刘文华，韩俊虎，李洋洋，王善科

（山东中建物资设备有限公司，山东 济南 250014）

1 研究背景

随着现代机械化施工的普及，建筑工地上大型机械设备的使用也随之增多，与此同时，这些大型机械设备在制造、运输和安装的过程中势必涉及吊装问题。这些设备的吊装通常采用起重机械、吊具以及钢丝绳吊索等来完成，而钢丝绳吊索的选型直接影响吊装过程的安全性。此外，工程施工对塔机、汽车起重机等吊装作业的一体化、专业化的要求更高，这就要求参与吊装人员对钢丝绳吊索的选取和使用更加的专业。因此，针对钢丝绳吊索的受力分析计算是很有意义的。

本文介绍几种常见的吊装方式，并对其进行简化分析计算，对钢丝绳吊索的选型提供一种计算参考方式，便于根据吊装需要，能够快速、准确的选取合适的钢丝绳吊索。

2 钢丝绳吊索受力分析计算

大型起重机械吊装用钢丝绳吊索通常需根据吊物的不同吊点采用多分支捆绑吊装。吊装时，钢丝绳吊索的受力比较复杂，通常采用增大钢丝绳的安全系数来进行计算选型。常见的钢丝绳吊索吊装方式有一支、二支、四支，其它的多支吊装较不常见，多支吊索吊装又分为有夹角和无夹角两类，有夹角类的还可分为吊物在吊装时重心是否与吊钩节点处于同一铅垂线上。无夹角的钢丝绳吊索受力计算比较简单，钢丝绳的长度也可选的适量短些，每根钢丝绳吊索所受拉力可直接用吊物重量除以吊索的分支数。无夹角吊装时，需考虑吊物的形状以及吊装过程中存在的窜动，不宜选择过多分支。下面介绍两种求钢丝绳吊索在吊装时所受张力的实用方法。

2.1 吊物重心与吊钩节点在同一铅垂线上

在吊装过程中，有夹角吊装时常采用二支、四支吊索，吊物重心与吊钩节点在同一铅垂线上。由图1 可知，钢丝绳吊索与铅垂线的夹角β越大，钢丝绳吊索的受力也越大；因此，减小夹角β，可以减小每根钢丝绳吊索的受力，提高钢丝绳吊索的使用寿命。但无限地减小β角，又会增加钢丝绳吊索的长度，导致吊装高度过高，因此，一般钢丝绳吊索与铅垂线的夹角β不宜超过60°，通常选在30°～45°之间。

图1 二支、四支钢丝绳吊索示意图

图2 为二支、四支钢丝绳吊索受力简图，重量为G的吊物分别由两根、4 根均匀分布的钢丝绳吊索承受，O为吊物重心，与吊钩节点在同一铅垂线上，a为吊点之间长度，b为吊点之间宽度（若为双支吊索，即b为0），L为单根钢丝绳吊索长度，h为吊钩节点距吊物的高度，F为单根钢丝绳吊索所受的拉力。夹角β的大小可由吊点距货物的高度和吊物吊点来确定。

图2 二支、四支钢丝绳吊索受力简图

高度h难以直接测量，故一般可由钢丝绳长度L和吊物吊点到吊物重心的距离来计算钢丝绳吊索与铅垂线的夹角β大小。

由于吊物的重心O和吊钩节点同一铅垂线上，吊点之间长度为a，宽度为b，故每根钢丝绳吊索连接点承受的重量为吊物重量G的1/n（n为钢丝绳吊索的支数）。则钢丝绳吊索与铅垂线的夹角β为

单根钢丝绳吊索所受的拉力为

式中：n取2、4。

2.2 吊物重心与吊钩节点不在同一铅垂线上

在实际建筑工程中，吊物的吊点可能不在同一平面上，或者吊物的重心偏向一侧，导致吊物重心不处于吊钩节点的正下方，两者之间形成一个偏心距，从而使1 根或2 根钢丝绳吊索所受的拉力变大，导致吊装过程存在不安全因素。下面讨论由偏心距的影响而造成钢丝绳拉力F的变化。

如图3 所示，吊钩节点与吊物重心O之间有一定的偏心距，且吊物重心偏于吊钩节点的左侧，L为单根钢丝绳吊索长度，h为吊钩节点距吊物的高度，F为单根钢丝绳吊索所受的拉力。

图3 吊钩节点与吊物重心不在同一水平线上

考虑到计算，假设将吊物重心偏的一侧改为短钢丝绳吊索，另一侧改为长钢丝绳，因为受力平衡，短钢丝绳那侧将被拉高 角，吊点之间长度为a，宽度为b，β为钢丝绳吊索与铅垂线间的夹角，如图4 所示。

图4 抬高α角后二、四支钢丝绳吊索受力简图

故钢丝绳吊索与铅垂线的夹角β为

单根钢丝绳吊索所受的拉力为

式中：n取2、4。

3 钢丝绳吊索的选型计算

在建筑工程上，起重作业中最常用的是6×19 和6×37 的钢丝绳。其中6×19 的钢丝绳一般用于受弯曲载荷较小或遭受磨损的地方，如缆风绳、拉索及制作起重索具，而6×37 的钢丝绳适用于绳索受弯曲时，多用于起重作业中捆扎各种物件、设备及穿绕滑车组和制作起重用索具。

3.1 重心与吊钩节点在同一铅垂线上

下面以最常见的四支钢丝绳吊索为例（图5）进行选型计算。重量为13.3t 的吊物，吊点距离均为2 350mm，钢丝绳吊索长度L均为8 000mm，重心与吊钩节点在同一铅垂线上。

图5 吊装相关尺寸图（mm）

3.1.1 钢丝绳的实际受力计算

3.1.2 钢丝绳的破断拉力计算

式中S——钢丝绳的破断拉力（kN)；

Ssi——钢丝破断拉力的总和，查GB 8918-2006《重要用途钢丝绳》表11 得6×37+FC-30mm 钢丝绳公称抗拉强度为1 670MPa 时其钢丝破断拉力的总和为496kN；

Y——钢丝绳捻制不均折减系数，对于6×19 的钢丝绳，Y取0.85；对于6×37 的钢丝绳，Y取0.82。

经计算得出S=406.72kN。

3.1.3 钢丝绳的许用拉力计算

式中P——钢丝绳的许用拉力（kN）；

S——钢丝绳的破断拉力（kN）；

K——钢丝绳的安全系数，根据吊装规范要求取6。

故P=S/K=6.78t＞3.88t，选取30mm（6×37S+FC-1670）的钢丝绳吊索满足吊装要求。

3.2 重心与吊钩节点不在同一铅垂线上

如图6 所示，重量为13.8t 的吊物，吊点距离a为7 180mm，距离b为2 360mm，左侧钢丝绳吊索长度L1为8 000mm，右侧钢丝绳吊索长度L2为7 500mm，重心与吊钩节点不在同一铅垂线上，重心偏右侧，右侧被拉高15°。

图6 吊装相关尺寸图（mm）

3.2.1 钢丝绳的实际受力计算

3.2.2 钢丝绳的破断拉力计算

重心与吊钩节点不在同一铅垂线上钢丝绳的破断拉力计算同3.1.2，S=406.72kN。

3.2.3 钢丝绳的许用拉力计算

重心与吊钩节点不在同一铅垂线上钢丝绳的许用拉力计算P=S/K=6.78t＞3.88t，选取30mm（6×37S+FC-1670)的钢丝绳吊索满足吊装安全要求。

4 结语

钢丝绳吊索的选型在吊装作业中是重中之重，参与吊装的作业人员需要根据吊物的重量，重心以及吊点位置选择合适的钢丝绳吊索。本文通过对常见的一支、二支、四支钢丝绳吊索受力分析，为吊装用钢丝绳吊索的设计选型提供了一种实用的分析计算，并为其它分支的吊装提供了一种计算选型的思路和参考。