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5 结构安装工程
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本章学习要求
了解：单层厂房，多层装配式框架的安装的程序；起重机械、索具、设备的性能种类和适用范围；履带式起重机的起重高度和起重量之间的关系。
掌握：单层厂房和多层装配式框架的吊装方案应考虑的影响因素；选择起重机型号和稳定性验算方法；结构安装的质量通病和防治措施。二级建造师考题的内容、解法和题型。
重点掌握：确定柱子、屋架的预制平面方法；框架节点构造和施工要点；强制性规范对结构安装的要求。
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5.1起 重 机 械
5.1.1索具设备
在结构安装工程中，需要使用的索具设备如钢丝绳、滑轮组、卷扬朵、吊钩、卡环、横吊梁等。
(1)钢丝绳
钢丝绳是吊装工艺中的主要绳索，具有强度高、韧性好、耐磨等特点。
钢丝绳的容许拉力应满足下式要求：
式中S——钢丝绳容许拉力，N；
a——钢丝绳破断拉力换算系数；
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R——钢丝绳的钢丝破断拉力总和，N；
K——钢丝绳安全系数。
(2)卷扬机
结构安装中的卷扬机，有手动和电动两类，其中电动卷扬机又分慢速和快速两种。
(3)滑轮组
所谓滑轮组，即由一定数量的定滑轮和动滑轮组成，并由通过绕过它们的绳索联系成为整体，如图5.1所示，达到省力和改变力的方向的目的。
滑轮组引出绳头(称跑头)的拉力，可用下式计算：
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图5.1 滑轮组
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式中S——跑头拉力；
Q——计算荷载(吊装荷载)；
K——滑轮组省力系数。
当钢丝绳从定滑轮绕出：
当钢丝绳从动滑轮绕出：
f——单个滑轮组的阻力系数。对青铜轴套轴承， f=1.04；对滚珠轴承， f=1.02；对无轴套轴承， f=1.06；
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n——工作线数。
起重机械所用滑轮组通常都是青铜轴承，其滑轮组的省力系数K值可查表5.1。
5.1.2起重机械
在吊装工作中，常用的起重机械有：桅杆式起重机、履带式起重机、轮胎式起重机、汽车式起重机和塔式起重机。
(1)桅杆式起重机
常用桅杆式起重机有：独脚拔杆、人字拔杆、悬臂拔杆和牵缆式拔杆等。
1)独脚拔杆
独脚拔杆是由拔杆、起重滑轮组、卷扬机、缆风绳和锚碇等组成。
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2)悬臂拔杆
所谓悬臂拔杆，是在独脚拔杆的2/3高度处装一根用作起重的臂，以加大起重高度和服务半径。
3)牵缆式拔杆
所谓牵缆式拔杆，是在独脚拔杆的下端装上一个可以回转起伏的吊杆，如图5.5所示。
(2)履带式起重机
履带式起重机由行走部分、回转部分、机身及起重臂等几部分组成，如图5.6所示。
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图5.2 木拔杆
图5.3 格构式拔杆
图5.4悬臂拔杆
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图5.5 牵缆式拔杆
图5.6 履带式起重机
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履带式起重机操作灵活，对地耐力要求不高，臂杆可以接长或更换。
在选择履带式起重机时，主要考虑起重量Q、起重半径R、起重高度H。
履带式起重机稳定性验算，是制定结构吊装方案的重要工作内容。计算简图如图5.7所示，且计算时还应满足下列两个条件：
第一，当既考虑吊装荷载又考虑所有附加荷载时，其稳定性安全系数K1=稳定力矩/倾覆力矩≥1.15；
第二，当只考虑吊装荷载而不考虑附加荷载时，其稳定性安全系数K2=稳定力矩/倾覆力矩≥1.4。
根据上述要求，其具体计算公式为
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5.7 履带式起重机稳定性计算图
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式中G1——机身可转动部分重量；
G2——机身不可转动部分重量；
G3——起重臂重量；
G0——平衡重(以上均为现场实测)；
Q——起重荷载，包括构件重及索具重；
q——起重滑轮组及吊钩重量；
L1——G1重心至A点的距离，现场实测求得；
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L2——G2重心至A点的距离；
L3——G3重心至A点的距离；
L0——G0重心至A点的距离，现场实测求得；
MF——风载引起的倾覆力矩；
MG——构件下降时突然刹车惯性力引起的倾覆力矩，而
式中PG——惯性力；
V——吊钩下降速度，一般为6~7 m/s，当吊钩有可能成自由下降时，应取吊钩速度的1.5倍；
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t——吊钩下降速度从V到0的制动时间，取1 s；
g——重力加速度，9.8m/s2；
ML——起重机旋转时离心力产生的倾覆力矩，即
式中PL——离心力；
n——起重机旋转速度，一般取3.5 r/min；
h——吊件重心至起重臂顶端的距离；
h3——停机面至起重臂顶端的距离。
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图5.8 Q2-8型汽车式起重机
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(3)汽车式起重机
汽车式起重机是把机具及起重机械安装在汽车底盘上的一种能全回转的起重机，动力由汽车发动机供给，行驶时驾驶室与起重机操纵室是分开的。
(4)轮胎式起重机
所谓轮胎式起重机，是将行走装置改用轮胎，但为了增加机身的稳定性，还装有可伸缩的4个脚撑，起重时才将脚撑支地，如图5.9所示。
(5)塔式起重机
塔式起重机是塔身竖直、起重臂安装在塔身顶部并能全回转的起重机，具有较大的起重高度和工作幅度，工作速度快、生产效率高，使用和装拆方便等优点。
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图5.9 轮胎式起重机
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1)轨道式塔式起重机
轨道式塔式起重机能负荷行走，并能同时完成垂直和水平运输，还能在直线和曲线轨道上运
行，使用安全、生产效率高。但需铺设轨道，装拆及转移耗费工时多，因而台班费较高。
2)爬升式塔式起重机
爬升式塔式起重机是安装在建筑物内部框架梁或电梯间结构上，借助套架托梁和爬升系统自
行爬升的起重机。
3)附着式塔式起重机
附着式塔式起重机是一种能适应多种工作情况的起重机。它可以借助顶升系统将塔身自行向
上接高。
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图5.10 QT1?2型塔式起重机
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图5.11 爬升式塔式起重机
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图5.12 QT4-10型附着式塔式起重机
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5.2工业厂房的结构安装
5.2.1单层工业厂房的结构安装
单层工业厂房的结构安装，一般要安装柱、吊车梁、连系梁、屋架、天窗架、屋面板、地基梁及支撑系统等。
(1)准备工作
1)场地清理与起重机行走道路的铺设
在构件吊装前，先设计施工现场平面布置图，标出起重机械行走的路线。
2)检查并清理构件
对所有构件需要进行全面检查，以保证施工质量。
3)构件的运输
在运输过程中，一定要将构件固定可靠，支垫位置要正确，装卸吊点应
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符合设计要求，以保证构件不变形、不破坏。
4)对构件弹线并编号
在每个构件上弹出安装中心线，作为安装、就位、校正的依据。具
5)基础的准备
钢筋混凝土柱一般为杯形基础；钢柱基础一般为平面，并在基础内预埋锚栓，通过锚栓将钢柱与基础连成整体。
6)预制构件的现场布置
单层工业厂房施工，一般柱、屋架等大型构件均在现场预制。
①屋架的布置
屋架一般安排在跨内叠层预制，布置方式有正面斜向布置、正反斜向布置和顺轴线正反布置。
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3种基本方式，如图5.13所示。
②柱的布置
柱在现场预制时，其布置的基本方式有斜向布置、纵向布置和横向布置3种方式。
(2)安装工艺
单层工业厂房构件的种类繁杂，重量大，且长度不一。其吊装工艺包括绑扎、起吊、就位、临时固定、校正、最后固定等几道工序。
1)柱子吊装
柱吊装方法分为直吊法和斜吊法，或者又分为旋转法和滑行法。
①柱的绑扎
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图5.13 屋架的现场布置
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图5.14 斜向布置柱子
图5.15 一点绑扎斜吊法
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图5.16 一点绑扎直吊法
图5.17两点绑扎直吊法
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②柱的起吊
③柱的就位和临时固定
④柱的校正
⑤柱的最后固定
2)吊车梁的吊装
常见的吊车梁，有矩形、T形、鱼腹式等几种。
安装吊车梁，采用两点对称绑扎，吊钩对准重心，水平起吊，并使吊车梁端部的吊装准线与牛腿顶面的吊装准线对准。
对吊车梁的校正，有标高、平面位置和垂直度等几项，一般在屋盖结构安装之前校正，也有的在屋盖结构安装之后校正。
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图5.18 旋转法吊装柱示意图
图5.19 滑行法吊装柱示意图
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图5.20 柱的垂直度校正
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3)屋架的安装
屋架是屋盖系统中的主要构件，除屋架之外，还有屋面板、天窗架、支撑天窗挡板及天窗端壁板等构件。
①屋架的翻身扶直与起吊
②屋架的就位与临时固定
③屋架的校正和最后固定
(3)结构吊装方案
单层工业厂房结构安装工程施工方案内容包括：结构吊装方法、起重机的选择、起重机的开行路线及构件的平面布置等。
1)结构吊装方法
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图5.21 屋架的绑扎、起吊、临时加固
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单层工业厂房结构吊装方法有：分件吊装法和综合吊装法。
①分件吊装法
起重机开行一次，仅吊装一种或几种构件。
②综合吊装法
起重机一次开行，以节间为单位安装所有的结构构件。
2)起重机的选择
①起重机类型的选择
起重机的类型主要根据厂房的结构特点、跨度、构件重量、吊装高度、吊装方法及现有起重设备条件等来确定。
②起重机型号选择
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确定起重机的类型以后，应根据构件尺寸、重量、安装高度及起重机的服务范围，来选择以选定起重机型号的起重机的工作参数，即起重量Q、起重高度H和起重半径R，以满足厂房结构构件吊装的要求。
起重机的起重量Q应满足下列条件，即
式中Q——起重机的起重量，t；
Q1——构件的重量，t；
Q2——索具的重量(包括临时加固件重量)，t。
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起重机的起重高度H应满足下列条件，即
式中h1——安装支座顶面高度，m，从停机面算起；
h2——安装间隙，视具体情况而定，但不小于0.3 m；
h3——绑扎点至起吊后构件底面的距离，m；
h4——索具高度，m，从绑扎点到吊钩中心距离。
3)起重机数量的确定
确定起重机的数量，应根据工程量、工期和起重机台班产量定额，可按下式计算：
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图 5.22
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式中N——起重机台数；
T——工期，d；
C——每天工作班数；
K——时间利用系数，一般取0.8~0.9;
Qi——第i种构件的安装工程量，件或吨；
Pi——起重机安装第i种构件的产量定额，件/台·班或吨/台·班。
4)起重机的开行路线及构件的平面布置
①起重机的开行路线
起重机的开行路线一般有两种方式，一是跨中开行；二是跨边开行。
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②构件的平面布置
现场预制构件不仅需要考虑吊装阶段的平面位置，还要考虑预制阶段的平面位置。
因此，对现场构件的平面布置有如下几点要求：
第一，要满足对其安装工艺的要求；
第二，对由预制厂运来的构件，为避免二次搬运，宜按节间要求将构件分别布置在节间内。
第三，构件之间布置的间距不少于1 m，以免相互影响。特别是对后张法施工，屋架布置应使抽芯管和穿钢筋方便。
第四，起重机开行路线畅通。
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图5.23 柱子布置方案图
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图5.24 屋架斜向排扶正就位及开行路线
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5.2.2多层工业厂房框架结构的安装
(1)多层工业厂房框架结构的特点
多层工业厂房框架结构的构件一般都是预制构件，柱、梁等大型或重型构件多在施工现场就地预制，板及其他小型构件多由预制厂成批量预制。
(2)装配式框架结构的吊装方案
装配式框架结构安装的施工方案包括的主要内容有：起重机的选择及布置、构件平面布置堆放、结构安装方法及顺序，以及构件接头连接工艺等。
1)起重机的选择
装配式结构吊装时，起重机的选择要根据建筑物的结构形式、构件最大安装高度、构件重量及吊装工程量等条件确定。
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2)轨道式塔式起重机的布置
起重机的平面布置主要根据建筑物形状及平面尺寸，现场周围环境以及选用起重机性能与构件重量等因素有关。
①单侧布置
当房屋宽度较小(15 m左右)，构件较轻(2 t左右)，塔式起重机可采用单侧布置方案。塔式起重机的起重半径应满足下列条件(图5.25(a))，即
式中R——塔式起重机吊装最远构件时的起重半径，m；
b——房屋宽度，m；
a——房屋外侧至塔式起重机轨道中心线的距离(一般为3~5 m)。
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图5.25 塔吊布置方案
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②双侧布置(或环形布置)
房屋宽度较大或构件较重时，因单侧布置起重机力矩不能满足最远的构件的吊装要求时，塔式起重机宜采用双侧布置。双侧布置起重半径应满足下列要求(图5.25(b))，即
式中，R、a、b与公式(5.8)同。
3)构件的平面布置与堆放
预制构件的现场布置方案取决于建筑物结构特点、选用起重机的型号及其布置方案。
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图5.26 塔式起重机跨内布置
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一般构件在现场内的布置应遵守下述基本原则：
预制构件应尽量布置在起重机的工作范围内，避免二次搬运。
第二，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。
第三，构件布置地点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。
4)结构吊装方法及吊装顺序
多层装配式框架结构的吊装方法可采用分件吊装和综合吊装方法。
分件吊装法的顺序是：按每层的施工段或按每层组织吊装，首先吊装该施工段(或施工层)的柱，然后吊装该段(或该层)的梁，形成框架，最后吊装楼板(或屋面板)等构件。
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综合吊装法的顺序是：以房屋节间为一单位一次吊装完该节间的所有构件，并注意构件间的接头工序的配合。
(3)构件的接头工艺
对于装配式框架结构安装时的构件接头，既要保证结构的整体性，满足其强度和刚度要求外还要能节约材料，制作方便，形式简单且容易固定。
1)柱的接头
柱接头形式有榫式接头、插入式接头和浆锚式接头3种，如图5.27所示。
①榫式接头
即上柱留一个榫式接头，以承受施工荷载。
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图5.27 柱与柱的接头
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②插入式接头
将上柱做成榫头，下柱顶部做成杯口，当上柱榫头插入下柱杯口后，再用水泥砂浆灌满填实。
③浆锚式接头
将上柱伸出的钢筋插入下柱的预留孔中，然后再用水泥砂浆锚固，以形成整体。
2)梁与柱的接头
在装配式结构中，梁与柱的接头，有明牛腿式刚性接头、齿槽式接头和浇筑式整体接头3种，如图5.28所示。
①明牛腿刚性接头
在梁端预埋一块钢板，牛腿上也预埋一块钢板，焊接好以后，起重机
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图5.28 梁与柱的接头
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方可脱钩。
②齿槽式梁柱接头
在梁、柱接头处设置角钢，做临时牛腿，以支撑梁。
③浇筑式整体接头
柱为每层一节，梁搁在柱上，梁底钢筋按锚固长度要求弯上或焊接，将节点核心区加上箍筋后即可浇筑混凝土。
5.3结构安装工程的质量要求及措施
5.3.1结构安装工程的质量要求
结构安装工程中必须执行施工质量强制性规范的基本要求，并确保各构件安装时的允许偏差满足本章5.4.2中的基本要求。
5.3.2质量通病及其防治
1)常见质量通病
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第一，柱的实际轴线与标准轴线不重合；垂直度偏差超过允许值等。
第二，梁跨中易出现裂缝；梁距不相等；吊车梁安装标高不准确，出现扭曲；梁垂直度偏差超过允许值等。
第三，屋架的垂直度发生偏差；屋架扶直产生侧向弯曲，易出现裂缝等。
第四，屋面板的板边压线发生位移；板角焊缝长度和厚度不足；边两端搁置长度不够；板缝灌缝前未预埋钢筋等。
2)质量通病防治措施
第一，柱子吊装前，应检查杯口尺寸、柱面中心线是否准确。
第二，校核梁的中心线和垂直度允许偏差。
第三，屋架一侧应临时加固再扶直，另一侧加固后再起吊。
第四，各种板出厂前应进行质量检查。
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5.4施工质量强制规范的基本要求
5.4.1在《混凝土结构工程施工及验收规范》GB 50204—2002中基本要求
①承受内力的接头和拼缝，当其混凝土强度未达到设计要求时，不得吊装上一层结构构件。
②已安装完毕的装配式结构，应在混凝土强度达到设计要求后，方可承受全部设计荷载。
5.4.2在吊装中执行《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292—1999中的基本要求：
①混凝土结构构件的安全性鉴定，应按承载能力、构造以及不适于继续承载的位移(或变形)和裂缝4个检查项目，分别评定每一受检构件的等级，并取其中最低一级作为该构件安全性等级。
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②当混凝土结构构件的安全性按构造评定时，应分别评定两个检查项目的等级，然后取其中最低一级作为该构件承载能力的安全性等级。
③当混凝土结构构件的安全性按构造评定时，应分别评定两个检查项目的等级，然后取其中最低一级作为该构件构造的安全性等级。
④当混凝土结构构件的安全性按不适于继续承载的位移或变形评定时，应遵守定。
⑤当混凝土结构构件出现下列情况之一时，不论其裂缝宽度大小，应直接定为du级。
a.受压区混凝土有压坏迹象。
b.因主筋锈蚀导致构件掉角以及混凝土保护层严重脱落。
5.4.3钢结构构件吊装时的《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292—1999
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中的基本要求：
当钢结构构件(含连接)的安全性按承载能力评定时，应分别评定每一验算项目的等级，然后取其中最低一级作为该构件承载力的安全性等级。
5.4.4在砌体结构构件吊装时的《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292—1999中的基本要求：
1)当砌体结构的安全性按承载能力评定时，应分别评定每一验算项目的等级，然后取其中最低一级作为该构件承载能力的安全性等级。
2)当砌体结构构件的安全性按构造评定时，应分别评定两个检查项目的等级，然后取其中较低一级作为该构件构造的安全性等级。
3)砖砌体的转角处和交接处应同时砌筑，严禁无可靠措施的内外墙分砌施工。对不能同时砌筑而又必须留置的临时间断处应砌成斜槎，斜槎水平投
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影长度不应小于高度的2/3。
实施与检查的控制方法是：
①施工单位应对质量管理人员和操作工人加强规范的学习，并认真执行。
②施工中加强自检，杜绝违背规范要求的做法。
4)施工时所用的小砌块的产品龄期不应小于28 d。
实施与检查的控制方法是：
小砌块进入施工现场时，施工单位应仔细了解小砌块的生产日期。坚持先检验小砌块的强度等级(产品龄期28 d的强度检验)后砌筑施工的程序。
检查小砌块强度试验报告中的产品龄期及产品合格证的生产日期。
施工时所用小砌块的产品龄期应等于或大于28 d时方可砌筑墙体。
5)承重墙体严禁使用断裂小砌块。
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实施与检查的控制方法是：
施工单位应对质量管理人员和操作工人加强规范的学习，并认真执行。施工中加强自检，砌筑承重墙时应剔除折断和裂纹超标的小砌块。
施工中随时在现场观察检查。在对砌体的观感质量进行检查时，注意对上墙小砌块裂纹状态的观察检查。对已上墙的断裂小砌块应予拆换，重新砌筑。

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