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第7章　结构安装工程施工工艺
第7章　结构安装工程施工工艺
(1)结构吊装系高空作业，且构件一般都存在着大、长、重，易发生安全事故，必须重视安全教育。
(2)一些构件，如桁架、柱子等，在运输和吊装时，由于吊点和支承点的原因要加临时支撑，以免改变受力性质，导致构件被破坏。
(3)构件的外形尺寸影响安装施工进度。
7.1　起重机具
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
7.3　结构安装的质量要求及安全措施
(1)结构吊装系高空作业，且构件一般都存在着大、长、重，易发生安全事故，必须重视安全教育。
(2)一些构件，如桁架、柱子等，在运输和吊装时，由于吊点和支承点的原因要加临时支撑，以免改变受力性质，导致构件被破坏。
(3)构件的外形尺寸影响安装施工进度。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
7.2.1　安装准备工作
1.基础的准备
(1)杯形基础的准备。
(2)杯底的抄平。
图7-27　基础准线
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2.构件的运输和堆放
(1)一些重量不大而数量很多的构件，可在预制厂制作，用载重汽车或平板拖车运至工地。
(2)构件的运输要保证构件不变形、不损坏。
(3)运输道路应平整坚实，有足够的宽度和转弯半径，使车辆及构件能顺利通过。
(4)构件的运输顺序及卸车位置应按施工组织设计的规定进行，以免造成现场混乱，增加二次搬运，影响吊装工作。
(5)构件的堆放场地应平整压实，并采取有效的排水措施。
3.构件的检查与清理
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-28　柱的准线
1—基础顶面线　2—地坪标高线
3—柱子中心线　4—吊车梁对位线
5—柱顶中心线
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(1)构件强度检查。
(2)检查构件的外形尺寸、接头钢筋、预埋件的位置及大小。
(3)检查构件的表面。
(4)检查吊环的位置，吊环有无变形损伤，吊环孔洞能否穿过钢丝索和卡环。
4.构件的弹线与编号
(1)柱子：在柱身三面弹出安装中心线，所弹中心线的位置与柱基杯口面上的安装中心线相吻合。
(2)屋架：屋架上弦顶面应弹出几何中心线，并从跨中向两端分别弹出天窗架、屋面板或檩条的安装定位线；在屋架两端弹出安装中心线。
(3)梁：在两端及顶面弹出安装中心线。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(4)编号：应按图纸将构件进行编号。
5.其他机具的准备
7.2.2　构件的吊升工艺
1.柱子的吊装
(1)柱的绑扎
① 斜吊绑扎法：如图7-29所示。当柱平卧起吊的抗弯强度满足要求时，可采用斜吊绑扎法。此法的特点是柱不需要翻身，吊起后呈倾斜状态，由于吊索歪在柱的一边，起重钩低于柱顶，因此起重臂可以短些。当柱身较长，起重机臂长不够时，用此法较方便，但因柱身倾斜，就位对中比较困难。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
② 直吊绑扎法：当柱子的宽度方向抗弯不足时，可在吊装前，先将柱子翻身后再起吊，如图7-30所示。起吊后，铁扁担跨在柱顶上，柱身呈直立状态，便于插入杯口。但由于铁扁担高于柱顶，需要较大的起吊高度。
图7-29　斜吊绑扎法
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-30　直吊绑扎法
a)柱翻身时绑扎法　b)柱直吊绑扎法　c)柱的吊升
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
③ 两点绑扎法：当柱身较长，一点绑扎时柱的抗弯能力不足时可采用两点绑扎起吊，如图7-31所示。
④ 柱子有三面牛腿时的绑扎法：采用直吊绑扎法，用两根吊索分别沿柱角吊起，如图7-32所示。
图7-31　柱的两点绑扎法
a)斜吊　b)直吊
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-32　三面牛腿绑扎法
1—短吊绳　2—活络卡环　3—长吊绳　4—普通卡环
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(2)柱的吊升：柱子的吊升方法，根据柱子质量、长度、起重机性能和现场施工条件而定。
图7-33　单机旋转法吊装柱
a)柱吊升过程　b)柱平面布置
1)旋转法吊升：如图7-33所示，柱的绑扎点、柱脚、杯基中心三者宜位于起重机的同一工作幅度的圆弧上，即三点共弧。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2)滑行法吊升：柱的绑扎点宜靠近基础，绑扎点与杯口中心均位于起重机的同一起重半径的圆弧上，即两点共圆弧。
图7-34　单机滑行法吊柱
a)平面布置　b)滑行过程
3)双机抬吊旋转法：对于重型柱子，一台起重机吊不起来，可采用两台起重机抬吊。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-35　双机抬吊旋转法
4)双机抬吊滑行法。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-36　双机抬吊滑行法
(3)就位和临时固定：柱子就位时，
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
一般柱脚插入杯口后应悬离杯底30～50mm处。
(4)校正和最后固定：柱子的校正包括平面位置、垂直度和标高。
图7-37　柱垂直度的校正方法
a)螺旋千斤顶平顶法　b)千斤顶斜顶法　c)钢管支撑斜顶法　d)千斤顶立顶法
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2.吊车梁的吊装
(1)绑扎、吊升、就位与临时固定：吊车梁的绑扎应采用两点绑扎，对称起吊，吊钩应对称梁的重心，以便使梁起吊后保持水平，梁的两端用溜绳控制，以免在吊升过程中碰撞柱子。
(2)校正和最后固定：吊车梁校正主要是平面位置和垂直度校正。
1)吊车梁垂直度校正：一般采用吊线锤的方法检查，如存在偏差，在梁的支座处垫上薄钢板调整。
2)吊车梁的平面位置的校正：常用通线法和平移轴线法。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
① 通线法：根据柱的定位轴线，在车间两端地面用木桩定出吊车梁定位轴线位置，并设置经纬仪。先用经纬仪将车间两端的四根吊车梁位置校正准确，用钢尺检查两列吊车梁之间的跨距是否符合要求，再根据校正好的端部吊车梁沿其轴线拉上钢丝通线，逐根拔正，如图7-38所示。
图7-38　通线法校正吊车梁示意图
1—通线　2—支架　3—经纬仪　4—木桩　5—柱　6—吊车梁
② 平移轴线法：在柱列边设置经纬仪，如图7-39所示。逐根将杯口中柱的吊装准线投影到吊车梁顶面处的柱身上，并做出标志。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
若安装准线到柱定位轴线的距离为a，则标志距吊车梁定位轴线应为λ-a (一般λ＝750mm)，据此逐根拔正吊车梁安装中心线。
(3)吊车梁的最后固定是将吊车梁用钢板与柱侧面、吊车梁顶面预埋铁件焊牢，并在接头处、吊车梁与柱的空隙处支模浇筑细石混凝土。
图7-39　平移轴线法校正吊车梁
1—经纬仪　2—标志　3—柱　4—柱基础　5—吊车梁
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
3.屋架的吊装
(1)绑扎：屋架的绑扎点应根据屋架的跨度和不同的类型进行选择。
图7-40　屋架绑扎方法
a)跨度小于或等于18m时　b)跨度大于18m时　c)跨度大于30m时　d)三角形组合屋架
(2)屋架的扶直与就位：按照起重机与屋架预制时相对位置不同，屋架扶直有正向扶直和反向扶直两种。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
1)正向扶直：起重机位于屋架下弦杆一边，吊钩对准上弦中点，收紧吊钩后略起臂使屋架脱模，然后升钩并起臂使屋架绕下弦旋转呈直立状态，如图7-41a所示。
2)反向扶直：起重机位于屋架上弦一边，扶直时，吊钩对准上弦中点，收紧吊钩，接着升钩并降臂，使屋架绕下弦旋转呈直立状态，如图7-41b所示。
图7-41　屋架的扶直
a)正向扶直　b)反向扶直
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(3)屋架的吊升、对位与临时固定：屋架起吊后离地面约300mm处转至吊装位置下方，再将其吊升超过柱顶约300mm，然后缓缓下落在柱顶上，力求对准安装准线。
图7-42　屋架的临时固定
1—柱子　2—屋架　3—缆风绳
4—工具式支撑　5—屋架垂直支撑
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-43　工具式支撑的构造
1—钢管　2—撑脚　3—屋架上弦
(4)校正、最后固定：屋架校正是用经纬仪或垂球检查屋架垂直度。
4.屋面板的吊装
7.2.3　结构安装方案
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
1.起重机的选择
(1)起重机类型选择：起重机的选择是吊装工程的重要环节，因为它直接影响到构件吊装方法、起重机开行路线与停机点位置、构件平面布置等问题。
1)对于中小型厂房结构采用自行式起重机安装比较合理。
2)当厂房结构高度和长度较大时，可选用塔式起重机安装屋盖结构。
3)在缺乏自行式起重机的地方，可采用桅杆式起重机安装。
4)大跨度的重型工业厂房应结合设备安装来选择起重机类型。
5)当一台起重机无法吊装时，可选用两台起重机抬吊。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(2)起重机型号和起重臂长度的选择：当起重机的类型确定之后，还需要进一步选择起重机的型号及起重臂的长度，所选的起重机三个主要参数必须满足结构吊装的要求。
1)起重量：起重机的起重量必须满足下式要求
2)起重高度：起重机的起重高度必须满足构件吊装的要求，如图7-44所示。
图7-44　履带式超重机起吊高度计算简图
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-45　超重半径计算简图
3)起重半径：当起重机可以不受限制地开到所吊构件附近去吊装
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
构件时，可不验算起重半径。
图7-46　求最小起重臂长
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
4)最小起重臂长度的确定：当起重机的起重臂需跨过屋架去安装屋面板时，为了不碰动屋架，需求出起重臂的最小杆长度。
2.结构安装方法
(1)分件安装：分件安装法是指起重机在车间内每开行一次仅安装一种或两种构件，通常分三次开行。
(2)综合安装法：综合安装法是指起重机在车间内的一次开行中，分节间安装所有各种类型的构件。
3.起重机开行路线及停机位置
(1)采用分件安装时，起重机的开行路线如下：
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-47　起重机吊装柱时的开行路线及停机位置
a)、b)跨中开行　c)、d)跨边开行
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(2)屋架扶直就位及屋盖系统吊装时，起重机大多在跨中开行。
图7-48　起重机的开行路线及停机位置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
4.构件的平面布置与运输堆放
(1)构件的平面布置原则
1)每跨的构件宜尽可能布置在本跨内，如场地狭窄，布置确有困难时，也可布置在跨外便于安装的地方。
2)首先应考虑重型构件的布置，同时构件的布置应便于支模和浇筑混凝土；对预应力构件应留有抽管、穿筋的操作场地。
3)构件的布置还要满足安装工艺的要求，尽可能在起重机的工作半径内，减少起重机“跑吊”的距离及起伏起重杆的次数。
4)构件的布置应力求占地最少，保证起重机、运输车辆的道路畅通。
5)构件的布置要注意安装时的朝向，以免在空中调头，影响吊装进度和安全。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
6)构件应布置在坚实地基上。
(2)预制阶段的构件平面布置：目前在现场预制的构件主要是柱子和屋架，其他构件均在预制厂或场外制作，运到现场吊装。
1)柱子的布置：柱子的布置方式与场地大小、安装方法有关，一般有斜向布置、纵向布置、横向布置等三种。
① 柱的斜向布置：采用旋转法吊装时，可按三点共弧斜向布置，其预制位置可采用作图法(图7-49)，其作图步骤如下：
图7-49　柱子的斜向布置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-50　两点共弧布置法
a)柱脚与柱基两点共弧　b)吊点与桩基两点共弧
② 柱的纵向布置：对一些较轻的柱起重机能力有富余，考虑到节约场地，方便构件制作，可顺柱列纵向布置，如图7-51所示。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-51　柱子的纵向布置
2)屋架的布置：屋架一般在跨内平卧叠浇预制，每叠3～4榀，布置方式主要有：正面斜向布置，正反斜向布置，正反纵向布置等三种(图7-52)。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-52　屋架预制时的几种布置方法
a)正面斜向布置　b)正反向布置　c)正反纵向布置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
3)吊车梁的布置：当吊车梁安排在现场预制时，可靠近柱基顺纵向轴线或略作倾斜布置。
(3)安装阶段构件的就位布置及运输堆放：安装阶段的就位布置是指柱子安装完毕后其他构件的就位位置，包括屋架的扶直就位，吊车梁、屋面板的运输就位等。
1)屋架的扶直就位：屋架的就位方式有两种：一种是靠柱边斜向就位；另一种是靠柱边成组纵向就位。
① 屋架的斜向就位，可按下述作图法确定。
图7-53　屋架同侧斜向就位
(虚线表示屋架预制时位置)
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
② 屋架的纵向就位：屋架纵向就位，一般以4～5榀为一组靠柱边顺轴线纵向排列。屋架与屋架之间的净距均不小于200mm，相互之间应用铅丝及支撑拉紧撑牢。每组屋架之间应留3m左右的间距作为横向通道。每组屋架就位中心线应安排在该组屋架倒数第二榀安装轴线之后2m外，这样，可避免在已安装好的屋架下绑扎和起吊屋架，起吊后不与已安装好的屋架相碰，如图7-54所示。
图7-54　屋架的成组纵向排放
(虚线表示屋架预制时的位置)
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2)吊车梁、连系梁、屋面板的运输、就位堆放：单层厂房除柱子、屋架外，其他构件如吊车梁、连系梁、屋面板均在预制厂或附近工地的露天预制场制作，然后运至工地就位吊装。
图7-55　屋面板吊装就位布置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
5.多层房屋结构安装
(1)起重机的选择与布置
1)起重机的选择
① 起重机类型的选择
图7-56　塔式起重机工作参数计算简图
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
② 起重机型号的选择：选择起重机型号时，首先绘出建筑物的剖面示意图，如图7-56所示。在图上标明主要构件的起重量Qi吊装时所需的起重半径及Ri然后分别算出所需的起重力矩Mi＝QiRi，取其最大值Mmax。与起重机的实际起重能力M相比较，要求M≥Mmax，作为选择起重机型号的依据。
2)起重机的布置：塔式起重机的布置方案主要根据建筑物平面形状、构件质量、起重机性能及施工现场地形条件确定。
① 单侧布置：当房屋宽度小，构件质量较轻时常采用单侧布置。单侧布置方案优点是轨道长度较短，在起重机外侧有较宽的构件堆放场地，如图7-57a、b所示。此时起重机的起重半径应满足：
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-57　塔式起重机布置方案
a)、b)单侧布置　c)双侧布置　d)跨内单行布置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
② 双侧环形布置：当房屋宽度较大(宽度b＞17m)或构件较重的情况下采用双侧环形布置，如图7-57c所示。此时起重半径应满足：
③ 跨内单行布置(图7-57d)：这种方案往往是因场地狭窄，在房屋外侧不可能布置起重机。或由于旁屋宽度较大、构件较重时才采用。其优点是可减少轨道长度，并节约施工用地。缺点是只能采用竖向综合安装，结构稳定性差；构件多布置在起重半径之外，需增加二次搬运；对房屋外侧围护结构吊装也较困难；同时房屋的一端还应有20~30m的场地，作为塔式起重机装拆之用。
④ 跨内环形布置：当房屋较宽、构件较重、起重机跨内单行布置不能起吊全部构件，而受场地限制又不可能跨外环形布置时，则宜采用跨内环形布置。
(2)构件平面布置：构件平面布置方案一般应遵守以下几个原则：
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
1)重型构件应尽量布置在起重机附近，中小型构件可布置在外侧。
2)构件布置位置应与该构件吊装到建筑物上的位置相配合，以便在吊装时减少起重机的移动和变幅。
3)应尽量布置在起重机的起重半径范围内，避免二次搬运。
4)如条件允许，中小型构件可考虑采用随运随吊，以减小构件堆场和装卸工序，有利于缩短工期。
图7-58　使用塔式起重机吊装时柱的布置方案
a)平行布置　b)倾斜布置　c)垂直布置
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(3)结构吊装方法与吊装顺序：多层装配式结构吊装方法，也可分为分件安装法和综合安装法两种。
图7-59　分件安装法
(图中1、2、3…为安装顺序)
1)分件安装法：为了保证已吊好结构的稳定性，应尽量使已吊装好的构件及早形成框架。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-60　塔式起重机跨外环形，用分层分段流水
吊装法吊装梁板式结构一个楼层的顺序图
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为吊装段编号；1、2、3…为构件吊装顺序
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2)综合安装法：综合安装法是以一个柱网(节间)或若干个柱网(节间)为一个施工段，而以房屋的全高为一个施工层，以组织各工序的流水。
图7-61　综合安装法
a) 分层综合安装　b)竖向综合安装
(图中1、2、3…为安装顺序)
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-62　用综合吊装法吊装框架结构构件的顺序
注：1. 1、2、3、4…—［1］号起重机吊装顺序。
2. a、b、c、d…—［2］号起重机吊装顺序。
3.带(　)为第二层梁板吊装顺序。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
(4)结构构件吊装
1)柱的吊装
① 绑扎：当柱子长度在12m以内时，采用一点绑扎法和旋转起吊法，对于14～20m的长柱则应采用两点绑扎，并且应对吊点位置进行验算。应尽量避免采用多点绑扎，以防止在吊装过程中构件受力不均而产生裂缝或断裂。
图7-63　用钢管保护柱脚外伸钢筋
1—钢丝绳　2—柱　3—钢管　4—外伸钢筋
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
② 吊升：柱子的起吊方法与单层厂房柱吊装相同。上柱的底部都有外伸钢筋，吊装时必须采取保护措施，防止钢筋碰弯。外伸钢筋的保护方法有：用钢管保护柱脚外伸钢筋及用垫木保护外伸钢筋方法。用钢管保护柱脚外伸钢筋是柱起吊前将两根钢管用两根短吊索套在柱子两侧，起吊时钢筋始终着地，柱将要竖直时钢管和短吊索即自动落下(图7-63)。用垫木保护柱脚外伸钢筋是柱起吊前用垫木将榫式接头垫实，柱起吊时将绕榫头的底边转为竖直，外伸钢筋不着地。
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
③ 柱的临时固定与校正：框架底层柱与基础杯口的联结做法与单层工业厂房相同。上下两节柱的连接是多层框架结构安装的关键。其临时固定可用杯形固定器和管式支撑进行临时固定。图7-64是固定在柱接头上的杯形固定器构造图。它由两个对称的组合件构成，用固定螺栓4相拼合。在吊装上节柱前，先将杯形固定器安装在下节柱头上，形成一个“杯口”。待上节柱就位后，拧紧固定器四周的调整螺栓6，将上节柱固定，同时调整柱的水平位置。
图7-64　杯形固定器构造图
1—下节柱　2—上节柱　3—环箍　4—固定螺栓
5—竖杆　6—调整螺栓　7—螺母　8—支承角钢
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-65　双管式支撑示意图
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-66　上下节柱校正时中心线偏差调整
a—下节柱顶部中心线偏差　b—柱宽
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
④ 柱接头施工：柱与柱的接头首先应能够传递轴向压力，其次是弯矩和剪力。要求接头及其附近区段的强度不低于构件强度。柱接头形式有榫式接头、插入式接头和浆锚式接头三种。
图7-67　榫式接头
1—上柱　2—上柱榫头　3—下柱　4—坡口焊
5—下柱外伸钢筋　6—砂浆　7—上柱外伸钢筋
8—后浇接头混凝土
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-68　插入式接头
1—榫头纵向钢筋　2—下柱钢筋
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
图7-69　浆锚接头
1—上柱　2—上柱外伸锚固钢筋
3—浆锚孔　4—下柱
7.2　单层工业厂房结构安装施工工艺
2)梁柱接头：装配式框架的梁与柱的接头可以做成刚接，也可以做成铰接。
图7-70　梁与柱的接头
a)明牛腿式刚性接头　b)齿槽式接头　c)浇筑整体式接头
1—剖口焊钢筋　2—浇捣细石混凝土　3—齿槽　4—附加钢筋　5—牛腿　6—垫板　7—柱　8—梁

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