第六章结构安装工程
教学目的：通过本章学习使学生了解吊装的起重索具设备，掌握单层工业厂房结构安装工程的主要内容。
教学要求：⒈了解各种起重机械及索具设备的类型、主要构造和技术性能；了解单层混凝土结构工业厂房结构安装的工艺过程。
⒉熟悉各类起重机械的构造及作业特点；熟悉各种结构构件的吊装工艺、施工要
点。
⒊掌握柱、吊车梁、屋架等主要构件的绑扎、吊升、就位、临时固定、校正、最
后固定方法；掌握结构吊装方案。
教学重点：起重机选择依据，种结构构件的吊装工艺、施工要点。
教学难点：起重机选择依据，种结构构件的吊装工艺、施工要点。
教学方式：讲授法
参考资料：1.毛鹤琴．土木工程施工（第2版）．武汉：武汉工业大学出版社，2004
2.重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学．土木工程施工（上、下册）. 北京：
中国建筑工业出版社，2003
3.赵世强．土木工程施工实习手册．北京：中国建筑工业大学出版社，2003
4.姜卫杰．《土木工程施工》学习指导．武汉：武汉工业大学出版社，2000
教学过程及内容：
结构安装工程，就是用起重设备将预制构件安装到设计位置的整个施工过程，是装配式结构施工的主导工程。对于装配式结构的建筑物，都是将预制的各个单个构件，用起重设备在施工现场按设计图纸要求安装成建筑物。它具有设计标准化、构件定型化、产品工厂化、安装机械化等优点，是建筑业进行现代化施工的有效途径。它可以改善劳动条件，加快施工进度，从而提高劳动产率。结构安装工程的施工特点是：高空作业多，且构件一般都存在着长；有些构件，如衍架、柱子等，在运输和大、重，易发生安全事故；吊装时，要加临时支撑，以免改变受力性质，导致构件被破坏；构件的外形尺寸，影响安装施工进度。所以要求设计时，构件类型尽量少些；重量要轻些；体积要小些。
6.l 结构安装施工程序
一般根据工程结构的特点、构件的体形及重量、起重设备的性能等来制定安装方案。无论是单层工业厂房、多层框架结构或大型墙板等结构安装，一般按以下程序进行。
6.1.1 单层厂房的结构安装程序
一、常用的两种安装方法
⒈结构安装方法：单层工业厂房的结构安装方法有分件安装法和综合安装法两种。
①分件安装法：起重机在车间内每开行一次仅安装一种或两种构件。通常分三次开行安装
完所有构件。
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，分节间安装完所有的各种
类型的构件。
二、构件安装程序
⒈柱的安装:
绑扎、起吊、就位、临时固定、校正、基础杯口先灌二分之一的细石混凝土，最后固定。
⒉吊车梁的安装:
绑扎、起吊、就位、校正、最后以电焊固定。
⒊柱间支撑的安装:
起吊、临时就位、最后以电焊固定。
⒋屋架及天窗架的安装:
绑扎、扶起、起吊、就位、临时固定、校正、最后以电焊固定。
⒌屋面板及天窗端壁板、天窗挡板的安装:
从纵向的两边檐口对称向屋脊逐块吊装、对位后，以电焊固定，且每块板焊任意三个角，即三点，但最后一块只能焊两个点。
⒍屋面板支撑系统的安装:
6.1. 2装配式框架结构的安装程序
对于多层装配式框架结构的安装，无论采用分件安装法还是综合安装法，其安装程序都是先安装柱子，再安装梁，后安装楼面板，最后安装屋面板。为了保证结构的稳定性、整体性及尽早形成框架，在安装过程中，必须注意校正、焊接、灌浆等工序之间的严密配合。
6.2起重机械
6.2.1桅杆式起重机
在建筑工程中常用的桅杆式起重机有：独脚拔杆，悬臂拔杆，人字拔杆和牵缆式桅杆起重机等。这类起重机适于在比较狭窄的工地上使用，受地形限制小。桅杆式起重机具有制作简单，装拆方便，起重量大的特点，特别是大型构件吊装缺少大型起重机械时，这类起重设备更显示了它的优越性。但这类起重机需设较多的缆风绳，移动较困难，灵活性也较差。所以，桅杆式起重机一般多用于缺乏其他起重机械或安装工程量比较集中，而构件又较重的工程。一般情况下用电源作动力，无电源时，可用人工绞盘。
一、独脚拔杆
独脚拔杆按制作的材料分类有：木独脚拔杆，钢管独脚拔杆和格构式独脚拔杆。
木独脚拔杆起重高度一般为 8～15米，起重量在10吨(100kN)以内；钢管独脚拔杆起重高度在30米以内，起重量可达30吨(300kN)；格构式独脚拔杆起重高度可达70~80米，起重量可达100吨(1000kN)。
图6—1 拔杆构造示意图
1—拔杆；2—缆风绳3—滑车组；4—导向滑轮；5—拉绳；6—卷扬机；7—锚碇
二、人字拔杆
人字拔杆一般是由两根圆木或两根钢管用钢丝绳绑扎或铁件铰接而成，两杆夹角一般为20°～30°，底部设有拉杆或拉绳，以平衡水平推力，拔杆下端两脚的距离约为高度的1/3～1/2，
三、悬臂拔杆
悬臂拔杆是在独脚拔杆的中部或2/3高度处装一根起重臂而成。其特点是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，但起重量较小，多用于轻型构件的吊装，
四、牵缆式桅杆起重机
牵缆式桅杆起重机是在独脚拔杆下端装一根起重臂而成。这种起重机的起重臂可以起伏，机身可回转360°，可以在起重机半径范围内把构件吊到任何位置。用角钢组成的格构式截面杆件的牵缆式起重机，桅杆高度可达80m，起重量可达60t左右。牵缆式桅杆起重机要设较的缆风绳，比较适用于构件多且集中的工程。
6.2.2自行式起重机
自行式起重机可分为履带式起重机、汽车式起重机与轮胎式起重机。
一、履带式起重机
履带式起重机是一种具有履带行走装置的全回转起重机，它利用两条面积较大的履带着地行走，由行走装置、回转机构、机身及起重臂等部分组成，如图6.2所示。
⒈履带式起重机的常用型号及性能
在结构安装工程中，常用的履带式起重机有W1-50型、W1-100型、W1-200型及一些进口机型。
履带式起重机的主要技术性能包括三个主要参数：起重量Q、起重半径R、起重高度H。
常用履带式起重机的外形尺寸及技术性能见表6.1、表6.2、表6.3、表6.4所示。
⒉履带式起重机的稳定性验算
履带式起重机超载吊装时或由于施工需要而接长起重臂时，为保证起重机的稳定性，保证在吊装中不发生倾覆事故需进行整个机身在作业时的稳定性验算。验算后，若不能满足要求，则应采用增加配重等措施。在图 6—2所示的情况下(起重臀与行驶方向垂直)，起重机的稳定性最差。此时，以履带中心点为倾覆中心，验算起重机的稳定性。
图 6—2 履带式起重机的稳定性验算
①当仅考虑吊装荷载，不考虑附加荷载时起重机的稳定性应满足：
稳定力矩 G1*L1 +G2*L2 +G0*L0—G3*L3
K1 = —————————————---------------—≥ 1.4
倾覆力矩（Q+q)*(R—L2）
②考虑吊装荷载及所有附加荷载时，应满足下式要求
G1*L1+G2*L2 +G0*L0—G3*L3—M F—M G—M L
K2 = ———————--------———————————≥ 1.15
（Q+q)+（R—L2 ）
以上两式中，K 1、K 2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它倾覆力矩之差。在施工现场中，为计算简单，常采用K 1 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)，
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；
M F ——风载引起的倾覆力矩。一般在6级风以上时不进行高空作业，6级风以下时，臂长L＜25m可不考虑M F。M F可按下式计算:
M F＝W1*h1十W2*h2十W3*h3
W1、W2、W3——作用于相应部位的风荷载；
M G——构件下降时刹车惯性力引起的倾覆力矩，可按下式计算
M G =P G（R—L2）=Q*v(R—L2)/g*t
P G——惯性力，
v——吊钩下降速度(m/s)，取吊钩起重速度的1.5倍；
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)。
M L——起重机回转时的离心力引起的倾覆力矩，可按下式计算
P L ——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。
⒊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不能满足构件安装要求时，在起重臂强度和稳定得到保证的前提下，可将起重臂接长。接长后起重量Q / 可根据图6-3，按照接长前后力矩相等的原则进行计算。由∑M A =0可列出：
简化后得:
式中： R/——接长起重臂长度后最小工作半径；
G——起重臂接长部分的重量；
Q/ 、R/ ——起重机原有最大起重臂长时的最小起重量和最小工作半径。
图6-3接长起重臂受力图
二、汽车式起重机
汽车式起重机是把起重机构安装在普通载重汽车或专用汽车底盘上的一种自行式起重机。起重臂的构造形式有桁架臂和伸缩臂两种。其行驶的驾驶室与起重操纵室是分开的。见图 6—4。汽车式起重机的优点是行驶速度快，转移迅速，对路面破坏性小。因此，特别适用于流动性大，经常变换地点的作业。其缺点是安装作业时稳定性差，为增加其稳定性，设有可伸缩的支腿，起重时支腿落地。这种起重机不能负荷行驶。由于机身长，行驶时的转弯半径较大。
图 6—4 QY16型汽车式起重机
三、轮胎式起重机
轮胎式起重机是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机，其上部构造与履带式起重机基本相同，为了保证安装作业时机身的稳定性，起重机设有四个可伸缩的支腿。在平坦地面上可不用支腿进行小起重量吊装及吊物低速行驶，见图 6一5。与汽车式起重机相比其优点有：轮距较宽、稳定性好、车身短、转弯半径小，可在360 0 范围内工作。但其行驶时对路面要求较高，行驶速度较汽车式慢，不适于在松软泥泞的地面上工作。
图 6—5轮胎式起重机
6.2.3塔式起重机
塔式起重机具有竖直的塔身。其起置臂安装在塔身顶部与塔身组成“Г”形，使塔式起重机具有较大的工作空间。它的安装位置能靠近施工的建筑物，有效工作半径较其它类型起重机大。塔式起重机种类繁多，广泛应用于多层及高层建筑工程施工中。塔式起重机按其行走机构、旋转方式、变幅方式、起重量大小分为多种类型，各类型起重机的特点参见表6—1。常用的塔式起重机的类型有：轨道式塔式起重机，型号QT；爬升式塔式起重机，型号QTP；附着式塔式起重机，型号QTF。
表 6—1塔式起重机的分类和特点
轨道式塔式起重机是一种能在轨道上行驶的起重机，又称自性式塔式起重机。这种起重机可负荷行驶，有的只能在直线轨道上行驶，有的可沿“ L”形或“U”形轨道上行驶。常用的轨道式塔式起重机有：QT1—2型塔式起重机QT1—2型塔式起重机QT1—2型塔式起重机
⒈QT1—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6—6)。这种起重机塔身可以折叠，能整体运输，见图 6—7。起重力矩16吨·米(160kN·m)，起重量1—2吨(10一20kN)，轨距2．8米。适用于五层以下民用建筑结构安装和预制构件厂装卸作业。
图6—6
图6—7 QT1—2型塔式起重机
⒉QT1—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，由底座、塔身，起重臂，塔顶及平衡重等组成图6—8。塔顶有齿式回转机构，塔顶通过它围绕塔身回转3600。起重机底座有两种，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5米。QT1—6型塔式起重机的最大起重力矩为400kN·m)，起重量20~60kN)，其主要性能见起重机性能规格教材表6—1。
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 6—8 QT1—6型塔式起重机
⒊QT—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，起重力矩60~80吨·米(600~ 800kN·m)，最大起重量10吨(100kN)。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，其性能见教材表6—9。
⒋轨道式塔式起重机在使用中，应注意下列几点：
①塔式起重机的轨道位置，其边线与建筑物应有适当距离，以防止行走时，行走台与建筑物相碰而发生事故，并避免起重机轮压传至基础，使基础产生沉陷。钢轨两端必须设置车挡。
②起重机工作时必须严格按照额定起重量起吊，不得超载，也不准吊运人员、斜拉重物、拔除地下埋设物。