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建 筑 施 工 技 术
高等职业教育土建类专业规划教材
机 械 工 业 出 版 社
CHINA MACHINE PRESS
谢扬敬　黄明树 主编
结构吊装工程
07
1
起重设备
2
索具设备
3
单层工业厂房结构安装
4
多层装配式框架结构安装
机 械 工 业 出 版 社
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第七章　结构吊装工程
传动系
转向系
第一节 起重设备
建筑工程常用多种类型的起重设备完成垂直运输任务,每种起重设备各具有自身的特点和适用条件(表7-1)。因此在综合考虑各种相关因素的基础上,选用适合工程条件的起重设备是工程技术人员在结构安装工程施工中面临的首要课题。
一、吊装机械的选择
1.吊装机械的选择依据
1) 起重机械的技术性能(起重量、起重臂杆长、起重高度、回转半径、行走方式等)与适用范围。
2) 建(构)筑物的特征(平面形状与尺寸、安装高度、结构性质与特点等)与各类构件的特点(单件最大重量、数量、外形尺寸、吊装要求)。
3) 吊装方法与吊装工艺。
4) 吊装工程量的大小与工程进度要求。
5) 施工现场条件[道路、地形、地质、地下水位、作业面、邻近建(构)筑物、障碍物等]。
6) 设备的供应能力与施工技术力量。
7) 多种吊装方案的技术经济分析。
第七章　结构吊装工程
第七章　结构吊装工程
2.吊装机械的选择原则
1) 保证构件的吊装安全并满足质量要求。
2) 现场条件能充分发挥起重机械的技术性能。
3) 能按期完成吊装工程量,满足工程进度要求。
4) 起重能力与吊装构件的特点相适应,经济效益明显。
3.吊装机械的选型
1) 在缺乏起重设备或吊装工作量不大、厂房不高时,可考虑采用独脚桅杆、人字桅杆、悬臂桅杆及回转式桅杆(桅杆式起重机)等进行吊装。单层钢结构厂房进行综合吊装时应优先考虑采用回转式桅杆,重型厂房也可采用塔桅式起重机进行吊装。
第七章　结构吊装工程
2) 对其他起重机械,则多按履带式、轮胎式、汽车式、塔式的顺序选用。
3) 对高度不大的中、小型厂房,应先考虑使用起重量大、全回转、可移动的履带式起重机和轮胎式起重机吊装其主体结构。
4) 对高度和跨度较大、构件较重的大型工业厂房,宜采用履带式起重机和汽车式起重机吊装其主体结构。
5) 对高度与跨度都很大的重型工业厂房的吊装,宜选用塔式起重机吊装其主体结构。
6) 对厂房大型构件,宜采用重型塔式起重机和塔桅式起重机进行吊装。
第七章　结构吊装工程
4.起重机臂杆长度的选择与起重机数量的确定
1) 起重机臂杆的长度取决于屋架与天窗架的吊装高度,屋面构件与柱、梁吊装应分别选用长短不同的臂杆。
2) 狭窄地段的厂房,宜采用双机吊装其屋面结构;敞开式施工的厂房可在设备基础上铺设枕木垫道后采用单机吊装。
第七章　结构吊装工程
二、井架
作为砌体结构最常用的垂直运输设施的井架,多用钢管、型钢加工定型制作或门架拼装而成(图7-1、图7-2)。井架以地面卷扬机为动力,提升施工所用物料,其设计与制作应符合施工需要和安全要求。井架底部用M10以上的螺栓与混凝土墩基固定,架身固定采用缆风绳牵引或附墙拉结两种形式。缆风绳的地锚,一般宜采用水平式地锚;当土质坚实,地锚受力小于15kN时,也可选用桩式地锚。架体顶部的自由高度不得大于6 m。井架具有拼装简单、起动灵活、经济实用、运输可靠等优点,颇受工程界的青睐。
第七章　结构吊装工程
根据运输需要,井架有单孔、双孔和多孔之分。孔内设有吊盘或混凝土料斗(最高可运至50m高度),上部架身附有拔杆,可同时垂直运送多种材料。其拔杆的起重高度可达10m,起重量为0.5~1.0t,回转半径为2.5~5.0m。井架适用于低层砖混结构的民用建筑。
图7-2　门架式井架
第七章　结构吊装工程
图7-2　门架式井架
第七章　结构吊装工程
三、龙门架
龙门架是由两根立柱、一根天梁和一根地梁构成的门式架,其上配置天轮、地轮、导轨、吊盘、安全装置、起重索和缆风绳(图7-3)。立柱一般用圆钢、角钢或钢管焊接而成,立柱每隔4~6 m设置用钢板或角钢制作的横隔板,且每个标准节不得少于两道。因立柱的稳定性和刚度较小,需拉设缆风绳,并用拉杆与墙体或脚手架相连接。天梁一般选用两根槽钢制作而成,其主要作用是支承顶端滑轮。
龙门架以地面卷扬机为动力,沿导轨作垂直运行,额定起重量在2 t以下。吊篮的导靴可分为滚轮式和滑动式两种。由于防护需要,吊篮应设置顶板、底板和安全挡板(或挡网)。
第七章　结构吊装工程
提升机:提升机的架体与各楼层通道相接的开口处,应采取相应的加强措施。按提升高度不同,30 m以下称为低架式提升机,31~150 m称为高架式提升机。低架式提升机运用较普遍,其起重高度为15~30 m,起重量为0.6~1.2t,主要用于中小工程或低层建筑的新建、整修及拆除等。提升机的优点在于构造简单、装拆方便。
图7-3　龙门架的基本构造
第七章　结构吊装工程
四、建筑施工外用电梯
建筑施工外用电梯由升降架、提笼、驱动机组、紧急制动器、程控电气部分等组成。位于驱动机组下面的紧急制动器、装在提笼底部中央的称重传感器和提笼,其运行(升降与停止)均由程控电气部分控制。就建筑施工电梯的结构而言,它是一种在附着于建(构)筑物外墙或结构部位上的井架的外侧,安装上可沿齿条式轨道升降的吊笼。按井架在单侧或双侧布置吊笼,外用电梯又分为单笼式外用施工电梯(图7-4)或双笼式外用施工电梯(图7-5)。
第七章　结构吊装工程
这种施工外用电梯运行平稳,安全可靠,工作效率高,专供高层建筑施工中人和货物的垂直运输。梯笼载重量达1.0~1.2t,可载12~15人,电梯架设高度可达100m以上。
图7-4　单笼式外用施工电梯 图7-5　双笼式外用施工电梯
第七章　结构吊装工程
　五、履带式起重机
履带式起重机由行走装置(链式履带)、回转装置(底盘与转盘)、机身(卷扬机、动力装置、操纵装置)和工作装置(起重臂)等组成。
按操纵装置划分,履带式起重机主要包括机械式(QU)、液压式(QUY)、电动式(QUD)等形式。
格构式起重臂由角钢焊接而成,其下端铰接在机身之前,可随机身回转。起重臂可分节接长,臂上设有可供起重和变幅的两套滑轮组,钢丝绳通过起重臂顶端滑轮连到机身内的卷扬机上。若变换起重臂上端的工作装置,可将履带式起重机改装成单斗挖土机或夯土机。
第七章　结构吊装工程
履带式起重机的优点:一是因为履带对地面压力小,可在松软、泥泞的地面上作业,能在平实地面上负荷运行;二是操纵灵活,可回转360°工作,适宜在崎岖不平的场地行驶。
履带式起重机的缺点:一是稳定性较差,不宜超负荷吊装;二是行驶速度慢且履带易损坏路面,故工地转移时需用平板车拖运。
图7-6　履带式起重机外形
第七章　结构吊装工程
1.履带式起重机技术性能
履带式起重机的主要技术性能包括三个参数:起重量Q、起重半径R及起重高度H。其中,起重量Q指起重机安全工作所允许的最大起重物的重量;起重半径R指起重机回转轴线至吊钩中心的水平距离;起重高度H指起重吊钩中心至停机地面的垂直距离。
起重量Q、起重半径R、起重高度H这三个参数之间存在相互制约的关系,其数值的变化取决于起重臂的长度L及其仰角α的大小。每一种型号的起重机都有几种臂长,当臂长L一定时,随起重臂仰角α的增大,起重量Q和起重高度H增大,则起重半径R减小。当起重臂仰角α一定时,随着起重臂长L增加,起重半径R及起重高度H会加大,但起重量Q则随之减小。
第七章　结构吊装工程
　　2.履带式起重机的稳定性验算
当履带式起重机超载吊装时或因施工需要而接长起重臂时,为保证起重机在吊装过程不发生倾覆事故,需进行整个机身在作业状态下的稳定性验算。若验算结果不能满足要求,则应采取增加配重等措施解决。
如图7-7所示为履带式起重机侧身起吊(起重臂与行驶方向垂直)的情况,此时起重机的稳定性最差。通常以履带中心点为倾覆中心,验算起重机的稳定性。
第七章　结构吊装工程
1) 仅考虑吊装荷载而不考虑附加荷载时,起重机的稳定性应满足
K1==≥1.4(7-1)
2) 考虑吊装荷载及所有附加荷载时,起重机的稳定性应满足
K2=≥1.15(7-2)
图7-7　履带式起重机的稳定性验算
第七章　结构吊装工程
在式(7-1)与式(7-2)中,K1、K2为稳定性安全系数。为计算方便,倾覆力矩取由吊重一项所产生的倾覆力矩;而稳定力矩则取全部稳定力矩与其他倾覆力矩之差。在施工现场中,为计算简单,常采用Kl验算。
式中　　G0——平衡重(由于机身长,行驶时的转弯半径较大);
G1——机身可转动部分的重量:
G2——机身不转动部分的重量;
G3——起重臂重量(起重臂接长时,为接长后重量);
Q——吊装荷载(构件及索具重量);
第七章　结构吊装工程
q——起重滑轮组及吊钩重量;
L1——G1重心至A点的距离;
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;
MF——风载引起的倾覆力矩。
第七章　结构吊装工程
一般在6级风以上时,不进行高处作业;6级风以下时,臂长L<25m可不考虑MF。MF可按下式计算
MF=W1h1+W2h2+W3h3(7-2a)
式中　W1、W2、W3——作用于相应部位的风荷载;
MG——构件下降时制动惯性力引起的倾覆力矩,可按下式计算
MG=PG(R-L2)= Qv(7-2b)
PG——惯性力;
第七章　结构吊装工程
g——重力加速度(9.8m/s2);
t——从吊钩下降速度v变到0所需的制动时间,取1s;
ML——起重机回转时的离心力引起的倾覆力矩,可按下式计算 ML=PLh3=(7-2c)
PL——离心力;
n——起重机回转速度,取1r/min;
h——所吊构件于最低位置时,其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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3.履带式起重机起重臂接长的计算
当起重机的起重高度或工作半径难以满足构件安装要求时,可将起重臂接长,但前提条件应足以保证起重臂的强度和工作稳定性。
图7-8　接长起重臂受力
第七章　结构吊装工程
　六、汽车式起重机
汽车式起重机是将起重机构安装于载货汽车上或专用汽车底盘上的一种全回转自行式起重机(图7-9),其行驶驾驶室与起重操纵室是分开作业的。汽车式起重机起重臂的构造形式分为桁架臂和伸缩臂两种。
图7-9　QY16型汽车式起重机
第七章　结构吊装工程
汽车式起重机的优点是转移迅速,对路面破坏性小,尤其适用于流动性强、吊运地点多变的场合进行构件装卸和单层工业厂房的结构吊装。
汽车式起重机的缺点有:安装作业时稳定性差,吊重时需使用可伸缩支腿;不能负荷行驶;因机身较长,故转弯半径较大。 汽车式起重机的主要技术性能有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起重高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。
目前,常用的汽车式起重机有QY8、QY12、QY16D、QY20、QY35K、QUY200、德国产L—3000B、日本产加藤NK—750等型号。
第七章　结构吊装工程
七、轮胎式起重机
轮胎式起重机是将起重机构安装在由加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转起重机(图7-10),其上部构造与履带式起重机相似;在两侧共设有4个可伸缩的支腿,以保持吊装较重构件时机身稳定(但在平坦地面上吊装小重量构件则无须使用支腿,且能负荷低速行驶)。
图7-10　轮胎式起重机
第七章　结构吊装工程
轮胎式起重机多用于构件装卸和一般工业厂房结构吊装,常用的型号有QL3—16、QL3—25、QL3—35、QL3—40等。
与汽车式起重机相比,其优点有:轮距较宽,稳定性好,可在360°范围内工作,车身短,转弯半径小;其缺点有:对行驶路面要求较高,车速较慢,只适合在坚实平坦的地面上作业。轮胎式起重机的主要技术性能有:额定起重量、整机质量、最大起重高度、最小回转半径、起升速度等。
第七章　结构吊装工程
八、塔式起重机
塔式起重机的外形特征是塔身挺直,安装在塔身顶部的起重臂与塔身组成Г形。与其他类型的起重机相比,塔式起重机工作空间较大,可回转360°作业,有效高度和工作半径大,并能紧靠在建工程架立。
塔式起重机品种繁多,广泛应用于多层及高层建筑工程施工。
第七章　结构吊装工程
塔式起重机可按其行走机构、起重臂变幅方式、回转方式起重能力而分为多种类型,各种类型塔式起重机的工作特点见表7-5。塔式起重机的基本类型有固定式塔式起重机、轨道式塔式起重机(型号QT)、爬升式塔式起重机(型号QTP)与附着式塔式起重机(型号QTF)。目前,应用最广的塔式起重机有两大类:
1) 单一机型:下回转式塔式起重机、轨道式塔式起重机、快速拆装式塔式起重机。
2) 四用(轨道式、固定式、附着式、爬升式)机型:自升式塔式起重机。
第七章　结构吊装工程
　(一)轨道式塔式起重机
轨道式塔式起重机(又称为自行式塔式起重机)是一种能在直线轨道或L形轨道和U形轨道上负荷行驶的起重机,常用的机型有QT1—2、QT1—6、QT—60/80等型号。
轨道式塔式起重机的主要性能有:吊臂长度、起重幅度、起重量、起升速度及行走速度等。
第七章　结构吊装工程
1.QT1—2型塔式起重机
QT1-2型塔式起重机是一种塔身回转式轻型塔式起重机、主要由塔身、起重臂和底盘组成(图7-11)。这种起重机的塔身可以折叠拖运(图7-12)。QT1—2型塔式起重机的起重力矩为16t m(160kN m),起重量为1~2t(10~20kN),轨距为2.8m,适用于5层以下民用建筑结构的安装和预制构件厂的装卸作业。
图7-11　QT1—2型塔式起重机
第七章　结构吊装工程
2.QT1—6型塔式起重机
QT1—6型塔式起重机是一种中型塔顶旋转式塔式起重机,由底盘、塔身、起重臂、塔顶及平衡臂等组成(图7-13)。塔顶有齿式回转机构,塔顶通过它围绕塔身回转360°。起重机的底座有两种:一种有4个行走轮,只能直线行驶;另一种有8个行走轮,能转弯行驶,内轨半径不小于5m。QT1—6型塔式起重机的最大起重力矩为400kN m,起重量为20~60kN,适用于一般工业与民用建筑的安装和材料仓库的装卸作业。
图7-12　QT1—2型塔式起重机的折叠运输
第七章　结构吊装工程
3.QT—60/80型塔式起重机
QT—60/80型塔式起重机是一种塔顶旋转式塔式起重机,由门架、塔身、塔顶、起重杆与平衡块等组成(图7-14)。起重力矩为60~80t m(600~800kN m),最大起重量为10t(100kN),塔顶可360°水平旋转。这种起重机适用于多层装配式工业与民用建筑结构安装,尤其适合装配式大板房屋施工。
图7-14　QT—60/80型塔式起重机
第七章　结构吊装工程
(二) 爬升式塔式起重机
为解决高层装配式结构施工中起重高度难以适应吊装要求的矛盾,一种安装在建(构)筑物内部(电梯井或特设开间)的结构上、借助液压爬升机构随着建(构)筑物的增高而自行爬升的起重机械应运而生——爬升式塔式起重机。
爬升式塔式起重机是自升式塔式起重机的一种,它安装在高层装配式结构的框架梁上,每吊装1~2层楼的构件后就向上爬升一次,主要用于高层(10层以上)框架结构安装。
爬升式塔式起重机的优点是机身体积小、重量轻、不占施工场地和装拆简便,故适于现场狭窄的高层建筑结构安装或用于超高层建筑(30层以上)施工;缺点是:驾驶员作业时一般不能看到起吊全过程,需靠信号指挥,施工结束后拆卸复杂,一般需设辅助起重机拆卸。
第七章　结构吊装工程
爬升式塔式起重机由底座、套架、塔身、塔顶、行车式起重臂与平衡臂等部分组成。起重机的型号有:QT5—4/40型、QT3—4型、QTP—60型及用原有2~6t(20~60kN)塔式起重机改装的爬升式塔式起重机。
QT5—4/40型塔式起重机的底座及套架上均设有可伸出和收回的活动支腿,在吊装构件的过程中及爬升的过程中分别将支腿支承在框架梁上。在每层楼的框架梁上均需埋设地脚螺栓,用以固定活动支腿。QT5—4/40型爬升式塔式起重机的爬升过程分为3个步骤(图7-15):
第七章　结构吊装工程
图7-15　QT5—4/40型爬升式塔式起重机的爬升过程
a) 准备状态　b) 提升状态　c) 提升起重机
第七章　结构吊装工程
1) 将起重小车回至最小幅度,下降吊钩,使起重钢丝绳绕过回转支承上支座的导向滑轮,穿过走台的方洞,用吊钩吊住套架的提环(图7-15a)。
2) 放松固定套架的地脚螺栓,将活动支腿收进套架梁内,提升套架至两层楼高度,摇出套架活动支腿,用地脚螺栓固定,松开吊钩(图7-15b)。
3) 松开底座地脚螺栓,收回活动支腿,开动爬升机构将起重机提升两层楼高度,摇出底座活动支腿,并用地脚螺栓固定(图7-15c)。
第七章　结构吊装工程
(三)附着式塔式起重机
附着式塔式起重机是一种固定在建(构)筑物近旁的混凝土基础上的起重机械,它可借助液压顶升系统随着建(构)筑物的增高而自行向上加节增高(图7-16)。为了减小塔身的计算长度,每隔20m左右用锚固装置将塔身与建(构)筑物相连接。对置于软土地基上的混凝土基础,其下部必要时应设置桩。附着式塔式起重机宜用于高层建筑施工。
第七章　结构吊装工程
附着式塔式起重机多为小车变幅,因起重机械在结构近旁,故驾驶员能看到吊装的全过程,自身的安装与拆卸不妨碍施工过程。
附着式塔式起重机的型号有:QT4—10型、QT1—4型、ZT—1200型与ZT—100型等。QT4—10型起重机每顶升一次可升高2.5m,常用的起重臂长为30m,此时最大起重力矩为1600kN m, 起重量为5~10t,起重半径为 3~30m,起重高度为160m。
QT4—10型附着式塔式起重机的液压顶升系统主要包括顶升套架、长行程液压千斤顶、支承座、顶升横梁及定位销等。液压千斤顶的缸体装在塔式起重机上部结构的底端承座上,活塞杆通过顶升横梁(扁担梁)支承在塔身顶部。QT4—10型附着式塔式起重机的顶升过程分以下5步进行(图7-17):
第七章　结构吊装工程
图7-17　附着式塔式起重机的顶升过程
a)准备状态　b)顶升塔顶　c)推入标准节
d)安装标准节　e)塔顶和塔身联成整体
第七章　结构吊装工程
1) 准备状态:将标准节吊到摆渡小车上,并将过渡节与塔身标准节相联的螺栓松开,准备顶升(图7-17a)。
2) 顶升塔顶:开动液压千斤顶,将塔式起重机上部结构(包括顶升套架)向上顶升到超过一个标准节的高度,然后用定位销将套架固定。此时,塔式起重机上部结构的重量就通过定位销传递到塔身(图7-17b)。
3) 推入标准节:液压千斤顶回缩形成引进空间,此时将装有标准节的摆渡小车开到引进空间内(图7-17c)。
4) 安装标准节:利用液压千斤顶稍微提起标准节,退出摆渡小车,然后将标准节平稳地落在下面的塔身上,并用螺栓加以联接(图7-17d)。
5) 将塔顶和塔身联成整体:拔出定位销,下降过渡节,使其与已接高的塔身联成整体(图7-17e)。如一次要接高若干节塔身标准节时,则可重复以上工序。
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(四)塔式起重机的安装与拆移
1.塔式起重机的安装
塔式起重机的安装方法主要有3种:整体自立法、旋转起扳法、逐节立装法。
(1) 整体自立法
　 这是一种由自身设备完成安装作业的方法,适用于中小型下回转整体快速拆装式塔式起重机。
以QT1—2轨道式塔式起重机为例,其安装分5步进行(图7-18):
第七章　结构吊装工程
图7-18　QT1—2塔式起重机整体自立法安装步骤
1—拖运牵引杆　2—起重机行走架　3—前行走轮
4—前拖行轮　5—后拖行轮　6—起重机变幅滑车组
第七章　结构吊装工程
1) 塔式起重机牵引至轨道处,拆除拖运牵引杆1,并支起滑轮架与导轮架(图7-18a)。
2) 开动变幅卷扬机,起重机行走架2缓慢倾斜,前行走轮3缓慢降落至轨道,将前拖行轮4拆下后移出轨道(图7-18b)。
3) 松开变幅卷扬机的制动器,让后拖行轮5缓慢降落至轨道,使用夹轨钳夹紧轨道(图7-18c)。
4) 开动变幅卷扬机,塔身立起(图7-18d),用销钉将塔身与回转平台相连后用两个千斤顶支紧(图7-18e)。
5) 将起重臂与塔身间的连接杆拆开,再开动变幅卷扬机将起重臂升至水平状态(图7-18f)。
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(2) 旋转起扳法
　该方法是利用起重机的自身起升机构使塔身旋转直立,但需利用汽车式起重机辅助组装。现以QT60/80轨道式塔式起重机为例,其安装分为8步进行(图7-19):
图7-19　QT60/80塔式起重机旋转起扳法安装步骤
第七章　结构吊装工程
1) 铺设轨道并埋设起扳塔身的地锚。
2) 在轨道上依次安装行走台车、门架和压重。
3) 将组装后的塔身安置在起扳起始位置,再将其下端与门架的铰耳相连(图7-19a)。
4) 将起重臂组装并安装就位,将变幅拉杆装于臂头,臂下端通过拉索与地锚相连。
5) 将起扳塔身的滑车组穿绕于塔身和起重臂之间,再将缆风绳设置于塔顶和50kN地锚、起重臂顶端和150kN地锚之间(图7-19b);
第七章　结构吊装工程
6) 开动卷扬机,先将起重臂提升至45°~60°仰角后用缆风绳收紧固定,再将塔身拉至直立就位(图7-19c)。
7) 开动起重卷扬机,将平衡臂与塔帽相连,用拉绳固定后装上平衡重。
8) 提升起重臂,穿绕变幅钢丝绳并安装就位。
第七章　结构吊装工程
(3)逐节立装法
1) 利用辅助起重机将塔身中间节之外的全部塔式起重机部件立装于安装位置。
2) 利用塔式起重机的自升装置安装塔身中间节。
2.塔式起重机的拆除与转移
1)塔式起重机解体与降下的程序与其安装时相反,而方法却与其安装时相似。
2)塔式起重机可采用解体后运输或整体拖运两种方式进行转移。
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传动系
转向系
第二节 索具设备
　一、卷扬机
在建筑施工中常用的电动卷扬机有快速(JJK型)和慢速(JJM型)两种。快速电动卷扬机主要用于垂直运输、水平运输和打桩作业;慢速电动卷扬机主要用于结构吊装、钢筋冷拉和预应力钢筋张拉作业。卷扬机的主要技术参数为:卷筒牵引力、卷筒绳容量和钢丝绳速度。常用的电动卷扬机的牵引能力一般为10~100kN(1~10t)。
第七章　结构吊装工程
1.卷扬机的固定
为防止工作时产生滑移或倾覆,卷扬机在使用时必须用地锚进行可靠固定。根据牵引力的大小,固定卷扬机的方法有4种:螺栓固定法、水平(横木)固定法、立桩固定法和压重固定法(图7-25)。
图7-25　卷扬机的固定方法
a)螺栓固定　b)水平(横木)固定　c)立桩固定　d)压重固定
1—卷扬机　2—地脚螺栓　3—横木　4—拉索
5—木桩　6—压重　7—压板
第七章　结构吊装工程
2.卷扬机的安装与使用
1) 卷扬机的安装位置一般应选择在地基坚实、地势稍高处,以防止积水并保持卷扬机稳定。为便于机械操作人员观察起吊情况,卷扬机与构件起吊点的间距应大于起吊高度。
2) 卷扬机卷筒中心应与前面第一个导向滑车中心线相垂直,两者间距L应大于卷筒宽度的20倍(即L>20b)。当绳索绕到卷筒两边时,倾斜角α不得超过1.5°,以减小钢丝绳与导向滑车的滑轮槽边缘的摩擦(图7-26)
3) 防止卷扬机在使用过程中滑动或倾覆,常用锚桩阻滑、重物压稳(图7-27)等方法固定卷扬机。
第七章　结构吊装工程
图7-26　卷扬机卷筒中心倾斜角α的控制
图7-27　卷扬机的防滑防倾固定
第七章　结构吊装工程
二、滑轮及滑轮组
(一) 滑轮
滑轮分为动滑轮与定滑轮两种,前者可以省力;后者可以改变力的方向(滑轮的这些特性,使其成为起重机械必备的重要组成部分)。若按滑轮数划分,有单门(一个滑轮)滑轮、双门(两个滑轮)滑轮和多门滑轮之分;若按轴承类型划分,又有滑动(轴瓦)轴承与滚动轴承之别。
第七章　结构吊装工程
1.组成与构造
滑轮是由吊钩、拉杆、轴、滑轮、夹板、链环、吊环和吊梁等组成,其构造如图7-28所示。
2.允许荷载
滑轮的允许荷载是根据滑轮和轴的直径确定的。在吊装前,可按滑轮上的标定值选用,同时还应考虑滑轮直径与钢丝绳直径的比例相符。
图7-28　滑轮
第七章　结构吊装工程
决定滑轮允许荷载时必须意识到两点:
1)双门滑轮的允许荷载为同直径单门滑轮允许荷载的两倍,三门滑轮为单门滑轮的三倍,其余类推。同样,多门滑轮的允许荷载就是它的各滑轮允许荷载的总和。
2)单门滑轮所受的拉力,一般等于引出绳拉力的两倍(不考虑摩阻力),但作为导向滑轮时,随钢丝绳与滑轮拉杆的夹角α不同,滑轮所受的拉力P也随之变化。
第七章　结构吊装工程
根据导向滑轮的受力简图
(图7-29)可得
P=2Scosα (7-4)
式中　
P——滑轮所承受的拉力;
α——钢丝绳与滑轮拉杆的夹角;
S——滑轮引出绳(跑头)的拉力
图7-29　导向滑轮的受力
第七章　结构吊装工程
(二)滑轮组
滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮,以及绕过它们的绳索 (钢丝绳)组成的简单起重工具,它既省力又能改变力的方向。
第七章　结构吊装工程
1.种类
滑轮组根据引出绳引出的方向不同,可分以下几种:
1) 引出绳自动滑轮引出,用力方向与重物的移动方向一致,如图7-30a所示。
2) 引出绳自定滑轮引出,用力方向与重物的移动方向相反,如图7-30b所示。
3) 双联滑轮组多用于门数较多的滑轮,有两根引出绳,其优点是速度快,滑轮受力比较均匀,避免发生自锁现象,如图7-30c所示。
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2.滑轮组的计算
图7-31　引出绳所需拉力S 的计算
a)引出绳自定滑轮引出　b)引出绳自动滑轮引出 c)有导向轮的滑车组
第七章　结构吊装工程
(1) 理论绳索拉力的计算
　
在滑轮组起重时的省力情况,由穿绕动滑轮的绳子根数所确定,根数越多则越省力。通俗的说法是,穿绕动滑轮绳子的根数为“几”则称为“走几”,如图7-31所示的滑轮组是“走4”。若不计滑轮摩阻力,当滑轮组中穿绕动滑轮的绳子为n根时,起吊物的重量Q由n根绳子负担,理论上讲每根绳的拉力则为Q/n。
第七章　结构吊装工程
无论自动滑轮或定滑轮引出,凡由滑轮组引出的绳头,均称为“跑头”,故当不考虑滑轮的摩阻力时,由动滑轮引出的绳索拉力S(图7-31b)为
S= (7-5)
此时,穿绕动滑轮的绳数n即为工作线数。
值得注意的是,如引出绳自定滑轮引出(图7-31a),则工作线数等于滑轮组的滑轮总数N,此时若不考虑滑轮的摩阻力,则引出绳所需拉力S为
S=(7-6)
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(2) 实际绳索拉力的计算
1) 无导向轮时。
实际操作时一般需要考虑摩阻力对滑轮组的影响,故实用的拉力计算公式为
S=kQ(7-7)
式中　S——跑头拉力(kN);
k——滑轮组省力系数(<1)。
在结构安装时, 跑头一般从定滑轮引出(图7-31a);在钢筋冷拉时,跑头一般从动滑轮引出(图7-31b),起重机用滑轮一般为青铜轴套滑轮,其滑轮组省力系数可查表7-7。
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　2)有导向轮时。起重滑车组通向卷扬机时,需增设一定数量的导向滑轮(图7-31c)。受摩阻力影响,钢丝绳每经过一个导向滑轮就增加一定的拉力。当跑头从导向滑轮引出时,绳端拉力S0为
S0= (7-8)
式中　S0——卷扬机的拉力;
k——滑轮组省力系数(<1);
Q——起吊物的重量;
η——导向滑轮的效率,取0.96;
m——导向滑轮的个数。
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三、钢丝绳
吊装用钢丝绳具有高强度、耐摩擦和韧性好等优点,但其遭磨损后表面产生明显的毛刺,这是事故发生前的征兆,毛刺较多时必须及时更换。
1.构造与种类
(1) 钢丝绳的构造
　结构安装工程使用的钢丝绳一般由1股绳芯(一般为麻芯) 和6股钢丝捻成,每个钢丝绳股又由若干根高强度钢丝(直径为0.4~4.0mm,抗拉强度为1400MPa、1550MPa、1700MPa、1850MPa、2000MPa)捻成(图7-32)。吊装工作中常用6股19丝,6股37丝和6股61丝等几种规格的钢丝绳。
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(2) 钢丝绳的种类
　钢丝绳按钢丝和钢丝绳股的搓捻方向可分为反捻绳和顺捻绳两类:
1) 反捻绳。
每股钢丝的搓捻方向与钢丝股的搓捻方向相反(图7-33a),因其坚实、紧密、强度高,吊重时不产生扭结旋转,故在吊装工程中普遍采用。
2) 顺捻绳。
每股钢丝的搓捻方向与钢丝股的搓捻方向相同(图7-33b),其特点是柔软、平整、耐磨,但容易松散和扭结卷曲,一般在拖拉或牵引装置中使用。
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图7-32　普通钢丝绳的截面
1—钢丝　2—由钢丝绕成的绳股　3—绳芯
图7-33　钢丝绳的捻法
a) 反捻绳　b) 顺捻绳
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2.钢丝绳的拉力计算
(1) 钢丝绳的破断拉力　钢丝绳的破断拉力与钢丝绳的直径、构造与钢丝的极限强度等因素有关,计算公式为
Pm=φσn (7-9)
式中　Pm——钢丝绳的破断拉力(N);
d——钢丝直径(mm);
n——钢丝绳的钢丝总根数;
σ——钢丝的抗拉强度(MPa);
φ——考虑钢丝之间受力不均匀系数:
6×19+1的钢丝绳φ=0.85;
6×37+1的钢丝绳φ=0.82;
6×61+1的钢丝绳φ=0.79。
除了用公式计算外,三种规格的钢丝绳的破断拉力Pm,也可在相关书籍中直接查表得到。
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(2) 钢丝绳的允许拉力
[Sg]≤, 即[Sg] ≤(7-10)
式中　[Sg]——钢丝绳的允许拉力(kN);
Pm——钢丝绳的破断拉力(kN);
Pg——钢丝绳的破断拉力总和(kN);
α——钢丝绳的破断拉力换算系数:
6×19+1时α=0.85;
6×37+1时α=0.82;
6×61+1时α=0.80;
K——钢丝绳的安全系数,查表7-8。
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例7-1　用一根直径为24mm,钢丝强度为1550MPa的6×37+1钢丝绳作为吊索,它的允许拉力为多大
【解】　查表得Pm=326500N,从表7-8中查得钢丝绳的安全系数K=8,
则 [Sg]===0.82×326500/8=33466N
如果用的是旧钢丝绳,则求得的允许拉力应根据绳的新旧程度乘以 0.4~0.75的系数之后方可使用。
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3.钢丝绳的安全检查和使用注意事项
(1) 钢丝绳的安全检查　钢丝绳在使用过程中若发生断丝、腐蚀和磨损现象,则警示其承载能力有所降低。经检查若存在下列情况之一的,钢丝绳应予以报废:
1) 钢丝绳磨损或锈蚀达其直径的40%以上。
2) 钢丝绳整股破断。
3) 使用时断丝数目增加迅速。
4) 钢丝绳的每一节距范围内,断丝根数不允许超过规定值。一个节距指某一股钢丝搓绕绳一周的长度,约为8倍钢丝绳直径(图7-34)。量取钢丝绳直径必须采取正确的方法(图7-35)。
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图7-34　钢丝绳节距的量法
1~6—钢丝绳绳股的编号
图7-35　钢丝绳直径的正确量法
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(2) 钢丝绳的使用注意事项
1) 不可超载使用钢丝绳。吊重超载状态下,绳股间会挤出大量的油,应卸载检查。
2) 钢丝绳穿越的滑轮槽直径,应比钢丝绳直径大1~2.5mm。
3) 每工作4个月加注一次润滑油,以减少钢丝绳的磨损和腐蚀。钢丝绳在干燥环境中成卷排列存放,但不得堆压。
4) 若准备使用旧钢丝绳,应进行外观检查。
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　　四、吊具
构件安装常用的吊装工具有:吊索、卡环、花篮螺栓、轧头(卡子)、(吊钩)、横吊梁等。
图7-36　吊索
a)环状吊索　b) 开式吊索
1.吊索(绳套)
作为吊装构件的一种辅助工具,吊索的功能是绑扎构件。
吊索的形态可分为两种(图7-36):环状吊索(又称为万能吊索或闭式吊索)和开式吊索(又称为轻便吊索或8股头吊索)。
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2.卡环
卡环的作用是将吊索与吊索相联,或将吊索与构件吊环相联。卡环由弯环和销子两部分组成。按销子与弯环的连接形式不同,卡环又分为螺栓卡环和活络卡环(图7-37)。活络卡环常用于柱子吊装(图7-37c),其优点在于当柱子就位后,可在地面用绳子拉出销子以解开吊索,无须高处作业。
图7-37　卡环及使用示意
a) 螺栓式卡环
b) 活络卡环
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3.花篮螺栓
利用花篮螺栓的丝杠可以调节钢丝绳的松紧度(图7-38),故它通常用于捆绑需要运输的构件,或在安装校正时控制缆风绳的松紧。
图7-38　花篮螺栓
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4.轧头(卡子)
轧头(卡子)是专门用来连接两根钢丝绳的,故又称为钢丝绳卡扣(图7-39)。
钢丝绳卡扣的连接方法一般采用夹头固定法,具体有骑马式、压板式和拳握式三种钢丝绳夹头形式(图7-40)。其中,以骑马式的连接力最强,压板式次之,拳握式最差,故骑马式应用最广。
图7-39　轧头
图7-40　钢丝绳卡扣的三种形式
第七章　结构吊装工程
使用钢丝绳夹头应注意以下几点:
1) 夹头U形环的内侧净距应比钢丝绳直径稍大(1~3mm)便可,过大则卡扣连接不紧密。
2) 上夹头时应拧紧螺栓,直至钢丝绳被压扁1/3~1/4直径即可。当钢丝绳受力后,需再次拧紧夹头螺栓以保证接头牢靠。
3) 一顺排列的夹头,其U形部分只与绳头接触,不能反扣与主绳接触(图7-41a)。否则,被压扁后的主绳一旦受力极易断丝。
4) 在最后一个夹头前端约0.5m范围处留设一个安全弯(图7-41b), 以便检查接头的牢靠程度并及时发现钢丝绳是否滑移。若安全弯消失,应立即采取防滑移的紧固措施。
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图7-41　U形钢丝绳夹头的牢靠连接方法
a)钢丝绳夹头的安装方法　b)留安全弯的方法
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5.吊钩
图7-42　吊钩的形式
a ) 单钩　b) 双钩
吊钩分为单钩和双钩两种形式(图7-42)。单钩在吊装施工中使用最为普遍,双钩多用于桥式起重机和塔式起重机上。
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6.横吊梁
横吊梁用金属支杆制作,故又称为“铁扁担”,其作用是保持吊索与水平面的合理夹角(不小于45°),既控制构件所承受的轴向压力不致过大,又控制吊索要占据的空间高度不能过大(即减小吊索高度)。
横吊梁的常用形式有钢板横吊梁(图7-43a)和钢管横吊梁(图7-43b),前者用于直吊法吊装柱,可保持柱的垂直度;后者用于吊装屋架,可减小索具高度。
自行制作的横吊梁,应按钢构件要求进行强度和稳定性验算后方可使用。
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图7-43　横吊梁
a) 钢板横吊梁　b) 钢管横吊梁
1—挂吊钩孔　2—挂卡形孔
机 械 工 业 出 版 社
CHINA MACHINE PRESS
第七章　结构吊装工程
传动系
转向系
第三节 单层工业厂房结构安装
除重型厂房采用钢结构外,单层工业厂房大多采用装配式钢筋混凝土结构(图7-44)。钢混结构厂房的主要承重构件除现浇基础外,其他构件(包括柱、吊车梁、基础梁、屋架、天窗架、屋面板等)均为预制构件。单层工业厂房施工以结构安装工程为主导工种。根据构件尺寸、重量及运输构件的能力,大型预制构件一般在施工现场就地制作;中、小型预制构件采用工厂化生产,再运至现场安装。
第七章　结构吊装工程
图7-44　单层厂房装配式钢筋混凝土骨架及主要构件
第七章　结构吊装工程
单层厂房中,装配式预制构件的联结方式:
柱:厂房中设置牛腿的柱称为牛腿柱,柱底与基础相连,柱顶与屋架焊接相连,柱与屋架组成排架结构。
吊车梁:搁置于柱的牛腿上,并与柱用焊接方式连接。
屋面板:与屋架焊接相连。
单层装配式工业厂房的重要特点:平面尺寸较大,构件规格多,构件的自重和尺寸也较大,结构安装任务艰巨而严格。
第七章　结构吊装工程
一、构件吊装前的准备工作
准备工作包括:场地清理及平整、道路铺设、各种管线敷设、吊具与索具准备、构件进场准备(运输、就位、堆放、拼装与加固、检查、弹线、编号)、基础准备等。
(一) 场地清理与道路铺设
起重机进场之前,应按平面布置图标明起重机的开行路线,清除路障,平整压实路基,对松软地基或回填土进行处理(表面用枕木或厚钢板铺垫),检查道路铺设情况(路况、宽度、转弯半径)。还应准备数量充足的水泵,以便现场及时排水。
第七章　结构吊装工程
(二) 构件的运输和堆放
预制构件吊装前要运送到相应的吊装地点就位。应根据构件特征(类型、重量、外形、尺寸)、运输要求(运输量、运距)及现场条件等选用合适的运输方式,通常采用载货汽车、平板拖车和拖架来运输构件(图7-45)。要控制车速,保证运输构件不受损、不变形、不倾覆,要为吊装工作创造有利条件。
图7-45　构件运输示意
第七章　结构吊装工程
1.柱的运输
长度小于6m的柱一般用汽车运输,较长的柱则用拖车运输。柱在运输车上应按截面高度立放,并采取防止倾倒的稳固措施。一般柱采用两点支承;细长柱若两点支承的抗弯能力尚显不足时可采用平衡梁三点支承(图7-46)。
图7-46　用拖车运输柱子
1—手拉葫芦　2—钢丝绳　3—垫木　4—平衡梁　5—铰　6—稳定柱的支架
第七章　结构吊装工程
2.吊车梁的运输
可采用平运方式运输T形吊车梁及腹板较厚的鱼腹式吊车梁,两个支点分别设在距梁端头1~1.3m处;腹板较薄的鱼腹式吊车梁则采用鱼腹朝上的立运方式,并在预留孔中穿入钢丝将各梁相连后运输(图7-47)。
图7-47　吊车梁的运输
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3.屋架的运输
现场制作的钢筋混凝土屋架,在运输时要考虑其尺寸较大和侧向刚度差的特点。在预制厂制作的钢屋架,要用拖车或特制钢拖架运输。长度小于18m的钢屋架,可在载货汽车上加装运输支架,将屋架装在支架两侧,每车装两榀屋架,屋架与支架间绑牢,并在屋架端头用角钢连系,以防运输过程中因屋架左右摇摆而产生变形(图7-48)。
图7-48　用钢拖架运输大型屋面板和钢屋架
a)大型屋面板运输　b)钢屋架运输
1—钢屋架　2—固定架　3—绑扎绳索
第七章　结构吊装工程
(三)屋架与天窗架的拼装
大跨度屋架和天窗架一般先制作为两个半榀,再到施工现场拼装为一个整体。拼装工作在拼装台上完成,拼装台要坚实牢固、无不均匀沉降、高度适中。构件拼装有立拼和平拼两种方法,平拼构件在吊装前应先临时加固再翻身扶直。
1.钢筋混凝土屋架的立拼装(图7-49)
在构件布置图中吊装前就位的位置上进行拼装,可避免二次搬运。
第七章　结构吊装工程
图7-49　预应力混凝土屋架立拼装
1—砖砌支架　2—方木或钢筋混凝土垫块　3—三角架
4—钢丝　5—木楔　6—屋架块体
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2.钢屋架现场平拼装
钢屋架有平拼和立拼两种拼装方法。跨度小于24m的钢屋架可采用平拼(图7-50),跨度较大的钢屋架则采用立拼。就立拼方法而言,钢屋架与预应力混凝土屋架基本相同。平拼法的步骤:拼装台表面抄平→屋架吊至台面并紧固拼装螺栓→屋架检查与校正(跨距、起拱度)→拧紧螺栓→施焊。钢屋架焊接分两面进行:将钢屋架的一面俯焊好以后,将屋架翻身再次俯焊;当拼装台较高时可在其下方仰焊另一面。
应当强调,由于钢屋架侧向刚度较差,故用杉木杆绑扎加固后方可进行钢屋架翻身、扶直及起吊。
第七章　结构吊装工程
图7-50　平拼装多榀钢屋架
a)平面图　b)立面图
1—钢屋架　2—钢轨(或工字钢)　3—枕木
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3.天窗架的拼装
一般6m跨度的钢筋混凝土天窗架都采取平拼装,但在翻身前必须先进行天窗架的加固(图7-51)。9m跨度的钢筋混凝土天窗架,在翻身时容易变形,故采取立拼装。
(1) 操作工艺
　 铺设支垫→找正→垫平→加固→焊接→另一面焊接。
(2) 施工要点
1) 铺设支垫:清理并平整拼装场地后,按天窗架拼装节点铺设方木(0.1m×0.1m×1.0m),天窗块体平放于支垫上,并用木楔子垫平找正。此工序要求满足两点:一是跨度尺寸准确;二是天窗架垫平处于同一水平面上。
第七章　结构吊装工程
2) 天窗架加固:对垫平找正的天窗架要及时用杉篙加固:天窗架高度在2m以内时加固一道,超过2m时则加固两道。杉篙的梢头直径应大于0.1m,用钢丝绑扎加固,但杉篙的两端头不宜超过天窗架立柱以外0.3m。
3) 焊接:焊接前必须再次检查并校正天窗架的平整度、跨度尺寸和垂直度。施焊一面后,将天窗架翻身再焊接反面。拼装焊接好的天窗架,应吊运到指定位置双面斜撑竖立放置,以防倒塌伤人或损坏构件。
图7-51　6m跨度天窗架平拼装
1—尺杆(测跨距用)
2—垫木　3—天窗架
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(四) 构件进场吊装的前期工作
1.构件的质量检查
在构件吊装之前,有必要对所有构件进行一次全面的质量检查,检查内容包括:
(1) 外观检查
　 包括构件的型号、数量、外形、尺寸;预埋件的位置、尺寸;构件损伤(损坏、变形、裂缝)等。其中,对构件外形尺寸的检查项目有:
图7-52　柱子弹线位置
1—柱中心线　2—地基标高线
3—基础顶面线　4—吊车梁
对位线　5—柱顶中心线
第七章　结构吊装工程
1) 柱子:检查总长度、柱脚至牛腿的长度、柱底面平整度、柱截面尺寸、各预埋件的位置和尺寸。
2) 屋架:检查总长度、侧向弯曲、各预埋件的位置。
3) 吊车梁:检查总长度、高度、侧向弯曲、各预埋件的位置。
(2) 强度指标复核
　构件混凝土的强度应高于设计的吊装强度。一般柱的混凝土强度应不低于设计强度等级的75%;跨度较大的梁及屋架的混凝土强度要达到100%设计强度等级;在吊装预应力屋架时,孔道灰浆的强度应不低于15N/mm2。
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2.弹线
作为吊件安装对位和校正的工作依据,在构件表面必须弹出吊装准线。
(1) 柱子的吊装准线
(2) 屋架的吊装准线　
(3) 吊车梁的吊装准线
3.编号
及时按设计图样对已弹线构件逐个进行编号,编号应标示于明显部位。为避免吊件倒置,应统一在构件的规定位置上标注“上”字。
图7-52　柱子弹线位置
1—柱中心线　2—地基标高线
3—基础顶面线　4—吊车梁
对位线　5—柱顶中心线
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(五) 基础准备
装配式混凝土柱的基础形状多为杯形。杯形基础的浇筑,必须保证其定位轴线及杯口尺寸的准确性。为便于调整柱子牛腿顶面的标高,浇筑后的杯底标高应比设计标高降低0.05m。在柱子吊装前,要对杯底标高进行一次调整校正(即抄平),以保证安装后牛腿顶面的标高符合设计要求。此时,还应对校正后的柱基杯口顶面完成“弹线”工作。
1.杯底标高的调整
2.杯口顶面中心线弹法
3.杯底抄平
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二、构件吊装工艺
装配式单层厂房的结构构件有柱、吊车梁、连系梁、屋架、天窗架与屋面板等。
预制构件的吊装程序:绑扎、起吊、对位、临时固定、校正及最后固定等。部分现场预制构件在起吊前还需要增加“翻身扶正”工序
第七章　结构吊装工程
(一) 柱的吊装
装配式单层工业厂房的钢筋混凝土柱均采用现场预制的方法,以减少构件运输的麻烦并避免柱在运输途中受到损坏。在现场,柱子一般采用砖模或土模平卧预制。要依据吊装要求,在混凝土柱浇筑之前做好预埋吊环、预留孔洞或将底模悬空等工作,以便绑扎钢丝绳。
按工程需要,柱的截面常设计为矩形、工字形、双肢形等形式。
柱子吊装的前提条件是:柱身混凝土强度达到75%混凝土强度标准值以上。
柱的吊装主要有两种方法:按起吊后的柱身下垂状态分,有直吊法和斜吊法;按吊升过程中柱身运动的特点分,有旋转法和滑行法。
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1.柱的绑扎
柱子应用的绑扎吊具有横吊梁、吊索、卡环等。安装工程中多采用活络式卡环,因为活络式卡环在高处脱钩较方便。在吊索与构件之间常垫上麻袋或木板,可避免起吊时磨损构件.
常用的绑扎方法有:
(1) 一点绑扎斜吊法
　 一点绑扎斜吊法的应用前提是柱子宽面的抗弯能力能满足吊装要求。
(2) 一点绑扎直吊法
　一点绑扎直吊法的应用前提是柱子平放起吊的抗弯强度不能满足要求。
第七章　结构吊装工程
图7-56　一点绑扎斜吊法
图7-57　一点绑扎直吊法
1—第一支吊索　2—第二支吊索　3—活络卡环
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2.柱子起吊
柱子吊装方法的选用,应根据柱子的重量与长度、起重机的性能和现场施工条件而定。
(1) 单机吊装旋转法　单机吊装旋转法是指随着起重机边升钩边旋转,柱子绕柱脚旋转而被逐渐吊起。
图7-58　单机吊装旋转法
a)柱吊升过程　b)柱平面布置
第七章　结构吊装工程
(2) 单机吊装滑行法
采用滑行法吊装的柱子,其平面布置要做到两点(绑扎点、基础杯口中心)同弧,绑扎点靠近基础杯口,起重机处于该圆弧(以起重半径R为半径)的圆心位置上。起吊过程中,起重机应保持三不变(即起重机的位置、起重半径、起重臂的位置)。
图7-59　单机吊装滑行法
第七章　结构吊装工程
(3) 双机抬吊旋转法
　 重型柱子因其体大身重,单机起吊难以胜任,此时可采用双机抬吊,但两台起重机需要既联合又分工地作业。
双机抬吊旋转法对柱的平面布置要求是:做到两点(上、下绑扎点分别与杯口中心)同弧(以起重半径R为半径的圆弧);柱可垂直于柱轴线平行布置,或斜向平行布置。
图7-60　双机抬吊旋转法(递送法)
a) 平面位置　b) 递送过程
1—主机　2—柱　3—基础　4—副机
第七章　结构吊装工程
(4) 双机抬吊滑行法(图7-61)
　柱子应斜向布置,并做到两点(上、下绑扎点分别与杯口中心)同弧(以起重半径R为半径的圆弧)。柱身上部仅设置一个绑扎点(需靠近基础杯口),由位于柱基两侧的起重机对柱进行抬吊。双机抬吊滑行法对起重机的要求相当严格:选用相同型号的起重机;步调一致,以同速运行(升钩、降钩、旋转);负荷分配后各机的起重量不得超过起重能力。
图7-61　双机抬吊滑行法
a) 平面布置　b) 将柱吊离地面
第七章　结构吊装工程
3.柱的对位与临时固定
(1) 柱的对位　
(2) 柱的临时固定　
图7-62　柱的对位与临时固定
1—柱子　2—楔块(括号内数字为另一种规格)　3—杯形基础
4—石子　5—安装缆风绳或挂操作台的夹箍
第七章　结构吊装工程
4.柱的校正
柱的校正应严格,它会影响到与柱相连接的吊车梁、屋架等构件吊装的准确性。
柱在吊装后的校正内容有三项:平面位置、标高和垂直度。其中,柱的平面位置在柱的对位时校正,柱的标高在柱基础杯底抄平时校正,柱的垂直度则在柱吊装后校正。
(1) 柱垂直度的检查方法
1) 经纬仪检测法。
2) 线锤检查法。
图7-63　柱子垂直度的检查与校正
1—楔块　2—带有手柄的钢管斜撑　3—经纬仪
第七章　结构吊装工程
(2) 柱垂直度的校正方法
　校正柱子垂直度的方法有多种,应根据柱的重量和偏差值的大小加以选用:若偏差值较小,可采用敲打楔子法(打紧或稍放松楔块)进行纠正;若偏差值较大,则可选用螺旋千斤顶平顶法、螺旋千斤顶斜顶法、钢管支撑斜顶法、千斤顶立顶法等方法进行校正。
1) 敲打楔子法。
2) 螺旋千斤顶(丝杠千斤顶)斜顶法。
3) 螺旋千斤顶平顶法。
4) 钢管支撑斜顶法(即撑杆校正法)。
5) 千斤顶立顶法。
图7-64　螺旋千斤顶
斜顶法校正柱垂直度
1—千斤顶　2—斜向支座
第七章　结构吊装工程
图7-65　螺旋千斤顶平顶法
校正柱垂直度
图7-66　钢管撑杆校正器
3—底板　4—转动手柄　5—钢管
6—头部摩擦板　7—钢丝绳　8—卡环
第七章　结构吊装工程
图7-67　用千斤顶立顶法横向校正双肢柱垂直度
a)内顶校正　b)设工具式钢顶座外顶校正
第七章　结构吊装工程
5.柱的最后固定
柱最后固定的方法是在插入柱子的基础杯口内灌满细石混凝土。灌缝工作应在校正后立即进行,以防刮大风或木楔变形使柱子产生新偏差。灌缝前,应将柱脚周边的杂物清理干净,基础杯口内要洒水湿润。在浇捣混凝土时不得碰撞柱子或楔子。浇筑混凝土之前,杯口空隙内应先灌上一层流动性好的水泥砂浆。细石混凝土的浇筑要分两次进行:第一次浇筑至楔子底部,待混凝土强度达到25%之后拔去楔子,再浇筑满混凝土;在第二次浇筑前,应对柱的垂直度再次复查,超过允许偏差时应予调整。
第七章　结构吊装工程
(二)吊车梁的吊装
吊车梁的吊装必须在柱子杯口二次浇筑混凝土的强度达75%设计强度以后进行。
吊车梁和屋架的吊装一般都采用平吊法。
吊车梁平吊是指吊车梁在吊装时的状态与其使用时的工作状态保持一致。
1.绑扎、起吊、就位和临时固定
吊车梁采用两点绑扎、对称设置、吊钩两侧吊索等长的方法起吊,故吊车梁吊起后可保持水平状态。吊装时应对准梁的重心(图7-68),梁的两端绑有拉绳以避免吊升时碰撞柱子。
第七章　结构吊装工程
图7-68　吊车梁的吊装
吊车梁就位时应缓慢降钩,使吊车梁两端均与柱牛腿面的横轴线准确对位。在对位过程中,不宜用撬杠顺纵轴线方向撬动吊车梁,以免柱顶产生偏移。
在吊车梁安装过程中,需再次检测和校正柱子的垂直度。要消除柱的竖向偏移,应将吊车梁吊起重新对位校正。
吊车梁对位时,只需在柱牛腿面上用垫铁垫平即可,而无需采取特别的临时固定措施。当梁的高宽比大于4时,为防止其倾覆,应用钢丝将梁捆于柱上。
第七章　结构吊装工程
图7-69　吊车梁垂直度校正
1—吊车梁　2—靠尺　3—线锤
2.校正和最后固定
吊车梁吊装后,需校正其标高、平面位置和垂直度。
平面位置的校正,包括跨距Lk(不得有正偏差)和直线度(偏差不得大于5mm)两项内容,采用拉钢丝法(通线法)或仪器放线法(平移轴线法)加以调控。跨距Lk指平行的两根吊车梁纵轴线之间的距离。吊车梁的垂直度偏差应在5mm以内,垂直度的测量工具是靠尺和线锤(图7-69)。
第七章　结构吊装工程
检查吊车梁吊装中心线偏差的方法常用的有以下几种:
(1) 拉钢丝法　
图7-70　用拉钢丝法校正吊车梁
1—通线　2—支架　3—经纬仪　4—木桩　5—柱　6—吊车梁
第七章　结构吊装工程
(2) 仪器放线法　
图7-71　用仪器放线法校正吊车梁
第七章　结构吊装工程
(3) 边吊边校法　
图7-72　重型吊车梁的边吊边校法
1—柱轴线　2—吊车梁轴线　3—经纬仪
视线　4—木尺　5—已吊装校正的吊车梁
6—正吊装校正的吊车梁　7—经纬仪
第七章　结构吊装工程
(三)屋架的吊装
钢筋混凝土屋架在施工现场通常采用平卧叠浇法预制。在屋架吊装前,先要完成屋架扶直(翻身)的工作,即将屋架由平卧状态转为直立状态,再将屋架吊运到预定地点排放。
1.扶直与就位
图7-73　叠浇屋架两端搭设枕木垛以便扶直
第七章　结构吊装工程
(1) 屋架扶直的施工要点
1) 扶直屋架时,起重机的吊钩应对准屋架中心,吊索应左右对称,吊索与水平面的夹角不小于45°。
2) 为防止数榀叠浇的屋架在扶直过程中突然下滑造成损伤,应在屋架两端搭设枕木垛,其高度与被扶直屋架的底面平齐(图7-74)。
图7-74　屋架的扶直 a)正向扶直　b)反向扶直
(虚线表示屋架就位的位置)
第七章　结构吊装工程
3) 叠浇的屋架在扶直之前若粘接严重,可用撬杠撬动和手拉葫芦脱模的办法解决。
4) 跨度超过24 m的屋架,应用钢管或圆木加固以后再扶直。当屋架直立时,为避免产生裂缝,下弦杆的两端应置于垫木之上使屋架处于简支状态。
(2) 屋架扶直的方法
　根据起重机与屋架的相对位置,将屋架扶直分为两类:即正向扶直和反向扶直(图7-74):
1) 正向扶直。
2) 反向扶直。
(3) 屋架就位的方法　
一般有两种屋架就位方法:一是靠柱边斜放(正向扶直斜向就位);二是以3~5榀屋架为一组,平行柱边纵向就位(反向扶直纵向就位)。
第七章　结构吊装工程
2.绑扎
为保证屋架起吊后基本保持水平,不倾翻、不晃动,屋架的绑扎点应高于屋架重心并左右对称,一般宜选在上弦节点处或其附近0.5m区域内。为控制屋架转动,在屋架两端应加绳牵制。
屋架吊点的数目及位置由设计确定,并与屋架的形式和跨度有关。
考虑减小绑扎高度,必须以确保施工安全为前提。绑扎时,吊索与水平线的夹角一般不小于45°,以免屋架承受过大的横向压力(若夹角小于45°,应采用横吊梁)。
第七章　结构吊装工程
图7-75　屋架绑扎方法
a)屋架上弦两点绑扎　b) 屋架上弦四点绑扎
c) 大跨度屋架采用横吊梁　d)三角形组合屋架采用横吊梁
第七章　结构吊装工程
3.吊升、对位和临时固定
(1) 屋架吊升　
(2) 屋架对位
(3) 屋架临时固定
图7-76　屋架的临时固定
1—柱　2—屋架　3—连系梁　4—吊车梁
5—屋面板　6—屋架垂直支撑　7—柱间支撑　
8—缆风绳　9—工具式支撑
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4.校正与最后固定
屋架校正指竖向偏差纠正(即垂直度校正)。校正工作常采用经纬仪或垂球两种检查方法:
1) 用经纬仪检查竖向偏差的方法:先在屋架的3个位置(即上弦中点附近、屋架的两端)上安装3个卡尺,并在卡尺上作出标志;然后在距屋架中线向外一定水平距离(可取0.5m)的地面上设置经纬仪,观测3个卡尺上的标志是否处于同一垂直面上(图7-78)。用经纬仪检查屋架的竖向偏差可以减少高处作业,这是其优点。但经纬仪的设置比较麻烦
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2)用垂球检查竖向偏差的方法与用经纬仪检查的步骤基本相同:自屋架顶卡尺的标志处向下挂垂线球,检查3个卡尺标志是否处在同一垂直面上。垂球检查与经纬仪检查的区别在于:标志至屋架几何中线的距离可短些(一般可取0.3m);在两端头卡尺的标志间需连一通线。垂球检查直观方便,故工地上广泛用其检查屋架的竖向偏差。
图7-78　用经纬仪检查屋架的竖向偏差
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(四)天窗架与屋面板的吊装
天窗架既可以单独吊装,也可以在地面上与屋架拼装成整体后吊装。
每块屋面板一般预埋4~6个吊环,供钩吊屋面板用。运用横吊梁吊装屋面板,可以保证各吊索受力均匀(图7-79)。采用叠吊的方法,则可提高起重机的生产率(图7-80)。
图7-79　用横吊梁吊大型屋面板
图7-80　屋面板叠吊
第七章　结构吊装工程
三、结构安装方案
单层工业厂房结构吊装方案的拟定,应着重解决的主要问题有:结构吊装方法;起重机的选择;起重机的开行路线与构件平面的布置等。结构吊装方案的制订,必须综合考虑的因素是: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,现有起重设备条件等。
(一) 结构吊装方法
装配式单层工业厂房结构吊装方法有分件吊装法和综合吊装法:
第七章　结构吊装工程
1.分件吊装法
图7-81　分件吊装时与综合吊装时的构件吊装顺序(以数字为序)
a) 　分件吊装时的构件吊装顺序　b) 综合吊装时的构件吊装顺序
a)图中:1~12—柱　13~32—单数为吊车梁、双数为连系梁　33~34—屋架　35~42—屋面板
b)图中:1~6—柱　7~8—吊车梁　9~10—连系梁　11~12—屋架　13~16—屋面板
第七章　结构吊装工程
2.综合吊装法
综合吊装法指起重机以节间为单位安装其所有各类结构构件,起重机开行一次便完成整个厂房的结构安装工作。
这种吊装方法具有起重机开行路线短、停机次数少等优点。但是如同时吊装各种类型的构件,又暴露出综合吊装法的不足,如索具更换频繁,起重机生产率不高,各类构件校正过于紧张,构件的供应及平面布置较为复杂等,所以只有在所选用的吊装机械难以移动(如桅杆式起重机)的情况下,或在各类结构构件的重量相差不大的轻型车间进行拼装时,才采用综合吊装法进行厂房结构的安装。
第七章　结构吊装工程
(二) 起重机的选择
起重机的选择内容包括起重机的类型、型号和数量。起重机的选择要根据现场施工条件、设备拥有情况、结构吊装方法等确定。
1.起重机类型的选择
2.起重机型号及起重臂长度的选择
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。具体而言,应使所选起重机的三个工作参数(起重量Q、起重高度H、起重半径R)均能满足结构吊装的要求。
第七章　结构吊装工程
(1) 起重量Q　选择的起重机的起重量,必须大于所安装构件的重量与索具的重量之和,即
Q≥Q1+Q2(7-11)
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)。
第七章　结构吊装工程
(2) 起重高度H　选择的起重机的起重高度,必须满足所吊装的构件的安装高度要求(图7-82),即
H≥h1+h2+h3+h4(7-12)
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,不小于0.2m;
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。
第七章　结构吊装工程
图7-82　起重高度计算简图
a)安装屋架　b)安装柱子
第七章　结构吊装工程
(3) 起重半径R
　 起重半径R的确定一般有两种情况:
1) 当起重机可以开行至吊装位置附近去吊装构件时,此时对起重半径R无要求。可根据计算的起重量Q及起重高度H来选择起重机的型号及起重臂的长度L,再根据Q、H查得相应的起重半径R作为起吊该构件时的起重半径。
2) 当起重机不能开到构件吊装位置附近去吊装构件时,就应根据实际需要确定吊装时的起重半径R,并根据相应的起重量Q、起重高度H及起重半径R来选择起重机的型号及起重臂的长度L。
第七章　结构吊装工程
图7-83　起重机吊装柱
时起重半径R的计算
起重机在吊装柱时,起重半径R的计算方法(图7-83)
Rmin=F+D+0.5b (7-13)
式中　F——吊杆枢轴中心距回转中心的距离(m);
D——吊杆枢轴中心距所吊构件边缘的距离(m),可用下式计算
D=g+(h1+h2+h3-E)cotα(7-14)
第七章　结构吊装工程
g——构件上口边缘与起重杆之间的水平空隙,不小于0.5~1.0m;
E——吊杆枢轴中心距地面的高度(m);
α——起重杆的倾角;
h1——安装支座表面高度(m),从停机面算起;
h2——安装间隙,不小于0.2m;
h3——所吊构件的高度(m);
b——构件的宽度(m)。
第七章　结构吊装工程
①　数解法。如图7-84a所示,最小臂长Lmin可按下式计算
Lmin≥L1+L2=+(7-15)
式中　Lmin——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1m);
α——起重臂仰角,可按下式计算
α=tan-1(7-16)
第七章　结构吊装工程
图7-84　起重机最小臂长计算示意
a)数解法　b)作图法
②　作图法。如图7-84b所示,可按以下步骤求最小臂长Lmin:
第一步,按一定比例尺画出厂房一个节间的纵剖面图,并画出起重机吊装屋面板时起重钩位置处的垂线y—y;画平行于停机面的水平线H—H,该线距停机面的距离为E(即起重臂下铰点至停机面的距离)。
第七章　结构吊装工程
第二步,在垂线y—y上定出起重臂上定滑轮中心点A(A点距停机面的距离为H+d;d为吊钩至定滑轮中心的最小距离,不同型号的起重机数值不同,一般为2.5~3.5m)。
第三步,自屋架顶面向起重机方向水平量出一距离g=1m,定出一点P。
第四步,连接AP,其延长线与H—H相交于B点,AB即为最小臂长,AB与H—H的夹角即为起重臂的仰角α。
根据求得的最小臂长Lmin(即AB长度)查起重机性能表(或曲线图),从规定的几种臂长中选择一种能满足臂长L≥Lmin条件的作为吊装屋面板时所选的起重臂长度。
第七章　结构吊装工程
(三) 起重机的开行路线及构件的平面布置
起重机的开行路线及构件平面布置的方案的制订,取决于结构的吊装方法,以及构件的尺寸、重量和供应方式等。此外,构件平面布置还需考虑现场预制构件的预制与堆放位置。一般柱的预制位置即为吊装前就位的位置;而屋架则要考虑预制阶段及吊装阶段(扶直就位)构件的平面位置;吊车梁、屋面板等构件,要按其供应方式确定其堆放位置。
第七章　结构吊装工程
1.吊装柱时,起重机的开行路线
应根据厂房的跨度、柱的尺寸与重量、起重机性能等,选用沿跨中开行或跨边开行的方式吊装柱子(图7-85)。
1) 当柱子布置在跨内时,有以下4种情况:
图7-85　沿跨中与沿跨边开行吊柱时的停机位
a) 跨中开行,R≥L/2时　b) 跨中开行,R≥[(L2+b2)/4]1/2时
c) 跨边开行,R第七章　结构吊装工程
2) 当柱子布置于跨外时,起重机一般沿跨外开行,停机位置与跨边开行类似。
图7-86　分件吊装法吊装不同构件的开行路线与停机位置
——吊装柱　— —吊装梁　— —吊装屋架及屋面板　○停机点位置
第七章　结构吊装工程
2.柱预制阶段的平面布置
采用旋转法吊柱时,柱子斜向布置;采用滑行法吊柱时,柱子纵向布置。
(1) 柱的斜向布置
1)三点共弧法布置与吊装柱。用旋转法起吊的柱子,可按三点共弧的作图法确定其斜向布置的位置(图7-87),其步骤如下:
①　确定起重机开行路线到柱基中线的距离a。
②　确定起重机的停机位置
③　确定柱在地面上的预制位置。
第七章　结构吊装工程
图7-87　柱的斜向布置
第七章　结构吊装工程
2)二点共弧法布置与吊装柱。若受场地限制或柱子过长而难以做到三点共弧布置柱时,则可按两点共弧布置柱,具体做法有两种:
①　当柱脚与柱基两点共弧于以起重机起重半径R的圆上时,将吊点放在该起重半径R之外(图7-88a)。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。
②　当吊点与柱基两点共弧于以起重机起重半径R的圆上时,柱脚可斜向任意方向(图7-88b)。吊升柱子既可用旋转法,也可用滑行法。
第七章　结构吊装工程
图7-88　柱子的二点共弧吊装方法
第七章　结构吊装工程
(2) 柱的纵向布置
　采用滑行法吊装的柱子应纵向布置。制作长度小于12m的两根短柱,可排成一行进行叠浇;制作长度大于12m的两根长柱,则需排成两行进行叠浇。柱叠浇时应注意采取隔离措施,防止两柱粘接。上层柱由于不能绑扎,故预制时要加设吊环。
吊装柱子的起重机停于两柱基之间,每个停机点可吊装两根柱子。柱的吊点应考虑安排在以起重半径R为半径的圆弧上(图7-89)。
图7-89　柱子的纵向布置
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3.屋架预制阶段的平面布置
当屋架以“跨内平卧叠浇(每叠3~4榀)”的方式预制时,可以节省施工场地。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(图7-90)。 其中,便于屋架的扶直就位的斜向布置应用最广,后两种形式主要用于使用受限制的场地。
图7-90　屋架预制时的几种布置方式
a)斜向布置　b)正反斜向布置　c)正反纵向布置
第七章　结构吊装工程
4.吊车梁预制阶段的平面布置
在现场预制的吊车梁,既可靠近柱基顺纵向轴线或略呈倾斜布置,也可插在柱基之间预制。场外集中布置预制吊车梁,适合于运输条件良好的情况。
5.吊装阶段构件的就位布置及运输堆放
当预制柱的混凝土强度符合吊装要求时,即可先行吊装。腾出场地以供屋架的扶直就位、吊车梁与屋面板的运输就位。
(1) 屋架的扶直就位
1) 屋架扶直。为防止叠浇预制的屋架在扶直过程中碰撞损坏,可选用以下两种控制措施:
第七章　结构吊装工程
①　屋架端头搭设道木墩法。
使叠浇预制的上层屋架(底层屋架除外)的下弦,在翻身扶直的过程中始终置于屋架端头搭设的道木墩上转动,而不至于因跌落而遭碰损(图7-91)。
图7-91　屋架扶直时防碰损搭设道木墩
1—屋架　2—道木墩(交叉搭设)
第七章　结构吊装工程
② 放钢筋棍法。
叠浇预制的屋架稍加提升分离后,落钩将屋架上弦置于节点处的垫木楔上,吊索绑扎上弦便可准备屋架扶直。此时,应先将3~5根长0.2m的 30钢筋置于下弦节点处,然后稍落吊钩,用撬杠将屋架水平撬离一个屋架下弦的宽度便可起钩扶直屋架。
2) 屋架就位。
屋架扶直后随即进行的就位方式有两种:当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时,称为同侧就位;当屋架的预制位置与就位位置在起重机开行路线两侧时,称为异侧就位(图7-93)。异侧就位时,屋架两端的朝向及预埋件的位置会翻转,这一特点在预制屋架时应先加考虑。
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图7-93　屋架的就位示意
a)同侧就位　b)异侧就位
第七章　结构吊装工程
按屋架就位的方式,常用的有两种: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。屋架斜向就位的特点:吊装跑车不多,故可节省吊装时间;屋架就位的垫木和加固支撑多。可按图7-94的作图方法确定屋架靠柱边斜向就位的位置:
a.确定起重机吊装屋架时的开行路线及停机位置。
b.确定屋架就位的范围。
c.确定屋架的就位位置。
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图7-94　屋架的斜向就位
(虚线表示屋架预制时位置)
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②　屋架的成组纵向就位。纵向就位在就位时方便施工,支点用道木比斜向就位要少,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。
图7-95　屋架的成组纵向就位
(虚线表示屋架预制时位置)
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(2) 吊车梁、连系梁、屋面板的运输、堆放与就位　单层工业厂房的吊车梁、连系梁和屋面板等构件,均在预制厂(场)制作后运至工地吊装。
运至现场的构件,应按规定的位置、构件编号及吊装顺序进行集中堆放或就位。吊车梁、连系梁的就位位置,可定在跨内或跨外其吊装位置的柱列附近。当然,梁也可不就位而直接从运输车辆上吊至牛腿之上。
第七章　结构吊装工程
屋面板的就位位置可布置在跨内或跨外(图7-96),主要根据起重机吊装屋面板时所需的起重半径R而定。当屋面板在跨内就位时,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。
在吊装现场附近集中堆放的吊车梁、屋面板等构件,若采用随吊随运的办法,便不用先就位。
第七章　结构吊装工程
图7-96　屋面板吊装工作参数计算简图及其排放布置
(虚线表示当屋面板跨外布置时的位置)
机 械 工 业 出 版 社
CHINA MACHINE PRESS
第七章　结构吊装工程
传动系
转向系
第四节 多层装配式框架结构安装
多层工业与民用建筑常采用装配式框架结构,工业化生产水平高,施工速度快。装配式框架结构吊装前应先拟定合理的结构吊装方案,其主要内容包括:起重机的选择与布置、预制构件的供应、现场预制构件的布置及结构吊装方法。
第七章　结构吊装工程
一、起重机的选择和布置
起重机的选择依据:建(构)筑物结构形式、构件重量、构件最大安装高度、吊装工程量等。对一般框架结构,5层以下的民用建筑和高度18m以下的工业建筑,选用自行式起重机;10层以下的民用建筑和多层工业建筑多采用轨道式塔式起重机;高层建筑(10层以上)可采用爬升式塔式起重机和附着式塔式起重机。下面主要介绍多层装配式结构施工中轨道式塔式起重机的型号选择与平面布置。
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(一) 塔式起重机的选择
应由建(构)筑物的高度、平面尺寸、构件重量、构件所在位置和现有设备条件来确定塔式起重机的型号。
选择起重机型号时,应先根据建筑物的结构情况绘制出剖面图(图7-97)。在图上注明最高一层各主要构件的重量Qi及所需的起重半径R,根据所需的最大起重力矩M(QiR)及最大起重高度H来选择起重机。
目前,10层以下的建(构)筑物结构安装一般采用QT1—6型轨道式塔式起重机。
图7-97　塔式起重机工作参数示意
第七章　结构吊装工程
(二) 塔式起重机的布置
塔式起重机的布置形式主要有以下四种(图7-98),适用于不同的工程条件:
1.跨外单侧布置(图7-98a)
跨外单侧布置适用于房屋宽度较小(15m左右)、构件重量较轻(20kN左右)的情形,其起重半径应满足
R≥b+a(7-17)
式中　R——塔式起重机吊装最远构件时的起重半径(m);
b——建(构)筑物宽度(m);
a——塔式起重机的轨道中心线至建(构)筑物外侧的距离,一般为3~5 m。
第七章　结构吊装工程
图7-98　塔式起重机的布置方案
a)跨外单侧布置　b) 跨外双侧(或环形)布置
c)跨内单侧布置　d)跨内环形布置
2.跨外双侧(或环形)布置(图7-98b)
跨外双侧(或环形)布置适用于建(构)筑物宽度较大、构件较重、起重机不能满足最远构件吊装要求的情形,双侧布置时起重半径应满足
R≥+a(7-18)
第七章　结构吊装工程
3.跨内单侧布置(图7-98c)
当建筑场地狭窄、在建(构)筑物外侧不能布置起重机时;或当建(构)筑物较宽、构件较重,起重机布置在建(构)筑物内侧其性能才能满足构件的吊装要求时,采用这种布置方式。
4.跨内环形布置(图7-98d)
当建(构)筑物较宽、构件较重、起重机跨内单行布置不能满足全部构件的吊装要求,而受场地限制起重机又不可能跨外环形布置时,采用这种布置方式。
第七章　结构吊装工程
二、构件的平面布置和堆放
预制构件的现场布置方案取决于建(构)筑物的结构特点,起重机的类型、型号及布置方式。构件布置应遵循以下几个原则:
1) 预制构件应尽量布置在起重机起重半径的范围之内,避免二次搬运。
2) 重型构件应尽可能靠近起重机布置,中、小型构件布置于重型构件的外侧。
3) 当所有构件在起重机半径之内布置有困难时,可将少部分小型构件在建(构)筑物附近集中堆放,吊装时再转运至吊装地点。
第七章　结构吊装工程
4) 构件布置的地点应与其吊装就位布置相配合,以便在吊装时减少起重机的移动和变幅,提高生产效率。
5) 构件叠浇预制时,应满足吊装顺序要求,即先吊装的底层构件布置在上面,后吊装的上层构件布置在下面。
6) 同类构件应尽量集中堆放以便吊装时查找,堆放构件不能阻碍道路运输。
装配式框架结构的柱子多在现场预制,其布置方式主要有:平行于起重机轨道、垂直于起重机轨道和斜向布置等(图7-99)。平行布置的主要优点是可将几层柱通长预制,能减少柱接头的偏差;斜向布置可用于旋转法吊装较长的柱;垂直布置适用于起重机的跨内开行,使柱的吊装点处于起重半径内的情况。
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梁、板等构件一般堆放在柱的外侧。
图7-99　柱的平面布置
a)平行布置　b)斜向布置　c)垂直布置
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三、结构吊装方法
多层装配式框架结构的吊装方法有分件吊装法和综合吊装法两种。
(一) 分件吊装法
起重机每开行一次只吊装一种构件,按柱、梁、板的顺序依次吊装。为使已吊装好的构件尽早形成稳定的结构,分件吊装法又分为分层分段流水作业和分层大流水作业。
如图7-100所示是采用QT1—6塔式起重机吊装框架结构,由于吊装构件数量不多,选用一台起重机在建(构)筑物外侧环形布置。每一楼层分4个吊装施工段,每一施工段依次吊装柱、梁、楼板。也可将两个施工段的柱、梁吊装完毕后,再吊装这两段的楼板。
第七章　结构吊装工程
图7-100　框架结构分层分段流水吊装顺序
1、2、3—吊装顺序　I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ—施工段
第七章　结构吊装工程
(二) 综合吊装法
综合吊装法一般适用于起重机跨内开行。起重机吊装构件以节间为单位,一次吊装完毕该节间的所有构件,吊装工作按节间流向逐步进行(图7-101)。
图7-101　综合吊装法安装梁板结构
1、2、3、…—[Ⅰ]号机安装顺序　a、b、c、…—[Ⅱ]号机安装顺序
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四、构件的吊装工艺
(一) 柱的吊装
1.柱的绑扎和起吊
长度小于12m的柱子,一般采用一点直吊绑扎;14~20m长的柱子,则需两点绑扎,并对吊点位置进行验算。
柱子一般采用旋转法起吊,与单层工业厂房柱的吊装工艺基本相同。为防止起吊时碰弯柱脚外伸的钢筋,应采取相应的保护措施,具体有柱侧钢管保护、钢管三脚架套筋、榫端垫木保护等(图7-102)。
第七章　结构吊装工程
图7-102　柱脚外伸钢筋保护方法
a)钢筋保护　b)钢管三角架　c)垫木用于榫头
1—外伸钢筋　2—钢管　3—三角架　4—垫木
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2.柱的临时固定和校正
底层柱插入基础杯口后随即进行临时固定,其临时固定和校正方法与单层工业厂房柱相同。
图7-103　角柱的临时固定
1—柱　2—角钢夹板　3—钢管拉杆
4—木支撑　5—楼板　6—梁
图7-104　管式支撑临时固定
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3.柱接头施工
柱接头的形式主要有榫式接头、插入式接头和浆锚式接头三种(图7-105)。
图7-105　柱接头形式
a)榫式接头　b)插入式接头　c)浆锚式接头
1—榫头　2—上柱外伸钢筋　3—坡口焊　4—下柱外伸钢筋
5—后浇混凝土接头　6—下柱杯口　7—下柱预留孔
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(二) 梁、板的吊装
框架结构的预制梁分为普通梁和叠合梁两种。为增强结构的整体性,叠合梁上部要留出0.12~0.15m的现浇叠合层。
框架结构的楼板多为预应力密肋楼板、预应力槽形板和预应力空心板等。楼板一般都是直接搁置在梁上,接缝处用细石混凝土灌实。其吊装方法与单层工业厂房基本相同。
梁与柱常见的接头形式有明牛腿式刚性接头、齿槽式接头和整体浇筑混凝土式接头等。
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(1) 明牛腿式刚性接头(图7-106)。
在梁吊装后,先将梁端预埋钢板和柱牛腿上的预埋钢板焊接,起重机即可脱钩,最后进行梁与柱的焊接。这种接头安装方便,节点刚度大,受力可靠,但牛腿占据了一定的空间,多用于多层厂房。
图7-106　明牛腿式刚性接头
1—坡口焊钢筋　2—后浇细石混凝土
3—齿槽　4—牛腿　5—预埋钢板
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(2) 齿槽式接头
(图7-107)。
柱接头处的齿槽用于传递梁端剪力。梁吊装时搁置在“临时牛腿”上,由于搁置面积较小,为确保安全,应将梁一端的上部接头钢筋先焊接好两根后起重机才能脱钩。
图7-107　齿槽式接头
1—坡口焊钢筋　2—后浇细石混凝土
3—齿槽　4—附加钢筋　5—临时牛腿
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(3) 整体浇筑混凝土式接头
(图7-108)
　每层一节的柱子,上节柱带有榫头,梁搁于柱上。梁底钢筋按锚固要求向上弯起或焊接,在节点核心区安装箍筋后再分次浇筑混凝土。第一次浇筑至楼板面,待混凝土强度达到10 N/mm2以上,再吊装上节柱。上节柱与下节柱的钢筋采用搭接连接,搭接长度为20d。混凝土第二次浇筑至上节柱的榫头上部,留35 mm左右的空隙,用细石混凝土捻缝。
图7-108　上节柱带榫头的
整体浇筑混凝土接头
复习思考题
1.就机械组成而言,履带式起重机由哪些装置构成
2.履带式起重机的工作特点是什么
3.履带式起重机的主要技术性能体现在哪三个参数上
4.常用的塔式起重机的类型有哪几种 其适用范围分别如何
5.卷扬机有哪几种类型 其锚固方法有哪几种
6.什么是滑轮组的工作线数和省力系数 如何计算滑轮组的跑头拉力
复习思考题
7.按钢丝和钢丝绳股的搓捻方向将钢丝绳分为哪几类 分别有何特点
8.结构安装工作中常用的钢丝绳有哪几种规格 其适用范围如何 允许拉力如何计算
9.常用的吊具有哪些品种 其用途有何不同
10.横吊梁的作用是什么
11.简述钢筋混凝土预应力屋架的拼装方法。
12.构件吊装前的质量检查包括哪些内容
第七章　结构吊装工程
13.构件吊装前柱子、屋架和吊车梁分别应弹出哪些线
14.杯形基础的准备工作包括哪些内容
15.柱子的直吊法和斜吊绑扎法的工艺特点与适用范围有何区别
16.单机吊装柱时,旋转法和滑行法各有什么特点 对柱的平面布置有什么要求
17.检查柱子垂直度与校正柱子垂直度的方法有何不同
第七章　结构吊装工程
18.柱子最后固定的方法是怎样的
19.夏季吊装细长柱应采取什么措施
20.什么叫平吊法
21.采用什么方法来校正吊车梁的垂直度
22.在屋架扶直就位和吊装时,如何确定其绑扎点
23.屋架的正向扶直和反向扶直有何区别
24.试述屋架的临时固定和校正方法。
25.单层工业厂房安装有哪几种方法 各有什么特点
第七章　结构吊装工程
26.单层工业厂房安装应如何选择起重机的型号和开行路线
27.起重机吊装柱子有哪几种开行路线 如何确定
28.柱子与屋架在现场的预制阶段和吊装阶段有哪几种布置方式 分别是怎样布置的
29.多层装配式框架结构安装时,应根据什么条件选择起重机型号 塔式起重机主要有哪4种布置形式
30.多层装配式框架结构安装时,柱子主要有哪几种接头形式
31.塔式起重机的基础形式有哪几种 其适用条件是什么
第七章　结构吊装工程
32.塔式起重机的安装顺序和拆除顺序有何不同 施工要点有何差异
33.吊装某一构件,重约55kN,现采用6×37钢丝绳作为捆绑吊索,其极限抗拉强度为1700N/mm2,求钢丝绳的直径
34.某厂房柱的牛腿标高为8.6m,吊车梁长6m,高0.9m。当起重机停机面为-0.5m时,试计算安装吊车梁时的起重高度 绘出吊车梁吊装时的绑扎点位置和吊装示意图。
第七章　结构吊装工程
35.某厂房跨度为24m,柱距6m,天窗架顶面标高为18m,屋面板厚0.24m,现用履带式起重机安装天窗架和屋面板,其停机面为-0.2m,起重臂底铰距地面高度为1.5m,试分别用数解法和图解法确定起重机的最小臂长。
36.某厂房柱重8.35t,采用一点绑扎直吊法,钢丝绳采用6×19+1,钢丝强度1400kN/mm2,试选用钢丝绳直径。
第七章　结构吊装工程
37.已知某车间跨度为21m,柱距6m,起重机分别沿两纵轴线跨内和跨外开行,当选用起重半径R=7.0m、开行路线距柱轴线a=5.5m时,试对柱进行预制平面布置。要求分别根据斜向布置和三点共弧进行设计并列出作图步骤,确定停机点的位置。
38.已知某单层厂房的跨度为18 m,柱距6 m,吊装屋架时起重半径为9m,起重机尾部的回转半径A=3.3m,试绘出屋架斜向就位图,并列出作图步骤。
第七章　结构吊装工程
39.已知W1—100起重机(图7-7)的最大起重量Q=15t,最小起重半径R=4.5m,臂长L=13 m,G3=4.35t,L3=1.56m,G0=3t,L0=1.59 m,G2=14.4t,L2=1.26m,G1=20.2t,L1=2.63m。现需用最小起重半径起吊构件(重17.5t,包括索具),当不考虑附加荷载时,试验算其稳定性。若稳定性不能满足,试问需加配重多少吨

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