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项目7 结构安装工程
7.1 起重机具
7.2 构件的吊装方法
7.3 单层工业厂房吊装方案
7.4 单层工业厂房结构安装模拟实训
　　
　　单层工业厂房大多采用装配式钢筋混凝土结构 (重型厂房采用钢结构)，其主要承重构件除基础为现浇构件外，其他构件(柱、吊车梁、基础梁、屋架、天窗架、屋面板等)均为预制构件。根据构件尺寸和重量及运输构件的能力，预制构件中较大型的一般在施工现场就地制作；中小型的多集中在工厂制作，然后运送到现场安装。
　　单层工业房的构造组成见图7-36。
7.3 单层工业厂房吊装方案
　　
图7-36 单层工业厂房构造组成
　　确定施工方案时应根据厂房的结构形式、跨度、构件的重量及安装高度、吊装工程量及工期要求，并考虑现有起重设备条件等因素综合研究决定。
　　在拟定结构吊装方案时，应着重解决起重机的选择、结构吊装方法、起重机开行路线与构件平面布置等问题。
7.3.1 起重机的选择
　　起重机的选择包括：选择起重机的类型、型号和数量。起重机的选择要根据施工现场的条件及现有起重设备条件，以及结构吊装方法确定。
　　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、吊装高度来确定。一般中小型厂房跨度不大，构件的重量及安装高度也不大，可采用履带式起重机、轮胎式起重机或汽车式起重机，其中以履带式起重机应用最普遍。缺乏上述起重设备时，可采用桅杆式起重机(独脚拔杆、人字拔杆等)。
　　重型厂房跨度大、构件重、安装高度大，根据结构特点可选用大型的履带式起重机、轮胎式起重机、重型汽车式起重机以及重型塔式起重机或其他起重机与之配合使用等。
　　2．起重机型号及起重臂长度的选择
　　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。起重机的型号应根据吊装构件的尺寸、重量及吊装位置而定。在具体选用起重机型号时，应使所选起重机的三个工作参数：起重量Q、起重高度H和起重半径R均满足结构吊装的要求。
　　1) 起重量
　　选择的起重机起重量，必须大于所安装构件的重量与索具重量之和，即：
　　Q ≥ Q1 + Q2
　　式中：Q ——起重机的起重量(kN)；
　　Q1 ——构件的重量(kN)；
　　Q2 ——索具的重量(kN)。
　　
图7-37 起重高度计算示意图
　　2) 起重高度
　　选择的起重机起重高度，必须满足所吊装的构件的安装高度要求，即：
　　H ≥ h1 + h2 + h3 + h4
　　起重高度计算示意图见图7-37。
　　式中：H —— 起重机的起重高度(m)，从停机面算起至吊钩中心；
　　h1 —— 安装支座表面高度(m)，从停机面算起；
　　h2 —— 安装间隙，视具体情况而定，但不小于0.2 m；
　　h3 —— 绑扎点至起吊后构件底面的距离(m)；
　　h4 —— 索具高度(m)，自绑扎点至吊钩中心的距离，视具体情况而定。
　　3) 起重半径
　　起重半径的确定一般有两种情况：第一种是起重机可以不受限制地开到吊装位置附近去吊装构件时，对起重半径R没有要求，根据计算的起重量Q及起重高度H，来选择起重机的型号及起重臂长度L，根据Q、H查得相应的起重半径R，即为起吊该构件时的起重半径；第二种是起重机不能开到构件吊装位置附近去吊装构件时，就要根据实际情况确定起吊时的起重半径R，并根据此时的起重量Q、起重高度H及起重半径R来选择起重机型号及起重臂长度。
　　在吊装屋面板时，起重臂要跨越已吊装好的屋架上空去吊装，此时还要考虑起重臂是否会与已吊好的屋架相碰，以此来选择确定起吊装屋面板时的最小臂长及相应的起重半径，起重半径计算示意图见图7-38。
　　
图7-38 起重半径计算示意图
　　最小臂长L可按下式计算：
　　
　　式中：L ——起重臂最小臂长(m)；
　　h ——起重臂底铰至构件吊装支座(屋架上弦顶面)的高度(m)；
　　f ——起重钩需跨过已吊装结构的距离(m)；
　　g ——起重臂轴线与已吊装屋架轴线间的水平距离(至少取1 m)；
　　α ——起重臂仰角，可按下式计算：
　　
　
　则起重机的起重半径
7.3.2 结构吊装方法
　　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
　　分件吊装法是在厂房结构吊装时，起重机每开行一次仅吊装一种或两种构件。
　　例如：第一次开行吊装柱，并进行校正和最后固定；第二次开行吊装吊车梁、连系梁及柱间支撑；第三次开行时以节间为单位吊装屋架、天窗架及屋面板等，见图7-39、图7-40。
　　
　　
图7-39 分件吊装时的构件吊装顺序
图7-40 分件吊装法
　　采用分件吊装法，起重机每次开行基本上吊装一种或两种构件，起重机可根据构件的重量及安装高度来选择，能充分发挥起重机的工作性能。而且在吊装过程中索具更换次数少，工人操作熟练，吊装进度快，起重机工作效率高。
　　采用这种吊装方法还具有构件校正时间充分、构件供应及平面布置比较容易等特点。
　　因此，分件吊装法是装配式单层工业厂房结构安装经常采用的方法。
　　2．综合吊装法
　　综合吊装法是在厂房结构安装过程中，起重机只开行一次，以节间为单位安装所有的结构构件。
　　这种吊装方法具有起重机开行路线短、停机次数少的优点。但是由于综合吊装法要同时吊装各种类型的构件，起重机的性能不能充分发挥；索具更换频繁，影响生产率的提高；构件校正要配合构件吊装工作进行，校正时间短，给校正工作带来困难；构件的供应及平面布置也比较复杂。因此，在一般情况下，
不宜采用这种吊装方法，只有在轻型车间 (结构构件重量相差不大)结构吊装，或采用移动困难的起重机(如桅杆式起重机)吊装，或工期紧张时才采用综合吊装法。
7.3.3 起重机开行路线及停机位置
　　起重机开行路线及构件的平面布置与结构的吊装方法、构件尺寸及重量、构件的供应方式等因素有关。
　　当单层工业厂房面积比较大，或具有多跨结构时，为加速工程进度，可将建筑物划分为若干区段，选用多台起重机同时进行施工。每台起重机可以独立作业，负责完成一个区段的全部吊装工作，也可以选用不同性能的起重机协同作业，有的专门吊装柱，有的专门吊装屋盖结构，组织大流水施工。
　　当建筑物具有多跨并列，且有纵横跨时，可先吊装各纵向跨，然后吊装横向跨，以保证在各纵向跨吊装时起重机械、运输车辆的畅通。当建筑物各纵向跨具有高低跨时，则应先吊装高跨，然后逐步向两边低跨吊装。
　　1．吊装柱时起重机开行路线
　　吊装柱时，视厂房的跨度大小、柱的尺寸、柱的重量及起重机性能，可沿跨中开行或跨边开行，见图7-41。
　　(1) 当柱布置在跨内时，有以下四种情况：
　　① 若R≥L/2时：
　　起重机可沿跨中开行，每个停机位置可吊装2根柱；
　　起重机可沿跨中开行，每个停机位置可吊装4根柱。
　　② 若R＜L/2时：
　　起重机可沿跨边开行，每个停机位置可吊装1根柱；
　　起重机可沿跨边开行，每个停机位置可吊装2根柱。
　　(2) 当柱布置在跨外时
　　起重机一般沿跨外开行，停机位置与跨边开行类似。
　　
图7-41 起重机吊装柱时的开行路线及停机位置
　　2．吊装吊车梁时起重机开行路线
　　吊装吊车梁时，可在跨内沿跨边开行，每个停机位置可吊装一根吊车梁。
　　3．屋架扶直就位及吊装屋盖系统时起重机开行路线
　　屋架扶直就位时，起重机可按跨中开行，也可以稍微偏离一点。吊装屋架及屋盖系统时，起重机应沿跨中开行。
7.3.4 构件平面布置与运输堆放
　　构件的平面布置除考虑上述因素外，现场预制构件还要考虑其预制位置。一般柱的预制位置即为吊装前就位的位置；屋架则要考虑预制阶段及吊装阶段(扶直就位)构件的平面布置；吊车梁、屋面板等构件，要按其供应方式，确定其堆放位置。
　　1．预制阶段柱的平面布置
　　一般用旋转法吊柱时，柱斜向布置；用滑行法吊柱时，柱纵向布置。
　　1) 柱的斜向布置
　　柱如用旋转法起吊，可按三点共弧的作图法确定其斜向布置的位置，见图7-42。
　　
图7-42 旋转法吊装柱斜向布置方法一(三点共弧)
　　其步骤如下：
　　(1) 确定起重机开行路线到柱基中线的距离a。
　　起重机开行路线到柱基中线的距离a与基坑大小、起重机的性能、构件的尺寸和重量有关。a的最大值不要超过起重机吊装该柱时的最大起重半径；a的最小值也不要取的过小，以免起重机太近基坑边而致失稳。此外，还应注意检查当起重机回转时，其尾部不致与周围构件或建筑物相碰。综合考虑这些条件后，就可定出a值(Rmin＜a≤R)，并在图上画出起重机的开行路线。
　　(2) 确定起重机的停机位置。
　　确定起重机的停机位置是以所吊装柱的柱基中心M为圆心，以所选吊装该柱的起重半径R为半径，画弧交起重机开行路线于O点，则O点即为起重机的停机点位置。标定O点与横轴线的距离为L。
　　(3) 确定柱在地面上的预制位置。
　　按旋转法吊装柱的平面布置要求，使柱吊点、柱脚和柱基三者都在以停机点O为圆心、以起重机起重半径R为半径的圆弧上，且柱脚靠近基础。
据此，以停机点O为圆心，以吊装该柱的起重半径R为半径画弧，在靠近基础杯口的弧上选一点K作为预制时柱脚的位置。又以K为圆心，以绑扎点至柱脚的距离为半径画弧，两弧相交于S。再以KS为中心线画出柱的外形尺寸，此即为柱的预制位置图。标出柱顶、柱脚与柱列纵横轴线的距离(A、B、C、D)，以其外形尺寸作为预制柱的支模的依据。
　　布置柱时还需注意牛腿的朝向问题，要使柱吊装后，其牛腿的朝向符合设计要求。因此，当柱布置在跨内预制或就位时，牛腿应朝向起重机；若柱布置在跨外预制或就位时，则牛腿应背向起重机。
　　在布置柱时有时由于场地限制或柱过长，很难做到三点共弧，则可安排两点共弧，这又有两种做法：
　　一种是将柱脚与柱基安排在起重机起重半径R的圆弧上，将吊点放在起重机起重半径R之外，见图7-43。吊装时先用较大的起重半径R' 吊起柱子，并升起起重臂。当起重半径由R' 变为R后，停升起重臂，再按旋转法吊装柱。
　　另一种是将吊点与柱基安排在起重半径R的同一圆弧上，而柱脚可斜向任意方向，见图7-44。吊装时，柱可用旋转法吊升，也可用滑行法吊升。
　　
图7-43 旋转法吊装柱斜向布置方法二(吊点与柱基两点共弧)
　　
图7-44 旋转法吊装柱斜向布置方法三(柱脚与柱基两点共弧)
　　2) 柱的纵向布置
　　当柱采用滑行法吊装时，可以纵向布置，见图7-45。若柱长小于12 m，为节约模板及施工场地，两柱可以叠浇，排成一行；若柱长大于12 m，则需排成两行叠浇。起重机宜停在两柱基的中间，每停机一次可吊装2根柱子。柱的吊点应考虑安排在以起重半径R为半径的圆弧上。
　　
图7-45 柱纵向布置
　　柱叠浇时应注意采取隔离措施，防止两柱粘结。上层柱由于不能绑扎，预制时要加设吊环。
　　2．预制阶段屋架的平面布置
　　为节省施工场地，屋架一般安排在跨内平卧叠浇预制，每叠3～4榀。
　　屋架的布置方式有三种：斜向布置、正反斜向布置及正反纵向布置，见图7-46、图7-47。
　　
图7-46 屋架布置方式
　　
　　
图7-47 屋架的纵向布置
　　在上述三种布置形式中，应优先考虑采用斜向布置方式，因为它便于屋架的扶直就位。只有当场地受限制时，才考虑采用其他两种形式。
　　若为预应力混凝土屋架，在屋架一端或两端需留出抽管及穿筋所必需的长度。其预留长度：若屋架采用钢管抽芯法预留孔道，当一端抽管时需留出的长度为屋架全长另加抽管时所需工作场地3 m；当两端抽管时需留出的长度为二分之一屋架长度另加抽管时所需工作场地3 m；若屋架采用胶管抽芯法预留孔道，则屋架两端的预留长度可以适当减少。
　　每两垛屋架之间的间隙，可取1 m左右，以便支模板及浇筑混凝土用。屋架之间互相搭接的长度视场地大小及需要而定。
　　在布置屋架的预制位置时，还应考虑到屋架扶直就位要求及屋架扶直的先后次序，先扶直者放在上面(层)。对屋架两端间的朝向也要注意，要符合屋架吊装时对朝向的要求。对屋架上预埋铁件的位置也要特别注意，不要搞错，以免影响结构吊装工作。
　　3．预制阶段吊车梁的平面布置
　　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，也可插在柱子的空档中预制。如具有运输条件，也可另行在场外集中布置预制。
　　4．吊装阶段构件的就位布置及运输堆放
　　由于柱在预制阶段即已按吊装阶段的就位要求进行布置，当预制柱的混凝土强度达到吊装所需要求的强度后，即可先行吊装，以便空出场地供布置其他构件，故吊装阶段的就位布置一般是指柱已吊装完毕，其他构件如屋架的扶直就位、吊车梁和屋面板的运输就位等。
　　1) 屋架的扶直就位
　　屋架扶直后应立即进行就位。按就位的位置不同，可分为同侧就位和异侧就位两种。
同侧就位时，屋架的预制位置与就位位置均在起重机开行路线的同一侧。异侧就位时，需将屋架由预制的一边转至起重机开行路线的另一边就位。此时，屋架两端的朝向已有变动。因此，在预制屋架时，对屋架就位的位置应事先加以考虑，以便确定屋架两端的朝向及预埋件的位置等问题。
　　常用的屋架就位的方式有两种：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。
　　屋架斜向就位在吊装时跑车不多，节省吊装时间，但屋架支点过多，支垫木、加固支撑也多。屋架靠柱边斜向就位可按下述作图方法确定其就位位置：
　　① 确定起重机吊装屋架时的开行路线及停机位置。
　　起重机吊装屋架时一般沿跨中开行，也可根据吊装需要稍偏于跨度的一边开行，在图上画出开行路线。然后以拟吊装的某轴线(例如②轴线)的屋架中点M2为圆心，以所选择吊装屋架的起重半径R为半径画弧交于开行路线于O2，O2即为吊②轴线屋架的停机位置。
　　② 确定屋架就位的范围。
　　屋架一般靠柱边就位，但屋架离开柱边的净距不小于200 mm，并可利用柱作为屋架的临时支撑，这样，可定出屋架就位的外边线P～P。另外，起重机在吊装屋架及屋面板时需要回转，若起重机尾部至回转中心的距离为A，则在距起重机开行路线A + 0.5 m的范围内也不宜布置屋架及其他构件，以此画出虚线Q～Q，在P～P及Q～Q两虚线的范围内可布置屋架就位。但屋架就位宽度不一定需要这样大，应根据实际需要定出屋架就位的宽度P～Q。
　　③ 确定屋架的就位位置。
　　当根据需要定出屋架实际就位宽度P～Q后，在图上画出P～P与Q～Q的中线H～H，屋架就位后之中点均应在此H～H线上。因此，以吊②轴线屋架的停机点O2为圆心，以吊屋架的起重半径R为半径，画弧交H～H线于G点，则G点即为②轴线屋架就位之中点。再以G点为圆心，以屋架跨度的一半为半径，画弧交P及Q两虚线于E、F两点，连E、F即为②轴线屋架就位的位置。其他屋架的就位位置均平行此屋架，端点相距6 m(即柱距)。①轴线屋架由于已安装了抗风柱，需要后退至②轴线屋架就位位置附近就位，如图7-48所示。
　　
图7-48 屋架斜向就位布置图
　　(2) 屋架的成组纵向就位。
　　纵向就位在就位时方便，支点用道木比斜向就位减少，但吊装时部分屋架要负荷行驶一段距离，故吊装费时，且要求道路平整。
　　屋架的成组纵向就位，一般以4～5榀为一组，靠柱边顺轴线纵向就位。屋架与柱之间、屋架与屋架之间的净距不小于200 mm，相互之间用铁丝及支撑拉紧撑牢。每组屋架之间应留3 m左右的间距作为横向通道，应避免在已吊装好的屋架下面去绑扎吊装屋架，屋架起吊时应注意不要与已吊装的屋架相碰。因此，布置屋架时，每组屋架的就位中心线可大致安排在该组屋架倒数第二榀吊装轴线之后约2 m处，如图7-49所示。
　　
图7-49 屋架纵向成组就位布置图
　　2) 吊车梁、连系梁、屋面板的运输、堆放与就位
　　单层工业厂房除了柱和屋架一般在施工现场制作外，其他构件，如吊车梁、连系梁、屋面板等，均在预制厂或附近的露天预制场所制作，然后运至工地吊装。
　　构件运至现场后，应按施工组织设计所规定的位置，按编号及构件吊装顺序进行就位或集中堆放。吊车梁、连系梁的就位位置，一般在其吊装位置的柱列附近，跨内跨外均可，有时也可不用就位，而从运输车辆上直接吊至牛腿上。
　　屋面板的就位位置可布置在跨内或跨外，主要根据起重机吊装屋面板时所需的起重半径而定。当屋面板在跨内就位时，大约应向后退3～4个节间开始堆放；当屋面板在跨外就位时，应向后退1～2个节间开始堆放。
　　若吊车梁、屋面板等构件在吊装时已集中堆放在吊装现场附近，也可不用就位，而采用随吊随运的办法。

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