SC结构是核电站核岛抵抗外部事故重要的外层保护结构，具有飞射物防护、非能动冷却、抵抗龙卷风和地震等主要功能，同时SC结构是屏蔽厂房非能动系统的组成部分，可进一步提高反应堆厂房抵抗内外部事故的能力。SC结构是一种大直径环形双层壳结构，吊装过程中易变形且SC结构设计对现场组对精度要求高:连接区域尺寸偏差为±3mm，非闭合区尺寸偏差为6mm内。施工时尺寸控制难度大，因此需采用合适的吊装工艺完成安装就位。

　　 通过对SC结构吊装工况进行结构分析，确定SC结构在吊装工况下的强度、稳定性及变形，根据结构分析结果设计合理的吊装系统。在正式施工前对SC结构模块吊装进行模拟试验，根据试验结果对吊装系统进行评估和分析，保证吊装施工时SC结构变形符合设计要求。

　　 SC结构是双层钢面板筒体结构，±0.000～17.950m为部分圆环体，17.950～57.246m为圆环体;内、外层筒壁钢板厚度不同，内、外板间通过间隔450mm (局部150mm) 、钢筋焊接成整体，筒壁间还焊有锚固钉、加固型钢等附件。SC结构展开如图1所示。

　　 SC结构非闭合区域标准子模块弧度为30°，弧长×高度×宽度=12.6m×1.5m×1.1m，由内、外双层钢面板组成，钢面板背部焊接加劲板、拉结钢筋、支撑板，外半径为23.985m，钢面板厚度25mm，每个标准子模块重约22t，结构示意如图2所示，其中2～7层非闭合区域模块24块。

　　 2～7层非闭合区SC结构尺寸大、质量大，采用单元及模块不同吊装工艺均可实现SC结构就位，选择时需进行工艺对比。单元吊装作业相对简单，但工效较低，特别是SC结构安装处于关键路径上，对整体施工产生一定制约;组合模块整体吊装可减少原位拼装及安装作业量，与土建施工形成平行作业，组合模块吊装质量大，需设计和规划吊装系统，选择安全、可靠的吊装方法，有效减少SC结构吊装过程中产生的变形。综合上述分析，非闭合区域SC结构采用地面拼装后形成组合模块进行整体吊装实现2～7层SC结构安装就位。

　　 根据SC结构组合模块尺寸和现场安装需求，确定吊装采用二级平衡梁吊装系统，如图3所示。

　　 2～7层非闭合区域组合模块采用二级平衡梁进行吊装，在模块上设置4个吊点，钢丝绳垂直角度进行起吊。

　　 组合模块采用4点式吊装，为保证吊装平衡，起重机吊钩应在组合模块重心上方垂直位置 (即一级平衡梁中心位置) ，重心根据Tekla软件进行查询得出，如图4所示。

　　 吊耳焊接在SC结构模块钢梁上 (见图5) 。

　　 组合模块吊装设置4个吊点，设计合适长度的平衡梁，吊耳上吊索具垂直分布，综合组合模块自重和吊装特点对吊耳进行设计，确定采用板式吊耳，构造如图6所示。

　　 按照试验方案中吊耳布置位置进行组对及焊接，焊缝等级二级，安装完成后对连接焊缝进行100%目视和液体渗透检验，检测结果应满足GB 50661—2011《钢结构焊接规范》要求。

　　 平衡梁共分为一级、二级2种，一级为主吊梁，二级平衡梁采用与一级平衡梁相同的截面和吊耳，二级平衡梁上的荷载小于一级平衡梁，以一级平衡梁为例进行安全分析。

　　 一级平衡梁采用组装式结构，通过连接端板调整吊耳间距，主结构采用圆管，材质Q235C，端板材质为Q345C，该平衡梁采用无弯矩设计，端部弯矩仅考虑安装偏差20mm与管柱轴向压力N的乘积，最大弯矩为端弯矩与平衡梁自重产生的弯矩之和，即M_x=43kN·m，其结构形式如图7所示。

　　 支撑梁的许用应力[σ]=235/1.5=157MPa，端板的许用应力[σ]=345/1.5=230MPa。

　　 采用整体吊装时，平衡梁受力简图如图8所示。

　　 该平衡梁所吊SC模块及索具质量为101t，动力系数取1.1，平衡梁的荷载条件如表1所示，其中M₃为平衡梁自重产生的弯矩。构件几何参数如表2所示。

　　 1) 平面内稳定性

　　 根据式 (1) 弯矩作用计算如下:

　　 满足要求。

　　 2) 弯矩作用平面外稳定性

　　 因圆管截面为双轴对称截面，故平面外稳定性可不用验算。

　　 3) 构件挠度计算

　　 采用式 (2) 进行计算。

　　 挠度跨度比为w/L=62/16 500=1/266<1/250, 满足要求。

　　 平衡梁端板及吊耳部分采用有限元软件进行分析，对端部局部模型进行建模，采用实体模型，模型及荷载条件如图9所示。

　　 端部受力采用直接加载的方式，计算结果中吊耳部位应力分布并不准确，在考虑构件整体受力时将吊耳部位进行过滤，吊耳局部应力使用局部模型另外验算。

　　 由计算结果可知，构件端部最大应力出现在第2排吊耳孔边缘，为153.8MPa<295MPa (材料强度设计值) ，构件最大变形0.6mm，满足要求。

　　 平衡梁因构造需要长度较长，为方便调整长度、运输和连接，分段制造后设置法兰进行对接，如图10所示。

　　 法兰连接采用M20/10.9S高强螺栓，摩擦面采用第4类摩擦面 (钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面) ，抗滑移系数为0.3。

　　 1) 抗剪承载力验算

　　 当法兰距端部a=4.25m，螺栓组承受的弯矩，最大剪力，每个高强螺栓剪力τ=V/8=1.11 kN，其中q=1.08kN/m，为钢管的单位长度自重。

　　 2) 弯矩承载力验算

　　 3) 单个高强螺栓抗剪力承载力验算

　　 4) 受拉剪共同作用下承载力验算

　　 T/N_v^b+N/N_t^b=0.197<1 (满足要求)

　　 式中:N_t^b为每个高强螺栓抗拉承载力;N_v^b为每个高强螺栓抗剪承载力;P为高强螺栓预拉力，P=155kN。

　　 平衡梁在使用前进行1.25倍荷载试验，平衡梁额定荷载为1 010kN，则试验时平衡梁试验荷载P=1.25×1 010=1 262.5kN。

　　 通过对SC结构组合模块吊装平衡梁等结构针对性地选型、设计，为现场整体吊装施工提供了保证，采用相关软件及力学计算对平衡梁的强度、稳定性及变形进行了系统分析，表明平衡梁设计较合理，同时从制造工艺及现场施工等角度优化了平衡梁拼装连接构造。现场吊装模拟试验很好地证明了吊装平衡梁设计的合理性、经济性和安全性，为后继SC结构组合模块的正式吊装提供了重要保证。