土木工程施工(上)-第8章结构安装工程

1、第8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：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。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。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

2、取相应的措施。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。8.1 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） 和运行小车式塔 式 能否移动固定式和行走式（轨道式、轮胎式、汽起重机 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）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

3、航能力自航式和非自航式起重机械起重设备索具 钢丝绳、吊具（卡环、横吊梁）、滑轮组、卷扬机及锚碇等设备千斤顶、提升机等。8.1.1 桅杆起重机用桅杆起重机起吊钢构件桅杆起重机的特点：制作简单，装拆方便，能在比较狭窄的工地使用；起重能力较大（可达100T以上）； 能解决缺少其他大型起重机械或不能安装其他起重机械的特殊工程和重大结构的困难；当无电源时可用人工绞磨起吊。缺点：服务半径小，移动困难；需要设置较多的缆风绳；施工速度较慢。只适用于安装工程量比较集中，工期较富裕的工程。8.1.2 自行杆式起重机履带式起重机、轮胎式起重机和汽车式起重机（1）履带式起重机W1-50履带式起重机Max:1800t

4、1）特点机动灵活，稳定性好，可负载行走，接地面积大，对地面的要求不高，可在现场简易道路上行走； 履带式起重机图 1-底盘；2-机棚；3-起重臂；4-起重滑轮组；5-变幅滑轮组；6-履带；L-起重臂长度；H-起升 高度；R-工作幅度 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=

5、19m13.5m。H=80m,R=130m,Q=1250tDEMAG CC8800 1250t履带吊3）履带式起重机的稳定性验算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。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。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。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： 稳定力矩K1 = 倾覆力矩 G0 l 0 + G1l1 + G2 l 2 (G0 h0 + G1 h1 + G2 h2 + G3 h3 ) sin G3 l3 M

6、F M G M L= (Q + q )( R l 2 ) 1.15当只考虑吊装荷载，不考虑附加荷载时，稳定性安全系数： 稳定力矩 G0 l 0 + G1l1 + G 2 l 2 G3 l3 = 1.4K2 = (Q + q )( R l 2 ) 倾覆力矩注：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

7、Q。由MA=0，可得： M N M N R + R M N Q R Q R + G 2 2 2 2即： 1Q(2 R M + N ) G (R+ R M + N )Q 2 R M + N接长起重臂受力图（2）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。（3）轮胎式起重机介于两者之间，仅能在工地上移动。18t汽车式起重机8.1.3 塔式起重机 附着式塔式起重机 1-撑杆；2-建筑物；3-标准节

8、；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-摆渡小车倾斜臂架式塔式起重机 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

9、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。8.2 混凝土结构安装8.2.1 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

10、索具进行承载力复核和安全性检查。8.2.2 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。8.2.2.1 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

11、至柱重心距离，柱吊起后即可自行回转为直立状态。柱的两点绑扎法（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。 旋转法吊装柱(a)旋转过程；(b)平面布置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

12、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。 滑行法吊装柱(a)滑行过程；(b)平面布置 （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

13、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。柱的对位与临时固定柱的对位与临时固定 柱的最后固定(a)第一次浇筑混凝土(b)第二次浇筑混凝土柱子对位安装基准线临时固定和校准最后固定8.2.2.2 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 。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。在吊车梁安装过程中，应用经纬仪或线锤校正柱子的垂直

14、度。 2）校正与最后固定校正标高、平面位置和垂直度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。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。垂直度可用靠尺、线垂球检查，加斜垫铁纠正。最后固定电焊，并浇筑细石混凝土。吊车梁的吊装8.2.2.3 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。当屋架数榀在一起叠浇时，应在屋架两端搭设枕木垛，

15、其高度与被扶直屋架的底面齐平。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。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。吊索与水平线的夹角不宜小于 o，以免屋架承受过大的横向45压力。屋架跨度小于或等于18m时绑扎两点；当跨度大于18m时需绑扎4点；当跨度大于30m时，应考虑采

16、用横吊梁，以减小绑扎高度。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。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。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。 工具式的支撑的构造1钢管；2撑脚；3屋架上弦4）校正与最后固

17、定校正屋架竖向偏差可用垂球、经纬仪或全站仪检查。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。 屋架的临时固定与校正1工具式支援；2卡尺； 3经纬仪8.2.2.4 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。8.2.3 结构安装方案8.2.3.1 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）起重机类型的选择一般高度较低的建筑物，如单

18、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。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。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。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+h4C、工作幅度和最小起重臂长 hf +g +L l1 + l2 = sin cos

19、 （h30.30m ） = arctg 3R=F+Lcos hf +gD、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构件。吊装顺序起重机在每一停机位置，吊装尽可能多的构件 先开始吊装4根6根柱子，立即加以校正和灌浆固定； 然后吊装吊车梁、连系梁、屋架、屋面板等构件。综合吊装法起重机的开行路线较短，停机位置较少，能为后续工序及早提供作业面。但综合吊装法要同时吊装各种类型的构件，影响起重机生产率的提高，不能充分发挥起重机的工作能力，且使构件的供应、平面布置复杂化，构件的校正也较困难。在某种结构（如门架式结构）必须采用综合吊装法时，或当采用移动比较困难的起重机（如牵缆桅杆式）来吊装一