power plant chimney. Incorporated with the structural characteristic, the author addressed in detail of the fabrication and installation workmanship and technology; especially, the work platform at height using for installation of chimney.
Key words:Fabrication of Chimney, Setting-up of Platform at height, On-site Installation Technology
1工程概况
广州市李坑生活垃圾焚烧发电厂东邻李坑垃圾卫生填埋场，西距最近的居民点瑚琏村约800m，北部为白云区果树研究所。距厂址西面约4km的新广从一级公路，是广州至从化市的主干道之一，双向6车道；东面是双向3车道的旧广从公路。周边的交通狀况良好。
2结构特点
本工程钢烟囱位于E轴线7-9轴区段，长度达70m，底部标高为20m，顶部标高为90m。钢烟囱为双烟囱，呈圆台形，上小下大形状，单重约130t。钢烟囱位于两根砼柱之间，砼柱顶标高为+48.751m。烟囱的平面位置如下图:
钢烟囱立面示意图
钢烟囱底座直径为4400mm，上部外筒26.25m标高处直径为36600mm，90m标高处直径为24400mm，如下图所示：
3.2烟囱筒体的制作
3.2.1下料工序
1．按照施工图与施工工艺的要求，编制筒体展开图数控仿形气割的文件，由数控气割机切割成型及直缝的坡口。
2．在气割成型的钢板划上钢板压园的中线及直缝对接的装配依线（即对接缝各向内100mm），均打上洋冲眼。
3．铲除割渣及毛刺，打磨周边坡口面至光洁。
3.2.2预弯工序
1、将气割成型的钢板在2000t的水压机上，用专用模具压制直边端的预弯段，其弯曲半径应小于实际弯曲半径，并用不小于500mm样板检查。
2、卷板相关参数：在卷筒直径和材料屈服极限符合规定参数的情况下，板厚与板宽关系如下：H1=K1•HK1=√5B2/（9•B•B1-4B12）
3、卷筒直径和卷板宽度符合规定参数的情况下，板材屈服极限与板厚的关系如下：H1=K2•HK2=[1-2（δS 1-δS）/104] •√δS/δS1
3.2.3卷板工序
1．在卷板机上卷制厚度为δ50mm直径2000mm以下的锥体初轧圆。
2．在轧制过程中，应时常用样板复核轧制时的圆弧成型情况，按实际情况修正产生的偏差，使其均匀圆滑的成型，避免成型后错边。
3．同时应注意轧制过程的钢板的延伸量的变化，确保大小口径的直径精确度。
4．经过几次来回的轧园（具体按试验所得各类钢板厚度实际情况制定），使渐渐合拢的直缝处密合。
5．卸下轧制成型的筒体，复核筒体的上下口径的尺寸，合格后方能焊接。
3.2.4单节筒体焊接工序
1．焊缝的两端头需焊接引弧板，及п型焊缝固定件。
2．按焊接工艺提供的焊接工艺参数，用埋弧自动焊自一端起焊至另一端。每焊毕一层清渣，及时检查缺陷，及时处理修补后方能焊下一层。
3．外面全部焊毕，并经外观检查符合要求后，里面进行碳刨清根，刨至正面完整金属，并用砂轮进行打磨除渣。
4．按焊接工艺提供的焊接工艺参数，用埋弧自动焊焊妥。
5．割除引弧板及修磨气割处至光洁，清理焊缝至工艺要求。
3.2.5单节筒体开坡口
1．按照施工图与施工工艺的要求，可用数控气割或半自动气割机或落地车床切割成型（划线下料及四中线位置等），气割筒体对接环缝处的端面坡口。
2．按图编制组装的工艺方案。首先，筒体对接时单节筒体间的直缝错位应大于等于90°；其次，应考虑直缝所处的位置，避开建筑内外能目视的部位，难以避免的应将焊缝磨平。
3．对接不同厚度的钢管时应保证其外径一致，厚板的内侧开过渡坡口，其要求按施工图纸及技术要求执行。
3.2.6单节筒体拼成管段
1．按工艺图搭建钢管组装胎架（其接长的长度以能符合运输要求、减少现场焊接为主；有节点处注意体积应适宜运输为准），并用水平仪校准位置尺寸。经专职检验员检查合格后方能使用。
2．将筒体放置在胎架上，对齐筒体端口的四中线，调整对接位置的错边误差，应控制在±2mm范围内。
3．将筒体放置在胎架上，对齐筒体端口的四中线，调整对接位置的错边误差，应控制在±2mm范围内，并用楔子控制对接筒体间的间隙，
4．定位焊。将组装完成的构件吊至焊接胎架上，防止焊接变形而影响同心度。
3.2.7检验、打磨、外观处理
1．焊后热处理，消除焊缝内应力。
2．修磨焊缝，焊缝进行超声波探伤。
3．检验合格后对管件进行标识标注，转入管成品仓库。
4.钢烟囱现场吊装
4.1吊装设备的选择
烟囱的吊装采用150t履带吊进行吊装。本工程施工现场共有两台150t履带吊，主臂长度分别为60.96m和70.13m，另还专门配备24.38m的挺臂。首先不安装挺臂，使用主臂进行吊装。使用60.96m的主臂吊装可吊装至标高50m，使用70.13m的主臂吊装可吊装至60m 标高。之后对两台履带吊的长度重新进行调整分配，将其中一台的主臂接长为73.15m，并安装上24.38m长的挺臂，挺臂安装角度为10度。在该种塔式工况下履带吊在30m工作半径的起重量为8t，起吊高度为95m，完全满足上部各段烟囱的安装要求。150t履带吊的吊装性能如下：
图3烟囱吊装示意图
4.2烟囱高空安装操作平台的搭设
4.2.1高空安装操作平台的搭设总体部署
由标高+20.000m至+48.75m，搭设钢管脚手架,脚手架的横立杆的间距均为1500,按照规范搭设相应的剪刀撑,在靠○F轴一侧搭设上下行走梯道，随着烟囱往上吊装紧跟着往上搭设。在+48.75m以上使用操作平台继续安装。脚手架的搭设见下图：
图4脚手架平面及剖面示意图
在由第八节（底标高50m）开始在烟囱各段离顶部80CM的位置设置操作平台进行上部各节烟囱的安装。在烟囱吊装前于地面将平台焊接于烟囱上，将设计图中的烟囱检修爬梯也按照设计图于吊装前焊接好。这样烟囱吊装到位后吊装人员就可以首先沿着检修爬梯爬到焊接平台上解钩。这样烟囱的校正和焊接施工人员都可以在平台上进行。依此方法一直施工到烟囱的最高一节，平台布置如下图：
4.2.2脚手架材料的选用及要求
钢管：
（1）脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合国家标准《碳素结构钢》BG/T700）中Q235-A级钢的规定。脚手架钢管的尺寸应按下表，每根钢管的重量不应大于25Kg，宜采用Φ48*3.5钢管。脚手架钢管采用Φ48*3.5的Q235直焊缝钢管，每根长度为4～6M，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值为205N/mm2，抗剪强度设计值为120N/mm2。
（2）钢管上严禁打孔。
（3）钢管必须涂有防锈漆。
（4）钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。
（5）脚手管的尺寸应严格检查，旧钢管表面应符合下列规定：
外径为48的钢管外径、壁厚允许偏差为0.5mm；
钢管外表面锈蚀深度，允许偏差为小于等于0.5mm。
扣件：
扣件式钢管脚手架应采用锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。
扣件材料采用GB9440中所规定的力学性能不低于KTH330-08牌号的可锻铸铁或GB1132中IG230-450铸钢件制作。
脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N.m，不得发生破坏。
脚手板：
脚手板可采用钢、木、竹材料制作，每块质量不宜大于30Kg。冲压钢脚板的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定，其质量与尺寸允许偏差应符合规范规定，并应有防滑措施。采用木制脚手板应采用杉木或松木制作，其材料应符合现行国家标准《木结构设计规范》（GBJ5）中的规定。脚手板的宽度不应小于200mm，厚度不应小于50mm，两端应设直径为4mm的镀锌铅丝两道。
4.2.3脚手架验算
根据本工程的结构特点及现场实际情况，脚手架为施工脚手架，不承受结构重量。扣件脚手架的选型为1.5m×1.5m×1.5m。扣件式钢管脚手架施工前，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的规定对脚手架结构构件进行设计计算。
4.2.3.1扣件式钢管脚手架验算
脚手架立杆及水平杆选用Φ48×3.5，材质为Q235钢管，采用单扣件连接方式，横距La=1.5m，纵距Lb=1.5m，步高h=1.5m，搭设高度最高约为29m。
⑴ 荷载计算
① 构配件静荷载
Gk=0.5 kN/㎡（含脚手板、栏杆、挡脚板及安全围护设施）
② 钢结构施工均布荷载
Qk=2.5kN/㎡
③ 钢结构屋盖作用荷载（钢屋面重量除以投影面积）
Gw= = 0.746kN/㎡
④ 基本风压： 0.3KN/㎡（广州地区10年一遇）
⑵ 扣件抗滑移承载力R2的验算
按每个扣件承载力（按《钢管脚手架扣件》（GB15831）取值）：[R0]=8.0kN
每个受力单元承载力：q=1.2（Gk+Gw）+1.4Qk=1.2×（0.5+0.746）+1.4×2.5=5kN/㎡
则：R1=q×(La×Lb) = 5 ×1.5×1.5/2=5.6 kN＜[R0]= 8kN
由以上计算可知，脚手架采用双扣件安全。
⑶ 横向水平杆计算(按简支梁)
图6简支梁受力简图
① 横向水平杆抗弯强度计算：
查表 Φ48×3.5钢管的截面特性为：
用在水平杆上的线荷载：
q=1.2[(Gk＋Gw)•C +gk]+1.4QkC
这里： Gk=500N/㎡（构配件静荷载）；
C=0.375m（横杆间距）；
Qk=2500N/㎡（施工荷载标准值）；
则：q=1.2×[(500+746)×0.375＋38.4]+1.4×2500×0.375=1919N/m
最大弯矩：M=q/8×La2=1919×1.52/8=540N•M
抗弯强度
（540×103）/（5.08×103）=106N/mm2＜[f]=205N/mm2
由以上计算可知，单层脚手架水平横杆抗弯强度满足要求！
② 水平杆变形计算：
=（746＋500+2500）× 0.375+38.4 =1443N/m
则：
=5×1443×15003/（1000×384×2.06×105×12.19×104）=1/396＜1/150
由以上計算可知，水平杆的变形满足设计要求。
⑷ 纵向水平杆计算(按三跨连续梁)
最上层水平横、纵下设置斜撑，增加上层水平杆件的承载力。
图7最上层水平横、纵下斜撑布置示意图
纵向水平杆的均布荷载设计值：（纵向水平杆自重）
q=0.0384×1.2 =0.046kN/m
活荷载标准值：F1=2.5×0.375×1.5=1.4kN
恒荷载标准值：F2=〖（0.746+0.5）×0.375+0.0384〗×1.5=0.758kN
纵向水平杆的集中荷载设计值：F=1.2×0.758＋1.4×1.4=2.8kN
强度计算
图8三跨连续梁弯距最不利荷载分布图
最大弯矩考虑为纵杆自重均布荷载与集中荷载最不利的分配情况，查计算手册得：
= 0.08×0.046×0.752+0.213×2.8×0.75=0.445 kN.m
则最大应力： 0.445×106/5080 =87.6N/mm2 ＜ [f]=205N/mm2
满足要求。
变形计算：
查计算手册：
=
=0.76mm＜ La/150 = 5mm
满足要求。
⑸ 脚手架立杆稳定性计算
① 不考虑风荷载组合
这里：NG1k=0.18665kN（每步、纵距的钢管、扣件的重力）
NG2k=0.5×1.52=1.13 kN（附设构配件自重产生的轴向力）
NQik=2.5×1.52=5.625kN（可变荷载产生的轴向力）
Nk＝0.746×1.52=1.6785kN（恒荷载产生的轴向力）
脚手架高度n=37/1.5取25
则：上式=1.2×(1.6785+25*0.18665＋1.13)+1.4×5.625=16.8kN
稳定性验算：
计算长度l0＝kμh=1.155×1.8×1.5=3.1m
长细比λ＝ ＝3100/15.95=194，稳定系数φ＝0.191
② 考虑风荷载组合
轴向力N
这里：NG1k=0.18665kN（每步、纵距的钢管、扣件的重力）
NG2k=0.5×1.52=1.13 kN（附设构配件自重产生的轴向力）
NQik=2.5×1.52=5.625kN（可变荷载产生的轴向力）
Nk＝0.746×1.52=1.6785kN（恒荷载产生的轴向力）
脚手架高度n=29/1.5取20
则：上式=1.2×(1.6785+20*0.18665＋1.13)+0.85×1.4×5.625=14.54kN
计算长度l0＝kμh=1.155×1.8×1.5=3.1m
长细比λ＝ ＝3100/15.95=194，稳定系数φ＝0.191
风荷载计算
WK=0.7μzμsWo=0.7×1.4×0.0768×0.3=0.023 KN/m2
（μs按照桁架类计算得μs=0.0768）
MW=0.85×1.4×MWK
=0.85×1.4×
=0.85×1.4×0.023×1.5×1.52/10=0.009 KN.M
④ 立杆稳定
＝ =157.4 N/mm2< [f]＝205 N/mm2
由以上计算可知，立杆稳定性满足要求。
4.2.3.2混凝土验算
由于脚手架需搭设在20.7m标高的楼面上，需对混凝土进行承载力验算：
由上述计算得立杆对地面的轴压力：
=1.2×(1.6785+20*0.18665＋1.13)+1.4×5.625=15.7kN
得脚手架对地面的均布压力：
=6.978kN/m2 <12 kN/m2（混凝土楼面承载力12 kN/m2）
故混凝土楼面满足承载力要求。
4.3钢烟囱现场吊装
根据钢烟囱的制作分段表，可知烟囱的各节的重量最轻的为5.5t，最重的为18.5t。吊装时采用四个吊点，吊点为各节烟囱顶的连接板。首先将烟囱单元起吊至离地面约20CM后，稳定约5分钟，若无异常情况则往上起升。注意运行要匀速稳定。在各节烟囱的顶端用8mm的钢板均匀的焊接四个限位板，限位板上端略微朝外倾斜，这样上一节烟囱吊装时就很容易就位就位。烟囱吊装就位并基本垂直后，装上连接板并锁紧螺栓。 烟囱各节在吊装前均需挂上爬梯，以便吊装时人员上去解钩。随着烟囱的吊装，在烟囱周围的脚手架相应的往上搭设。
钢丝绳的选择：以最重（18.5ｔ）的一节钢烟囱为例
图9单节钢烟囱吊装示意图
钢丝绳拉力F1＝F2＝F3=F4=4.92t
而钢丝绳容许拉力
则
选用6×19+1的钢丝绳，
钢丝绳作捆绑吊索，安全系数K取9
则
选用直径为34.5mm的钢丝绳可满足要求。
查表得,选用直径为34.5mm的6×37+1的钢丝绳,其钢丝公称抗拉强度为1550MN/m2,钢丝破坏拉力总和为567KN>520.9KN，满足要求。
4.4.测量校正
在烟囱底座的底板位置处测量砼面的标高，均匀测量四点。用钢板叠加的形式做烟囱的底下的垫块。烟囱的设计底标高值减去砼面实测标高值的差值即为垫块的厚度。垫块做好后将各厚度的垫块放在其各测量位置处。这样烟囱吊装就位后其标高就达到要求而不需调校。在烟囱砼基础上弹出烟囱安装的十字线，烟囱底节的各地脚螺栓孔均对准地脚螺栓后缓慢松钩，将烟囱上工厂制作时标出的烟囱中心线精确对准十字线。之后用经纬仪调校烟囱垂直度。
第一节烟囱调校好并固定后对烟囱底用C45号细石混凝土进行二次灌浆。上面各段烟囱的控制通过用钢尺拉长度和用经纬仪测垂直度的方法来控制。拉钢尺时要根据钢尺的长度尽量拉通尺，不要用每个分段的长度来叠加，另外烟囱对接焊后焊缝会有一定的收缩。这样可以避免误差的累积。经纬仪测垂直度时要在相互垂直的两个方向同时控制。经纬仪测量要用视线照准每侧烟囱的两个切线点后投射到烟囱底部的标尺上进行读数，两个读数的差值即为该方向上烟囱中心点的读数，根据该方法分别测得烟囱上下处的中心点的读数即為烟囱的垂直度。需要注意的是烟囱安装到20m后对烟囱的观测要以早上太阳出来以前时测的数据为准。因为太阳出来后钢烟囱各方向的温度变化不一致，造成烟囱由向光的一面朝背光的一面弯曲。
图10烟囱测量示意图
4.5钢烟囱现场焊接
烟囱调校好后将上下烟囱连接处的连接板螺栓锁死，固定牢固后才能开始进行焊接。根据烟囱内外筒的结构特点，烟囱的内外壁均采用单面焊双面成型的方法。焊接时四个焊工同时对称进行，先焊外筒后焊内筒。焊工在施焊前必须确认焊材是否符合焊接工艺评定的规定，复查接头质量和焊区的处理情况，如不符合要求，应修整合格后方能施焊。焊接过程中要监测烟囱垂直度有无变化。焊接完成后要复核烟囱的垂直度。待焊接完成后并冷却一天后，焊接应力已基本消除，割除烟囱对接的临时连接板。烟囱的对接焊缝按规范要求进行探伤。
烟囱每节调较好后就进行焊接，焊接完成后再吊装上面的一节。烟囱内壁的焊接时需由该节烟囱的顶端由爬梯下去，在烟囱内壁焊接若干根脚手管，在脚手管上面铺设跳板作为操作平台。焊完后马上拆除并清理干净。打磨光滑后补上油漆。
5结论
钢烟囱的制作和现场安装过程是一个错综复杂的系统工程，各工序之间相互制约，相互影响。
（1） 钢烟囱在制作过程中采用了200t的水压机及卷板机等设备，能确保钢烟囱的制作精度。
（2） 由于工程的重要性，对焊接的要求比较高，必须采取合理的焊接方法和工艺措施、焊缝形式和尺寸，以确保焊接质量。
（3） 在钢烟囱吊装过程中搭设专用的操作平台，方便了钢烟囱的现场安装工作。
（4） 在施工过程中所采取的焊接技术及测量方法则是本工程的安装质量和安装精度的有力保障。
参考文献
[1] 高耸结构设计规范GB 50135-2006
[2] 钢结构施工技术及实例，鲍广鉴，中国建筑工业出版社，2005
[3] 建筑钢结构焊接技术规程，JGJ81-2002
[4] 钢结构工程施工质量验收规范，GB50205-2001
[5] 起重吊装简易计算，杨文柱，机械工业出版社，2007.9
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
[关键词] 钢烟囱制作高空操作平台的搭设吊装工
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: The essay introduces the structural characteristics of the chimney of Guangzhou Likeng Living Trash burning power plant chimney. Incorporated with the structural characteristic, the author addressed in detail of the fabrication and installation workmanship and technology; especially, the work platform at height using for installation of chimney.
Key words:Fabrication of Chimney, Setting-up of Platform at height, On-site Installation Technology
1工程概况
广州市李坑生活垃圾焚烧发电厂东邻李坑垃圾卫生填埋场，西距最近的居民点瑚琏村约800m，北部为白云区果树研究所。距厂址西面约4km的新广从一级公路，是广州至从化市的主干道之一，双向6车道；东面是双向3车道的旧广从公路。周边的交通狀况良好。
2结构特点
本工程钢烟囱位于E轴线7-9轴区段，长度达70m，底部标高为20m，顶部标高为90m。钢烟囱为双烟囱，呈圆台形，上小下大形状，单重约130t。钢烟囱位于两根砼柱之间，砼柱顶标高为+48.751m。烟囱的平面位置如下图:
钢烟囱立面示意图
钢烟囱底座直径为4400mm，上部外筒26.25m标高处直径为36600mm，90m标高处直径为24400mm，如下图所示：
3.2烟囱筒体的制作
3.2.1下料工序
1．按照施工图与施工工艺的要求，编制筒体展开图数控仿形气割的文件，由数控气割机切割成型及直缝的坡口。
2．在气割成型的钢板划上钢板压园的中线及直缝对接的装配依线（即对接缝各向内100mm），均打上洋冲眼。
3．铲除割渣及毛刺，打磨周边坡口面至光洁。
3.2.2预弯工序
1、将气割成型的钢板在2000t的水压机上，用专用模具压制直边端的预弯段，其弯曲半径应小于实际弯曲半径，并用不小于500mm样板检查。
2、卷板相关参数：在卷筒直径和材料屈服极限符合规定参数的情况下，板厚与板宽关系如下：H1=K1•HK1=√5B2/（9•B•B1-4B12）
3、卷筒直径和卷板宽度符合规定参数的情况下，板材屈服极限与板厚的关系如下：H1=K2•HK2=[1-2（δS 1-δS）/104] •√δS/δS1
3.2.3卷板工序
1．在卷板机上卷制厚度为δ50mm直径2000mm以下的锥体初轧圆。
2．在轧制过程中，应时常用样板复核轧制时的圆弧成型情况，按实际情况修正产生的偏差，使其均匀圆滑的成型，避免成型后错边。
3．同时应注意轧制过程的钢板的延伸量的变化，确保大小口径的直径精确度。
4．经过几次来回的轧园（具体按试验所得各类钢板厚度实际情况制定），使渐渐合拢的直缝处密合。
5．卸下轧制成型的筒体，复核筒体的上下口径的尺寸，合格后方能焊接。
3.2.4单节筒体焊接工序
1．焊缝的两端头需焊接引弧板，及п型焊缝固定件。
2．按焊接工艺提供的焊接工艺参数，用埋弧自动焊自一端起焊至另一端。每焊毕一层清渣，及时检查缺陷，及时处理修补后方能焊下一层。
3．外面全部焊毕，并经外观检查符合要求后，里面进行碳刨清根，刨至正面完整金属，并用砂轮进行打磨除渣。
4．按焊接工艺提供的焊接工艺参数，用埋弧自动焊焊妥。
5．割除引弧板及修磨气割处至光洁，清理焊缝至工艺要求。
3.2.5单节筒体开坡口
1．按照施工图与施工工艺的要求，可用数控气割或半自动气割机或落地车床切割成型（划线下料及四中线位置等），气割筒体对接环缝处的端面坡口。
2．按图编制组装的工艺方案。首先，筒体对接时单节筒体间的直缝错位应大于等于90°；其次，应考虑直缝所处的位置，避开建筑内外能目视的部位，难以避免的应将焊缝磨平。
3．对接不同厚度的钢管时应保证其外径一致，厚板的内侧开过渡坡口，其要求按施工图纸及技术要求执行。
3.2.6单节筒体拼成管段
1．按工艺图搭建钢管组装胎架（其接长的长度以能符合运输要求、减少现场焊接为主；有节点处注意体积应适宜运输为准），并用水平仪校准位置尺寸。经专职检验员检查合格后方能使用。
2．将筒体放置在胎架上，对齐筒体端口的四中线，调整对接位置的错边误差，应控制在±2mm范围内。
3．将筒体放置在胎架上，对齐筒体端口的四中线，调整对接位置的错边误差，应控制在±2mm范围内，并用楔子控制对接筒体间的间隙，
4．定位焊。将组装完成的构件吊至焊接胎架上，防止焊接变形而影响同心度。
3.2.7检验、打磨、外观处理
1．焊后热处理，消除焊缝内应力。
2．修磨焊缝，焊缝进行超声波探伤。
3．检验合格后对管件进行标识标注，转入管成品仓库。
4.钢烟囱现场吊装
4.1吊装设备的选择
烟囱的吊装采用150t履带吊进行吊装。本工程施工现场共有两台150t履带吊，主臂长度分别为60.96m和70.13m，另还专门配备24.38m的挺臂。首先不安装挺臂，使用主臂进行吊装。使用60.96m的主臂吊装可吊装至标高50m，使用70.13m的主臂吊装可吊装至60m 标高。之后对两台履带吊的长度重新进行调整分配，将其中一台的主臂接长为73.15m，并安装上24.38m长的挺臂，挺臂安装角度为10度。在该种塔式工况下履带吊在30m工作半径的起重量为8t，起吊高度为95m，完全满足上部各段烟囱的安装要求。150t履带吊的吊装性能如下：
图3烟囱吊装示意图
4.2烟囱高空安装操作平台的搭设
4.2.1高空安装操作平台的搭设总体部署
由标高+20.000m至+48.75m，搭设钢管脚手架,脚手架的横立杆的间距均为1500,按照规范搭设相应的剪刀撑,在靠○F轴一侧搭设上下行走梯道，随着烟囱往上吊装紧跟着往上搭设。在+48.75m以上使用操作平台继续安装。脚手架的搭设见下图：
图4脚手架平面及剖面示意图
在由第八节（底标高50m）开始在烟囱各段离顶部80CM的位置设置操作平台进行上部各节烟囱的安装。在烟囱吊装前于地面将平台焊接于烟囱上，将设计图中的烟囱检修爬梯也按照设计图于吊装前焊接好。这样烟囱吊装到位后吊装人员就可以首先沿着检修爬梯爬到焊接平台上解钩。这样烟囱的校正和焊接施工人员都可以在平台上进行。依此方法一直施工到烟囱的最高一节，平台布置如下图：
4.2.2脚手架材料的选用及要求
钢管：
（1）脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合国家标准《碳素结构钢》BG/T700）中Q235-A级钢的规定。脚手架钢管的尺寸应按下表，每根钢管的重量不应大于25Kg，宜采用Φ48*3.5钢管。脚手架钢管采用Φ48*3.5的Q235直焊缝钢管，每根长度为4～6M，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值为205N/mm2，抗剪强度设计值为120N/mm2。
（2）钢管上严禁打孔。
（3）钢管必须涂有防锈漆。
（4）钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。
（5）脚手管的尺寸应严格检查，旧钢管表面应符合下列规定：
外径为48的钢管外径、壁厚允许偏差为0.5mm；
钢管外表面锈蚀深度，允许偏差为小于等于0.5mm。
扣件：
扣件式钢管脚手架应采用锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。
扣件材料采用GB9440中所规定的力学性能不低于KTH330-08牌号的可锻铸铁或GB1132中IG230-450铸钢件制作。
脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N.m，不得发生破坏。
脚手板：
脚手板可采用钢、木、竹材料制作，每块质量不宜大于30Kg。冲压钢脚板的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定，其质量与尺寸允许偏差应符合规范规定，并应有防滑措施。采用木制脚手板应采用杉木或松木制作，其材料应符合现行国家标准《木结构设计规范》（GBJ5）中的规定。脚手板的宽度不应小于200mm，厚度不应小于50mm，两端应设直径为4mm的镀锌铅丝两道。
4.2.3脚手架验算
根据本工程的结构特点及现场实际情况，脚手架为施工脚手架，不承受结构重量。扣件脚手架的选型为1.5m×1.5m×1.5m。扣件式钢管脚手架施工前，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的规定对脚手架结构构件进行设计计算。
4.2.3.1扣件式钢管脚手架验算
脚手架立杆及水平杆选用Φ48×3.5，材质为Q235钢管，采用单扣件连接方式，横距La=1.5m，纵距Lb=1.5m，步高h=1.5m，搭设高度最高约为29m。
⑴ 荷载计算
① 构配件静荷载
Gk=0.5 kN/㎡（含脚手板、栏杆、挡脚板及安全围护设施）
② 钢结构施工均布荷载
Qk=2.5kN/㎡
③ 钢结构屋盖作用荷载（钢屋面重量除以投影面积）
Gw= = 0.746kN/㎡
④ 基本风压： 0.3KN/㎡（广州地区10年一遇）
⑵ 扣件抗滑移承载力R2的验算
按每个扣件承载力（按《钢管脚手架扣件》（GB15831）取值）：[R0]=8.0kN
每个受力单元承载力：q=1.2（Gk+Gw）+1.4Qk=1.2×（0.5+0.746）+1.4×2.5=5kN/㎡
则：R1=q×(La×Lb) = 5 ×1.5×1.5/2=5.6 kN＜[R0]= 8kN
由以上计算可知，脚手架采用双扣件安全。
⑶ 横向水平杆计算(按简支梁)
图6简支梁受力简图
① 横向水平杆抗弯强度计算：
查表 Φ48×3.5钢管的截面特性为：
用在水平杆上的线荷载：
q=1.2[(Gk＋Gw)•C +gk]+1.4QkC
这里： Gk=500N/㎡（构配件静荷载）；
C=0.375m（横杆间距）；
Qk=2500N/㎡（施工荷载标准值）；
则：q=1.2×[(500+746)×0.375＋38.4]+1.4×2500×0.375=1919N/m
最大弯矩：M=q/8×La2=1919×1.52/8=540N•M
抗弯强度
（540×103）/（5.08×103）=106N/mm2＜[f]=205N/mm2
由以上计算可知，单层脚手架水平横杆抗弯强度满足要求！
② 水平杆变形计算：
=（746＋500+2500）× 0.375+38.4 =1443N/m
则：
=5×1443×15003/（1000×384×2.06×105×12.19×104）=1/396＜1/150
由以上計算可知，水平杆的变形满足设计要求。
⑷ 纵向水平杆计算(按三跨连续梁)
最上层水平横、纵下设置斜撑，增加上层水平杆件的承载力。
图7最上层水平横、纵下斜撑布置示意图
纵向水平杆的均布荷载设计值：（纵向水平杆自重）
q=0.0384×1.2 =0.046kN/m
活荷载标准值：F1=2.5×0.375×1.5=1.4kN
恒荷载标准值：F2=〖（0.746+0.5）×0.375+0.0384〗×1.5=0.758kN
纵向水平杆的集中荷载设计值：F=1.2×0.758＋1.4×1.4=2.8kN
强度计算
图8三跨连续梁弯距最不利荷载分布图
最大弯矩考虑为纵杆自重均布荷载与集中荷载最不利的分配情况，查计算手册得：
= 0.08×0.046×0.752+0.213×2.8×0.75=0.445 kN.m
则最大应力： 0.445×106/5080 =87.6N/mm2 ＜ [f]=205N/mm2
满足要求。
变形计算：
查计算手册：
=
=0.76mm＜ La/150 = 5mm
满足要求。
⑸ 脚手架立杆稳定性计算
① 不考虑风荷载组合
这里：NG1k=0.18665kN（每步、纵距的钢管、扣件的重力）
NG2k=0.5×1.52=1.13 kN（附设构配件自重产生的轴向力）
NQik=2.5×1.52=5.625kN（可变荷载产生的轴向力）
Nk＝0.746×1.52=1.6785kN（恒荷载产生的轴向力）
脚手架高度n=37/1.5取25
则：上式=1.2×(1.6785+25*0.18665＋1.13)+1.4×5.625=16.8kN
稳定性验算：
计算长度l0＝kμh=1.155×1.8×1.5=3.1m
长细比λ＝ ＝3100/15.95=194，稳定系数φ＝0.191
② 考虑风荷载组合
轴向力N
这里：NG1k=0.18665kN（每步、纵距的钢管、扣件的重力）
NG2k=0.5×1.52=1.13 kN（附设构配件自重产生的轴向力）
NQik=2.5×1.52=5.625kN（可变荷载产生的轴向力）
Nk＝0.746×1.52=1.6785kN（恒荷载产生的轴向力）
脚手架高度n=29/1.5取20
则：上式=1.2×(1.6785+20*0.18665＋1.13)+0.85×1.4×5.625=14.54kN
计算长度l0＝kμh=1.155×1.8×1.5=3.1m
长细比λ＝ ＝3100/15.95=194，稳定系数φ＝0.191
风荷载计算
WK=0.7μzμsWo=0.7×1.4×0.0768×0.3=0.023 KN/m2
（μs按照桁架类计算得μs=0.0768）
MW=0.85×1.4×MWK
=0.85×1.4×
=0.85×1.4×0.023×1.5×1.52/10=0.009 KN.M
④ 立杆稳定
＝ =157.4 N/mm2< [f]＝205 N/mm2
由以上计算可知，立杆稳定性满足要求。
4.2.3.2混凝土验算
由于脚手架需搭设在20.7m标高的楼面上，需对混凝土进行承载力验算：
由上述计算得立杆对地面的轴压力：
=1.2×(1.6785+20*0.18665＋1.13)+1.4×5.625=15.7kN
得脚手架对地面的均布压力：
=6.978kN/m2 <12 kN/m2（混凝土楼面承载力12 kN/m2）
故混凝土楼面满足承载力要求。
4.3钢烟囱现场吊装
根据钢烟囱的制作分段表，可知烟囱的各节的重量最轻的为5.5t，最重的为18.5t。吊装时采用四个吊点，吊点为各节烟囱顶的连接板。首先将烟囱单元起吊至离地面约20CM后，稳定约5分钟，若无异常情况则往上起升。注意运行要匀速稳定。在各节烟囱的顶端用8mm的钢板均匀的焊接四个限位板，限位板上端略微朝外倾斜，这样上一节烟囱吊装时就很容易就位就位。烟囱吊装就位并基本垂直后，装上连接板并锁紧螺栓。 烟囱各节在吊装前均需挂上爬梯，以便吊装时人员上去解钩。随着烟囱的吊装，在烟囱周围的脚手架相应的往上搭设。
钢丝绳的选择：以最重（18.5ｔ）的一节钢烟囱为例
图9单节钢烟囱吊装示意图
钢丝绳拉力F1＝F2＝F3=F4=4.92t
而钢丝绳容许拉力
则
选用6×19+1的钢丝绳，
钢丝绳作捆绑吊索，安全系数K取9
则
选用直径为34.5mm的钢丝绳可满足要求。
查表得,选用直径为34.5mm的6×37+1的钢丝绳,其钢丝公称抗拉强度为1550MN/m2,钢丝破坏拉力总和为567KN>520.9KN，满足要求。
4.4.测量校正
在烟囱底座的底板位置处测量砼面的标高，均匀测量四点。用钢板叠加的形式做烟囱的底下的垫块。烟囱的设计底标高值减去砼面实测标高值的差值即为垫块的厚度。垫块做好后将各厚度的垫块放在其各测量位置处。这样烟囱吊装就位后其标高就达到要求而不需调校。在烟囱砼基础上弹出烟囱安装的十字线，烟囱底节的各地脚螺栓孔均对准地脚螺栓后缓慢松钩，将烟囱上工厂制作时标出的烟囱中心线精确对准十字线。之后用经纬仪调校烟囱垂直度。
第一节烟囱调校好并固定后对烟囱底用C45号细石混凝土进行二次灌浆。上面各段烟囱的控制通过用钢尺拉长度和用经纬仪测垂直度的方法来控制。拉钢尺时要根据钢尺的长度尽量拉通尺，不要用每个分段的长度来叠加，另外烟囱对接焊后焊缝会有一定的收缩。这样可以避免误差的累积。经纬仪测垂直度时要在相互垂直的两个方向同时控制。经纬仪测量要用视线照准每侧烟囱的两个切线点后投射到烟囱底部的标尺上进行读数，两个读数的差值即为该方向上烟囱中心点的读数，根据该方法分别测得烟囱上下处的中心点的读数即為烟囱的垂直度。需要注意的是烟囱安装到20m后对烟囱的观测要以早上太阳出来以前时测的数据为准。因为太阳出来后钢烟囱各方向的温度变化不一致，造成烟囱由向光的一面朝背光的一面弯曲。
图10烟囱测量示意图
4.5钢烟囱现场焊接
烟囱调校好后将上下烟囱连接处的连接板螺栓锁死，固定牢固后才能开始进行焊接。根据烟囱内外筒的结构特点，烟囱的内外壁均采用单面焊双面成型的方法。焊接时四个焊工同时对称进行，先焊外筒后焊内筒。焊工在施焊前必须确认焊材是否符合焊接工艺评定的规定，复查接头质量和焊区的处理情况，如不符合要求，应修整合格后方能施焊。焊接过程中要监测烟囱垂直度有无变化。焊接完成后要复核烟囱的垂直度。待焊接完成后并冷却一天后，焊接应力已基本消除，割除烟囱对接的临时连接板。烟囱的对接焊缝按规范要求进行探伤。
烟囱每节调较好后就进行焊接，焊接完成后再吊装上面的一节。烟囱内壁的焊接时需由该节烟囱的顶端由爬梯下去，在烟囱内壁焊接若干根脚手管，在脚手管上面铺设跳板作为操作平台。焊完后马上拆除并清理干净。打磨光滑后补上油漆。
5结论
钢烟囱的制作和现场安装过程是一个错综复杂的系统工程，各工序之间相互制约，相互影响。
（1） 钢烟囱在制作过程中采用了200t的水压机及卷板机等设备，能确保钢烟囱的制作精度。
（2） 由于工程的重要性，对焊接的要求比较高，必须采取合理的焊接方法和工艺措施、焊缝形式和尺寸，以确保焊接质量。
（3） 在钢烟囱吊装过程中搭设专用的操作平台，方便了钢烟囱的现场安装工作。
（4） 在施工过程中所采取的焊接技术及测量方法则是本工程的安装质量和安装精度的有力保障。
参考文献
[1] 高耸结构设计规范GB 50135-2006
[2] 钢结构施工技术及实例，鲍广鉴，中国建筑工业出版社，2005
[3] 建筑钢结构焊接技术规程，JGJ81-2002
[4] 钢结构工程施工质量验收规范，GB50205-2001
[5] 起重吊装简易计算，杨文柱，机械工业出版社，2007.9
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。