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第6章 结构安装工程 结构安装工程 将结构设计成许多单独的构件，分别在施工现场或工厂预制成 型，然后在现场用起重机械将各种预制构件吊起并安装到设计位置 上去的全部施工过程。 用这种施工方式完成的结构，叫做装配式结构。 结构安装工程的主要施工特点： l 预制构件类型多 构件类型多，易影响构件平面布置和安装效率。 l 预制质量影响大 构件制作外形尺寸的正确与否、混凝土强度能否达到设计 要求，都将直接影响安装的质量与进度。 l 结构受力变化复杂 构件施工阶段的受力状态与使用阶段不同，如：构件在运 输和起吊时，因吊点和支承点与使用阶段不同，可能使结构构件内 力的大小、性质有所改变。因此，必要时应对构件进行施工阶段的 承载力和稳定性验算，并采取相应的措施。 l 高空作业多 预制构件量多、体大，工作面窄，高空作业多，施工时易 发生工伤事故，因此必须加强安全技术措施。 u6.1 起重机械 起重 设备 起重 机械 桅杆起重机 -独脚桅杆、悬臂桅杆、人字桅杆和牵缆式 自行杆式起重机 -履带式、轮胎式和汽车式 回转机构安装位置上回转式（塔顶回转）和下回转式 （塔身回转） 变幅方式倾斜臂架式（改变起重机的俯仰角度）和运 行小车式 能否移动固定式和行走式（轨道式、轮胎式、汽车式 和履带式） 自升塔爬升部位内爬式（安装在建筑物内部电梯间的 框筒上）和附着式（安装在建筑物外侧，塔身通过连杆 锚固在建筑物上） 塔 式 起重机 浮 吊 起重臂能否回转固定式、半回转式及全回转式 起重臂结构形式直臂架式与组合臂架式 自航能力自航式和非自航式 索具 设备钢丝绳、吊具（卡环、横吊梁）、滑轮组、卷扬机及锚碇等 千斤顶、提升机等。 6.1.1 桅杆式起重机 n特点：制作简单、装拆方便、起重量大、受地形限制小。 灵活性较差，服务半径小，移动较困难，需较多缆风绳。 n适用范围：用于安装工程量比较集中的工程。 n按其构造不同，可分为： 独脚拔杆 人字拔杆 悬臂拔杆 牵缆式桅杆起重机 一、独角拔杆 1、组成：由拔杆、起重滑轮组、卷扬机、缆风绳和锚碇等 组成。 2、特点：只能举升重物，不能把重物做水平移动。 3、使用： 桅杆倾角应不大于100； 底部要设置拖橇，以便移动； 稳定主要靠缆风绳。 4、分类： 木独脚把杆； 钢管独脚把杆； 金属格构式独脚把杆。 5、适用范围：适用于预制柱、梁、屋架等构件吊装。 1、组成：由两根圆木或两根钢管、 缆风、滑车组及导向滑车组成。 2、特点：侧向稳定性好，缆风绳 较少，构件起后活动范围小。 3、使用：人字拔杆向前倾斜，用 缆风绳拉结。 4、适用范围：适用于吊装柱子等 重型构件。起重量200kN。 二、人字拔杆 1-圆木或钢管；2、-缆风绳；3-起重滑轮组； 4-导向滑车；5-拉索；6-主缆风绳 三、悬臂拔杆 1、组成：在独脚拔杆的中部或2/3 高度处装一根起重臂而成。 2、特点：起重高度和起重半径都较 大，起重臂左右摆动的角度也较 大，起重量较小。 3、适用范围：适用于轻型构件的吊 装。 1-拔杆；2-缆风绳；3-起重滑轮组；7-悬臂杆 四、牵缆式桅杆起重机 1、组成：在独脚拔杆下端装一 根起重臂而成。 2、特点：服务半径大，起重量 可达60吨，起重高度可达80 米。缆风绳用量多，移动不 便。 3、适用范围：适用于构件多且 集中的工程。 6.1.2 自行式起重机 n特点：灵活性大，移动方便，但稳定性较差。 n适用范围：多用于单层工业厂房结构吊装。 n种类： 履带式起重机 轮胎式起重机 汽车起重机； 一、履带式起重机 1、组成：由行走装置、回 转机构、机身及起重臂 等部分组成。 2、特点：使用方便灵活， 机身可回转360，可负 荷在平整坚实的 地 面上行使。稳定性差。 3、适用范围：结构吊装 的主要起重机械。 4、履带式起重机的主要技术性能 1)、三个主要参数：起重量Q、起重半径R、起重高度H。 （1）当L一定时： ，Q H R （2）当一定时时， L，R H Q 2）起重机性能曲线 保证起重机的稳定性 问：当W1100型起重机起重臂长 L=23m，起重量Q=56kN，起重高度 H=13.3m时，最大工作幅度R？ 答： 1、从右图中先查左边的纵坐标得： Q56kN； 2、向右水平查到与“2”号曲线的交点，垂 直向下查到横坐标得： R10m； 3、然后垂直向上查到与最上面的“1”号曲 线的交点，再水平向右查到与右纵坐标（ H）的交点得起重高度： H=19m13.5m。 3）履带式起重机的稳定性验算 l 起重机稳定性 指起重机在自重和外荷载作用下 抵抗倾覆的能力。 l 起重机的稳定性指标 稳定性安全系数，即相对于倾覆 中心的稳定力矩与倾覆力矩之比值。 l 稳定性验算的最不利工况 车身与行驶方向垂直的位置， 靠负重侧履带中点A为倾覆中心。 l 起重机稳定的原则 必须使稳定力矩大于倾覆力矩。 当考虑吊装荷载以及所有附加荷载时，稳定性安全系数： 当只考虑吊装荷载，不考虑附加荷载时，稳定性安全系数 ： 注：上两式中“倾覆力矩”系指仅由吊重 一项所产生的倾覆力矩；“稳定力矩”则 指全部稳定力矩与其他倾覆力矩之差。 4）履带式起重机的起重臂接长计算 当要求的起升高度或工作幅度，大于起重机允许的 起升高度或工作幅度时，在起重臂的承载力和稳定性 得到保证的前提下，可根据力矩相等的原则，计算起 重臂接长后的最大起升载荷Q。 由MA=0，可得： 即： 接长起重臂受力图 二、汽车式起重机 汽车式起重机最大优点是转移迅速，对路面破坏性小。 但它起吊时，必须将支腿落地，不能负载行走。 自重较大，对工作场地要求较高，起吊前必须将场地平 整、压实，以保证操作平稳，安全。 起重机工作时的稳定性主要依靠支腿，故支腿落地必须 严格按操作规程进行。 三、轮胎式起重机介于两者之间，仅能在工地上移 动。 l. 塔式起重机 附着式塔式起重机 1-撑杆；2-建筑物；3-标准节； 4-操纵室；5-起重小车；6-顶升 套架 附着式自升塔式起重机的顶升过程 (a)准备状态；(b)顶升塔顶；(c)推入塔身标准节； (d)安装塔身标准节；(e)塔顶与塔身联成整体 1-项升套架；2-液压千斤顶；3-支承座；4-顶升横梁； 5-定位销；6-过渡节；7-标准节；8-摆渡小车 内爬塔式起重机的爬升过程 (a)准备状态 (b)提升套架 (c)提升起重机 塔式起重机的特点： （1）塔式起重机的行走机构多为轨道式，安装在标准的 铁路轨道上。但也有轮胎式或履带式起重机。任何塔式 起重机均由塔身、行走机构、回转机构、带起重装置的 悬臂架等构成。一般都采用多电机驱动，行走速度可调 、能转弯，吊装作业范围大。 （2）自身平衡稳定性，不需牵缆，占有场地也不大。 （3）起重塔身高，起重臂安装高度高，有效作业空间大 ，可将重物吊到有效空间的任何位置上，而自升式塔吊 的塔身还可随时加高，所以起升高度也比其他起重机械 都大。 （4）轨道式塔式起重机需预先铺设路基和轨道，安装和 拆卸都较为复杂，工地转移和调动也不灵活。 . 卷扬机 n在建筑施工中常用的卷扬机分快速和慢速两种。 n快速卷扬机主要用于垂直、水平运输和打桩作业。 牵引力：快速550kN。 n慢速卷扬机主要用于结构吊装、钢筋冷拉等作业。 牵引力：慢速30120kN。 n主要技术参数：卷筒牵引力、钢丝绳的速度和卷筒绳容量 。 6.2 索具设备 . 滑车及滑车组 n滑车又称葫芦。可分为定滑车和动滑车。 n跑头由滑车组引出的绳头。 n滑车组的跑头拉力计算： s=kQ 其中：S跑头拉力 k动力系数，按表选用。 Q吊装荷载（构件重与索具重之和） 6.2.钢丝绳 一、钢丝绳构造与种类 1、构造：结构吊装中常用的钢丝绳是由六束绳股和一根绳 芯（一般为麻绳）捻成，绳股是由许多高强钢丝捻成。 2、种类： n6*19+1既6股钢丝绳、每股19根钢丝、再加一根线芯，这 种钢丝绳粗、硬而耐磨，一般用作缆风绳。 n6*37+1这种钢丝绳比较柔软，一般用于穿滑轮组和作吊索 。 二、钢丝绳的允许拉力计算 式中： Fg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） 钢丝绳破断拉力换算系数 K钢丝绳安全系数（缆风绳K=3.5，起重钢丝绳 K=56，捆绑吊索K=810） .2. 吊索、横吊梁 一、吊索（千斤索）主要用于绑扎和起吊构件。吊索的 拉力取决于所吊的构件的重量及吊索的水平夹角，水平夹 角应不小于30，一般用4560。 二、横吊梁又称铁扁担，用于承受吊索对构件的轴向压力并 能减小起吊高度。常用于柱和屋架等构件的吊装。 三、横吊梁的种类 1、滑轮横吊梁一般用于吊装8t以内的柱，它由吊环、滑轮 和轮轴等部分组成。 2、钢板横吊梁一般用于吊装10t以下的柱，它由Q235号钢钢 板制作而成。 3、钢管横吊梁一般用于吊屋架，钢管长612m。 .单层工业厂房结构安装 n单层工业厂房结构的主要承重构件有： 杯形基础 柱子 吊车梁 屋架 连系梁 天窗架 屋面板 n杯形基础在现场现浇， 柱、屋架等大型构件 在施工现场预制。 n .1 结构安装前的准备工作 结构吊装准备工作包括两大内容： 室内技术准备工作： 如熟悉图纸、图纸会审、计算工程量、编制施 工组织设计、绘制工序图表等； 室外现场准备工作： 包括清理场地和修筑吊机行走道路，对被吊构 件进行必要的检查，对构件安装位置进行必要的弹线 、编号，对吊点、吊具与索具进行承载力复核和安全 性检查。 n . 构件安装工艺 预制构件吊装过程，一般包括： 绑扎、吊升、对位、临时固定、校正、最后固定等工 序。 l.1 柱的吊装 （1）绑扎 斜吊绑扎法 条件大面抗弯强度足够 时采用； 特点起重量和起重高度 较大， 柱呈斜状，安装就位 时稍有困难。 柱的斜吊绑扎法 1吊索；2活络卡环； 3活络卡环插销拉绳 直吊绑扎法 条件大面抗弯强度不够时，采用“翻身”方法 特点起重量和起重高相对要小些柱呈直状，安装就位 较方便。 直吊绑扎法 (a)柱的直吊绑扎法；(b)柱的翻身绑扎法 两点绑扎法 条件当柱较长，一点绑扎受弯承载力不足时，可用两 点绑扎起吊； 特点绑扎点位置，应使下绑扎点距柱重心距离小于上 绑扎点至柱重心距离，柱吊起后即可自行回转为直立状态 。 （2）吊升旋转法和滑行法 1）旋转法 柱脚宜靠近基础； 三点共弧：柱的绑扎点、柱脚与柱基中心。 起吊时，起重机的起重臂边升钩、边回转，柱顶随起重机的运动边升 起、边回转，而柱脚的位置在柱的旋转过程中是不移动的。当柱由水 平转为直立后，起重机将柱吊离地面，旋转至基础上方，将柱插入杯 口。 柱在吊装过程中所受震动较小，生产率高，但对起重机的机动性要求 较高。 采用自行杆式起重机吊装时，宜采用此法。 2）滑行法 柱的绑扎点宜靠近基础； 两点共弧：柱的绑扎点与柱基中心。 起吊时，起重臂不动，仅起重钩上升，柱 顶也随之上升，而柱脚则沿地面滑向基础 ，直至柱身转为直立状态。起重钩将柱提 离地面，对准基础杯口中心，将柱脚插入 杯口。 柱在滑行过程中受到震动，对构件不利， 因此宜在柱脚处采取加滑撬（托木）等措 施，以减少柱脚与地面的磨擦。但滑行法 对起重机械的机动性要求较低，只需要起 重钩上升一个动作。 当采用独脚桅杆、人字桅杆吊装时，常采 用此法。此外，对一些长而重的柱，为便 于构件布置及吊升，也常采用此法。 （3）对位和临时固定 对位柱和基础两者的吊装准线应基本对准； 临时固定用八只钢楔块敲紧即可。 （4）校准 仪器经纬仪或线锤，常用经纬仪；并采用千斤顶或撑杆纠偏 （5）最后固定 方法在柱脚与杯口的空隙中浇筑细石混凝土，分两次进行：第 一次浇筑至楔块下端；当已浇筑的混凝土达到设计强度25%时，拔 去楔块，将杯口灌满。 材料比原构件混凝土强度等级要提高一 级。 l .2.2 吊车梁的吊装 待柱子与杯口第二次浇筑的混凝土强度达 到75%设计强度等级之后，吊装吊车梁。 1）绑扎、吊升、对位与临时固定 l采用两点绑扎，绑扎点应对称设在梁两端，吊钩应对准梁的重心 。 l吊车梁对位时应缓慢降钩，使吊车梁端与柱牛腿面的横轴线对准。 l在吊车梁安装过程中，应用经纬仪或线锤校正柱子的垂直度。 2）校正与最后固定校正标高、平面位置和垂直度 l标高在杯形基础杯底抄平时对牛腿面标高 作测量和调整，并可在吊车梁面上抹一层砂浆找 平层加以调整。 l平面位置检查吊车梁纵轴线以及两列 吊车梁之间跨距，偏差不得大于5mm。 l垂直度可用靠尺、线垂球检查，加斜 垫铁纠正。 l最后固定电焊，并浇筑细石混凝土。 l .2.3 屋架吊装 包括： 扶直、排放 、吊升、对位、临时固定 、校正与最后固定。 1）扶直 l起重机吊钩应对准屋架中心，吊索应左右对称，吊 索与水平面夹角不小于45o。为使各吊索受力均匀，吊 索可用滑轮串通。在屋架接近扶直时，吊钩应对准下弦 中点，防止屋架摆动。 l当屋架数榀在一起叠浇时，应在屋架两端搭设枕木 垛，其高度与被扶直屋架的底面齐平。 l叠浇的屋架之间若粘结严重时，应采用凿、撬棒、 倒链等工具，进行消除粘结后再行扶直。 l如扶直屋架时采用的绑扎点或 绑扎方法与设计规定不同，应按 实际采用的绑扎方法验算屋架扶 直应力。若承载力不足，在浇筑 屋架时应补加钢筋或采取其他加 强措施。 （注：扶直时屋架受力状态与使用阶段不同。） 屋梁的扶直 (a)正向扶直 (b)反向扶直 （虚线表示屋架就 位的位置） 2）绑扎 l 绑扎点应选在上弦节点处或附近 500mm区域内，左右对称，高 于屋架重心。 l 吊索与水平线的夹角不宜小于 45o，以免屋架承受过大的横向 压力。 l 屋架跨度小于或等于18m时绑扎 两点； l 当跨度大于18m时需绑扎4点； l 当跨度大于30m时，应考虑采用 横吊梁，以减小绑扎高度 l 对三角组合屋架等刚性较差屋架 ，下弦不能承受压力，故绑扎时 也应采用横吊梁。 屋架的绑扎 (a)屋架小于或等于18m 时； (b)屋架跨度18m时； (c)屋架跨度大于30m时 ； (d)三角形组织屋架 3）吊升、对位和临时固定 l对位 应以建筑物的定位轴线为准。在屋架吊装前， 应当用经纬仪或其他工具，在柱顶放出建筑物的定位 轴线。 l第一榀屋架临时固定 通常是用4根缆风绳，从两边将屋架拉牢，也可 将屋架与抗风柱连接作为临时固定。 l第二榀屋架临时固定 用工具式支撑撑牢在第一榀屋架上。以后各榀屋 架的临时固定，也都是用工具式支撑撑牢在前一榀屋 架上。 4）校正与最后固定 l校正 屋架竖向偏差可用垂 球、经纬仪或全站仪检查。 l最后固定 屋架校至垂直后，立 即用电焊固定。焊接时，先 焊接屋架两端成对角线的两 侧边，再焊另外两边，避免 两端同侧施焊而影响屋架的 垂直度。 l6.2.2.4 天窗架与屋面板的吊装 天窗架 可在地面组装后，吊装就位；或分件吊装，高空 组装。 屋面板重量小，安装高度大，为加快安装速度， 一般可一次吊装多块。 n.3 结构安装方案 l.1 单层工业厂房结构安装方案 结构吊装方案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。 （1）起重机的选择 1）起重机类型的选择 l一般高度较低的建筑物，如单层中小型厂房结构，选用自 行杆式起重机吊装是比较合理的。 l当厂房结构的高度和长度较大时，可选用塔式起重机吊装 屋盖结构。 l在缺乏自行杆式起重机的地方，可采用独脚桅杆、人字桅 杆、悬臂桅杆、井架起重机等吊装。 l大跨度的重型工业厂房，可以选用大型自行杆式起重机、 牵缆桅杆式起重机、重型塔式起重机和塔桅起重机吊装， 也可以用双机抬吊等办法来解决重型构件的吊装问题 2）起重机型号及起重臂长度的选择 确定工作参数：起升载荷、起升高度、工作幅 度和最小起重杆长度。 A、起升载荷起重机的起升载荷+构件的重量 B、起升高度：Hh1+h2+h3+h4 （h30.30m ） C、工作幅度和最小起重臂长 D、查起重机技术性能 曲线，确定工作幅度R 和起重臂长L，复核起 升载荷Q及起升高度H。 （2）结构吊装方法分件吊装法和综合吊装法 1）分件吊装法 指起重机在厂房内每开行一次仅吊装一种或两种构件。 吊装顺序 第一次开行 吊装全部柱子（可以留一端抗风柱，待最后同 屋盖结构一起吊完），并对柱子进行校正和最后固定。 第二次开行 吊装吊车梁、连系梁及柱间支撑等。 第三次开行 分节间吊装屋架、天窗架、屋面板及屋面支撑等。 此外，在屋架吊装之前还要进行屋架的扶直就位、屋面板的 运输堆放，以及起重臂接长等工作。 2）综合吊装法 指起重机在厂房内的一次开行中，分节间吊装完所有各种类型 的