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结构安装工程
第五章结构安装工程
结构安装工程即是在现场或工厂制作结构构件或构件组合，用起重机械在施工现场将其起吊并安装到设计位置，形成装配式结构。
结构安装工程按结构类型可分为混凝土结构安装工程和钢结构安装工程。
结构安装工程是装配式结构工程施工的主导工种工程，对结构的安装质量、安装进度及工程本钱有重大阻碍，工程人员对此应有足够的重视。
结构安装工程存在构件的类型多、受机械设备和吊装方式阻碍大、构件吊装应力状态转变大、高空作业多等特点，这些直接阻碍到施工方案的制定和施工平安。
第一节起重机械与设备
在结构安装工程中经常使用的起重机械有：
桅杆式起重机，自行杆式起重机和塔式起重机三大类。
一、桅杆式起重机
桅杆式起重机是用木材或金属材料制作的起重设备。
它制作简单、装拆方便、起重量较大（可达100t以上），受地形限制小，能用于其他起重机不能安装的一些特殊结构和设备的安装，尤其是在交通不便的地域进行结构安装时，因大型设备不能运入现场，桅杆式起重机有着不可替代的作用。
但因其效劳半径小，移动较困难，需要设置较多的缆风绳，故一样仅用于结构安装工程量集中的工程。
（一）桅杆式起重机的类型
桅杆式起重机可分为：
独脚把杆、人字把杆、悬臂把杆和牵缆式桅杆起重机等。
1．独脚把杆
独脚把杆可用圆木、钢管或金属格构柱制作。
它由把杆、起重滑轮组、卷扬机、缆风绳和锚碇
等组成（图1-5-1）。
利历时，把杆应维持不大于10°
的倾角，以便吊装的构件不致碰撞把杆，底部应设
置拖子以便移动。
把杆要紧依托缆风绳维持稳固。
缆风绳一样为6~12根，缆风绳与地面的夹角一
般取30°~45°，角度过大那么对把杆产生较大的
压力。
把杆的起重能力，应按实际情形加由验算。
木独脚把杆经常使用圆木制作，圆木梢径20~32cm，
起重高度于般在15m以下，起重量在10t以下；图1-5-1独脚把扦
钢管独脚把杆，一样起重高度在30如之内，起重（a）木把杆；（b）格构式金属把杆
量可达30t；格构式金属把杆，起重高度可达70~80m，起重量可达100t以上。
2.人字把杆
人字把杆是由两根圆木或两根钢管或两根格构式截面的独
脚把杆在顶部相交成20°~30°夹角，以钢丝绳绑扎或铁件铰
接而成（图1-5-2），下悬起重滑轮组，底部设置有拉杆或拉绳，
以平稳把杆本身的水平推力。
其下端两脚的距离约为高度的
1/2~1/3。
人字把杆的特点是侧向稳固性好，缆风绳较少，但
构件起吊后活动范围小，一样仅用于安装重型构件或作为辅
助设备以吊装厂衡宇盖体系上的轻型构件。
图1-5-2人字把杆
3．悬臂把杆
在独脚把杆的中部或2/3高度处装上一根起重臂，即成悬臂把杆。
起重杆能够回转和起伏，能够固定在某一部位，亦可得依照需要沿杆起落（图1-5-3）；为了使起重臀铰接处的把杆部份取得增强，可用撑杆和拉条（或钢丝绳）进行加固。
悬臂把杆的特点是有较大的起重高度和相应的起重半径；悬臂起重杆左右摆动角度大（120°~270°），利用方便。
但因起重量较小，多用于轻型构件的安装。
图1-5-3悬臂把杆
（a）一样形式；（b）带加劲杆；（c）起置臂杆可沿把杆起落
4．牵缆式把杆
牵缆式把杆是在独脚把杆的下端装上一根能够回转和起伏的起重臂而成
（图1-5-4）。
整个机身可回转360°，具有较大的起重量和起重半径，灵活性
好，能够在较大起重半径范围内，将构件吊到需要位置。
用无缝钢管做成的
桅杆起重机，其起重量在10t左右，起重高度可达25m，多用于一样工业厂
房的结构安装；用格构式截面的把杆和起重臂，起重量可达60t，起重高
度可达80余米，可用于重型厂房结构安装或高炉安装。
其缺点是需要设置
较多的缆风绳。
（二）独脚把杆的竖立和移动
1．独脚把杆的竖立图1-5-4牵缆式把杆
建筑工地上经常使用的把杆竖立方式有滑行法、旋转法和倒杆法。
（1）滑行法（图1-5-5）先在安装地址竖立一根辅助把杆l，其长度为把杆2的一半加3~。
将把杆2平置于地面，使其重心靠近把杆1，并在底端安好拖子，将把杆1的起重滑轮组连于把杆2的重心之上l~处，开动卷扬机，并相应放松缆风绳，把杆2随拖子沿地面滑至安装位置，最后收紧缆风绳。
（2）旋转法（图1-5-6）将把杆2的下端固定在辅助把杆l的周围，顶端略加垫高。
用把杆l的起重滑轮组将把杆2绕着下端支点转起，当把杆2升至与地面成60°~70°角以后，制动卷扬机将缆风绳拉至安装位置。
辅助把杆的高度为把杆高度的1／3~1／4。
图1-5-5滑行法图1-5-6旋转法
图1-5-7倒杆法
（3）倒杆法（图1-5-7）辅助把杆上端的一面，用一套滑轮组或拉杆与把杆2的上部相连，形成直角三角形，另一面用滑轮组与锚锭和卷扬机相连，开动卷扬机，将把杆l扳倒的同时，把杆2便由水平位置转起。
当把杆l转动60°~70°后，那么制动卷扬机而用缆风绳拉直把杆2。
辅助把杆的高度可为把杆高度的1／3~l／40。
2．独脚把杆的移动
如图1-5-8所示，独脚把杆移动的一样顺序是：
先将把杆朝移动方向微倾15°~20°，现在在收紧前缆风绳的同时，缓慢放松后缆风绳；然后用卷扬机拖动底座至1点使把杆成竖直状；收紧后缆施绳，
图1-5-8独脚把杆的移动
将底座再向前移动到2点位置，再放松后缆风绳，拉紧前缆风绳，使把杆顶部又向前倾斜至3点位置，再将底座拉至3点位置。
如此反复进行，直至把杆移动到所需要的位置为止。
二、自行杆式起重机
建筑工程中经常使用的自行杆式起重机有履带式起重机、汽车式起重机和轮胎式起重机三种。
（一）履带式起重机
履带式起重机是一种自行杆式全回转起重机，其工作装置经改造后可作挖土机或打桩架，是一种多功能的机械。
该机由行走装置、回转机构、机身及起重臂等部份组成（图1-5-9），行走装置采纳两条链式履带，以减少对地面的平均压力；回转机构为装在底盘上的转盘，使机身可作360°回转；机身内
图1-5-9履带式起重机
l-机身；2-行走装置；3-回转机构；4-起重臂；
5-起重滑轮组；6-变幅滑轮组
部有动力装置、卷扬机及操纵系统；起重臂为角钢组成的格构式结构，下端铰接于机身上，随机身回转，顶端设有两套滑轮组（起重及变幅滑轮组），钢丝绳通过起重臂顶端滑轮组连接到机身的卷扬机上，起重臂可分控制作并接长，履带式起重机具有操作灵活、利用方便，可在一样道路上行走，有较大的起重能力及工作速度，在平整坚实的道路上还可负载行驶。
但履带式起重机行走时速度慢，履带对路面破坏性较大，且稳固较差；不宜超负荷吊装，当进行长距离转移时，多用平板拖车或铁路平车运输。
目前，履带式起重机是建筑结构安装工程中的要紧起重机械，专门是单层工业厂房结构安装工程中应用极为普遍。
在结构安装工程中。
经常使用的履带式起重机有以下几种型号：
Wl-50型、Wl-100型、Wl-200型和西北78D（80D）型等。
不同型号的履带式起重机外形尺寸见表1-5-l。
履带式起重机外型尺寸（mm）表1-5-1
符号
名称
型号
W1-50
W1-100
W1-200
西北78D（80D）
A
机身尾部到回转中心距离
2900
3300
4500
3450
B
机身宽度
2700
3120
3200
3500
C
机身顶部到地面的距离
3220
3675
4125
—
D
机身底部到地面的高度
1000
1045
1190
1220
E
起重臂下铰中心距地面的高度
1555
1700
2100
1850
F
起重臂下铰中心至回转中心距离
1000
1300
1600
1340
G
履带长度
3420
4005
4950
4500（4450）
M
履带架宽度
2850
3200
4050
3250（3500）
N
履带板宽度
550
675
800
680（760）
J
行走底架距地面高度
300
275
390
310
K
机身上部支架距地面高度
3480
4170
6300
4720（5270）
1．履带式起重机的技术性能
履带式起重机要紧技术性能包括三个要紧参数：
起重量Q、起重半径R和起重高度H。
起重量一样不包括吊钩、滑轮组的重量；起重半径R是指起重机回转中心至吊钩的水平距离，起重高度H是指起重吊钩中心至停机面的距离。
履带式起重机的要紧技术性能见表1-5-2。
另外，还能够用性能曲线来表示起重机的性能（图1-5-10）。
履带式起重机技术性能表表1-5-2
参数
单位
型号
W1-50
W1-100
W1-200
西北78D（80D）
起重臂长度
m
10
18
18带
鸟嘴
13
23
15
30
40
37
最大起重半径
m
最小起重半径
m
起重
量
最小起重半径时
t
15
最大起重半径时
t
起重
高度
最小起重半径时
m
最大起重半径时
m
从上述起重机性能表和性能曲线中可看出：
起重量、起重半径和起重高度的大小，取决于起重臂长度及其仰角。
即当起重臂长度一按时，随着仰角的增加，起重量和起重高度增加，而起重半径减小。
当起重仰角不变时，随着起重臂长度增加，那么起重半径和起重高度增加，而起重量减小。
为了保证履带式起重机平安工作，在利用上应注意以下要求：
在安装时需保证起重机吊钩中心与臂架顶部定滑轮之间有必然的最小平安距离，一样取~。
起重机工作时的地面许诺最大坡角不该超过3°，臂杆的最大仰角不得超过生产厂家规定。
假设无资料可查，不得超过78°。
起重机一样不宜同时进行起重和旋转操作，也不宜边起重边改变臂架幅度。
起重机如必需负载行驶，载荷不得超过许诺起重量的70％，且道路应坚实平整，施工厂地应知足履带对地面的压强要求；当空车停止时为80~100kPa，空车行驶时为100~190kPa，起重时为170~300kPa。
假设起重机在松软土壤上面工作，宜采纳枕木或钢板焊成的路基箱垫好道路，以加速施工速度。
起重机行按时重物应在起重机行走的正前方向，重物离地不得超过50cm，并拴好拉绳。
图1-5-10Wl-200型起重机性能曲线
1-起重臂长40m时起重高度曲线；2-起重臀长30m时起重高度曲线；3-起重臂长15m时起重高度曲线；
4-起重臂长40m时起重量曲线；5-起重臂长30m时起重量曲线；6-起重臂长15m时起重量曲线
2．履带式起重机的稳固性验算
履带式起重机在正常条件下工作，机身能够维持
稳固。
当起重机进行超负荷吊装或接长臂杆时，需进
行稳固性验算，以保证起重视在吊装进程中可不能发生
倾覆事故。
在图1-5-11所示情形下（即机身与行驶方向垂直）
稳固性最差，现在，履带的轨链中心A为倾覆中心，
起重机的稳固性按以下方式进行验算：
（1）当考虑吊装荷载及附加荷载时图1-5-11履带式起重机稳固性验算
稳固平安系数K1＝M稳/M倾≥（1-5-1）
（1）当仅考虑吊装荷载时
稳固平安系数K2＝M稳/M倾≥（1-5-2）
即
式中G0——起重机平稳重；
G1——起重机机身可转动部份重量；
G2——起重机机身不转动部份重量；
G3——起重臂重量；
Q——吊装荷载（构件及索具重量）
l1——G1重心至A点的距离；
l2——G2重心至A点的距离；
l0——G0重心至A点的距离；
d——G3重心至A点的距离；
h1´——G1重心至停机面的距离；
h2´——G2重心至停机面的距离；
h2——G3重心至停机面的距离；
ho——G0重心至停机面的距离；
β——停机面倾斜角度，应小于3°；
R——起重机最小回转半径；
MF——风荷载引发的倾覆力矩，—般在六级以上风荷载，不部进行高空安装作业；六级以下风荷载，臂长小于25m时，可不考虑风荷载倾覆力矩。
MF＝W1h1十W2h2十W3h3（1-5-3）
式中Wl——作用在起重机机身上的风载；
W2——作用在臂杆上的风载；按荷载标准计算：
W3——作用在所吊构件上的风荷载，按构件的实际受风面积计算；
h1——机棚后面中心至停机面的距离；
h3——臂杆顶端至停机面的距离；
MG——重物下降时突然刹车的惯性力所引发的倾覆力矩；
MG＝（1-5-4）
式中V——吊钩下降速度（m／s），取吊钩速度的倍；
g——重力加速度s2）；
t——制动时刻（V→0），取ls；
ML——起重机回转时的离心力所引发的倾覆力矩；
ML＝（1-5-5）
式中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。
考察验算结果，假设起重机稳固平安系数不知足要求时，
可采纳临时增加平稳重；改变地面坡角的大小或方向；在起
重臂顶端拉设临时缆风绳等方法。
上述方法，均应经计算确
定；并在正式利用前进行试用。
（3）起重臂接长验算
当起重机的起重高度或起重半径不能知足吊装需要时，
那么可采纳接长起重臂杆的方式予以解决。
其起重量Q′按图
1-5-12计算。
依照起重力矩等量换算原理，可由∑MA＝0得
整理得图1-5-12起重臂接长验算
（1-5-6）
式中R′——接长起重臂后的最小起重半径；
R——起重机原有最大臂长的最小回转半径；
M——起重机两履带板之间的距离；
G′——起重臂接长部份的重量。
当计算的Q′值大于所吊构件重量，即知足稳固平安条件，假设Q′值小于所吊构件重量，那么采取相应方法。
如在起重臂顶端拉设临时性缆风绳，以增强起重机的稳固性，必要时，还需用前面公式进行验算。
（二）汽车式起重机
汽车式起重机是将起重机构安装在通用或专用汽车底盘上的全回转起重机，起重机构动力由汽车发动机供给，其行驶的驾驶室与起重操纵室分开设置（图1-5-13），该机特点是转移迅速，对路面损伤小，但吊重时需利用支腿，因此不能负重行驶，也不适合在松软或泥泞的地面上工作。
一样地，汽车式起重机适用于构件运输装卸作业和结构吊装作业。
图1-5-13QY-16型汽车式起重机
我国生产的经常使用起重机有：
Q2系列、QY系列等。
国产的QY-32型汽车式起重机，臂长达32m，最大起重量32t，起重臂分四节，外面一节固定，里面三节能够伸缩，液压操纵，可用于一样工业厂房的结构安装。
目前，国产汽车式起重机的最大起重量已达65t。
引进的大型汽车式起重机有日本的NK系列起重机，如NK-800起重机起重量可达80t，而德国的GMT型汽车式起重机最大起重量达120t，最大起重高度可达，能知足吊装重型构件的需要。
（三）轮胎式起重机
轮胎式起重机在构造上与履带式起重机大体相似，但其行走装置采纳轮胎。
起重机构及机身装在特制的底盘上，能全回转。
随着起重量的大小不同，底盘下装有假设干根轮轴，配备有4~10个或更多个轮胎，并有可伸缩的支腿（图1-5-14）；起重时，利用支腿增加机身的稳固，并爱惜轮胎。
必要时，支腿下可家垫块，以扩大支承面。
轮胎式起重机的特点与汽车式起重机相同，目前，我国经常使用的轮胎式起重机有：
QL3系列及QYL系列等。
均用于一样工业厂房结构吊装。
三、塔式起重机
塔式起重机（图1-5-15）是一种塔身直立，起重臂安在塔身顶部且可作360°回转的起重机。
一样可按行走机构、变幅方式、回转机构的位置和爬升方式的不同而分成假设干类型。
塔式起重机普遍用于多层及高层民用建筑和多层工业厂房结构安装施工。
下面就轨道式、爬升式和附着式塔式起重机作重点介绍。
（一）轨道式塔式起重机
轨道式塔式起重机是在多层衡宇施工中应用最为普遍的一种起重机。
该机种类繁多，能同时完成垂直和水平运输，在直线和曲线轨道上均能运行，且利用平安，生产效率高，能负荷行走，起重高度可按需要增减塔身互换节架。
可是，需铺设轨道，装拆、转移费工费时，台班费较高，经常使用型号有QTl-二、QTl-6，QT60／80和QT20型等。
图1-5-14QL3-16型轮胎式起重机图1-5-15塔式起重机
1．QTl-2型塔式起重机
QTl-2型塔式起重机是我国目前应用较为普遍的一种轨道式轻型下旋塔式起重机。
该机变幅、起重卷扬机及配重箱均设置在旋转架上，重心低，转动灵活、稳固性好。
塔身与起重臂可折叠在一路整体拖运（图1-5-16（a））。
该机起重量1~2t，起重力矩160kN·m。
适用于5~6层的民用建筑的结构安装。
图1-5-16经常使用塔式起重机
2．QTl-6型塔式起重机
QTl-6型塔式起重机是上回转动臂变幅塔式起重机。
该机由底盘、塔身、起重臂和平稳臂和塔顶组成。
因底部的轮廓尺寸较小，可附着在建筑物上，故应用较广。
该机起重量为2~6t，起重幅度为~20m，起重高度可达40m。
适用于构件较轻的多层框架或8~10层民用衡宇的结构安装（图1-5-16（b））。
3．T60／80型塔式起重机
QT60／80型塔式起重机是上回转动臂变幅式起重机。
起重力矩600~800KN·m，起重量近10t，起重高度可达68m。
一样用于多层装配式民用衡宇和多层工业厂房施工（图1-5-16（c））。
其起重性能参数见表1-5-3。
轨道式塔式起重机在利历时，应注意以下几点：
（1）塔式起重机的轨道位置，其边线应与建筑物有适当距离，以防发生碰撞事故和使建筑物基础产生沉陷。
轨道两头必需设置车档。
（2）起重机工作时必需严格按额定起重量起吊，不得超载，亦不准吊运人员，斜拉重物，拔除地下埋设物。
（3）司机必需取得指挥信号后，方可进行操作，操作前司机必需按电铃、发信号。
吊物上升时，吊钩距起重臂端不得小于lm。
工作休息和下班时；不得将重物悬吊在空中。
（4）运转完毕，起重机应开到轨道中部位置停放，并用夹轨钳夹紧。
吊钩上升到距起重臂端2~3m处，起重臂应转至平行于轨道方向。
（5）所有操纵器工作完毕后，必需扳到停止点（零位），拉开电源总开关。
（6）六级风以上及雷雨天，禁止操作。
QT60／80型塔式起重机的起重性能表1-5-3
塔级
臂长幅度起升高度起重量
（m）（t）
塔级
臂长幅度起升高度起重量
（m）（t）
塔级
臂长幅度起升高度起重量
（m）（t）
高塔
600
3030502
3068
252549
2565
2020483
2010606
1515474
1556
中塔
700
30①30402
3058
252539
2555
202038
2010507
151537
15469
低塔
800
30②30302
3048
252529
2545
2020284
2010408
151527
1536
①30m臂杆为加长臂，只作600kN·m利用；
2该机是以北京地域情形设计的，工作风压250Pa，非工作风压
450Pa。
对其他地域，如沿海风大地域，利历时应作稳固性验算。
（二）爬升式塔式起重机
爬升式塔式起重机是安装在建筑物内部电梯井或特设开间的
结构上，借助于爬升机构随建筑物的升高而向上爬升的起重机械。
一样每隔1~2层楼便爬升一次。
其特点是塔身短，不需轨道和附
着装置，用钢量省，造价低，不占施工现场用地；但塔机荷载作
用于楼层，建筑结构需进行相对加固，拆卸时需在屋面架设辅助
起重设备。
该机适用于施工现场狭小的高层建筑工程（图1-5-17）。
爬升式塔式起重机由底座塔身套架塔顶起重臂及平稳臂等组图1-5-17爬升式塔式起重机
成。
其要紧型号有：
QT5-4／40型，QT5-4／60型和QT3-4型。
1-爬升套架；2-塔身底座；3-塔身
此类塔式起重机的爬升进程如图1-5-18所示，先用起重钩将套架提升到上一个塔位处予以固定（图1-5-18（b）），然后松开塔身底座梁与建筑物骨架的联结螺栓，收回支腿，将塔身提至需要位置（图1-5-18c）；
图1-5-18爬升进程示用意
（a）预备状态；（b）提升套架；（c）提升塔身
最后旋出支腿，扭紧联结螺栓，即可再次进行安装作业（图1-5-18（a））。
爬升式塔式起重机在利历时，必需注意以下几点：
（1）依照爬升孔的尺寸和建筑结构特点，确信楼板开孔的大小，并预备适合的爬升套架；
（2）通过行驶起重小车，使塔吊上部前后方向（即起重臂方向和平稳臂方向）处于平稳状态，以便塔吊能比较容易地向上平稳爬升；
（3）爬升时，起重臂的指向应与液压爬升系统的扁担粱相垂直；
（4）爬升进程中，禁止回转臀架。
导向装置间隙调整完毕后，禁止转动起重臂；
（5）当内爬塔式起重机爬升到指定楼层后，应当即拔出塔身基础的支承梁，并通过爬升
套架传递垂直荷载；
（6）的当风速超过5级时，不得进行爬升作业；
（三）附着式塔式起重机
附着式塔式起重机是固定在建筑物近旁混凝土基础上的起重机械，它可借助顶升系统将塔身自行向上接高，从而知足施工进度的要求。
为了减小塔身的计算长度，应每隔20m左右将塔身与建筑物用锚固装置相连（图1-5-19）。
该塔式起重机多用于高层建筑施工。
附着式塔式起重机还可安在建筑物内部作为爬升式塔式起重机利用，亦可作轨道式塔式起重机利用。
QT4-10型附着式格式起重机，起重力矩可达1600KN·m，最大起重量可达5~10t，起重半径3~30m，并可依照建筑物建造高度自行接高（每次接高，最大起吊高度160m。
QT4-10型附着式塔式起重机的自升系统包括顶升套架、长行程液压千斤顶、承座、顶升横梁及定位销等。
液压千斤顶的缸体安装在塔顶底端的承座上。
其顶升进程可分为五个步骤（图1-5-20）：
图1-5-19QT4-10型塔式起重机
（a）全貌图；（b）性能曲线；（c）锚固装置图
1-液压千斤顶；2-顶升套架；3-锚固装置；4-塔身套箍；5-撑杆；6-柱套箍
图1-5-20附着式起塔式起重机的自升进程
（a）预备状态；（b）顶升塔顶；（c）推入标准节；（d）安装标准节；（e）塔顶与塔身联成整体
（a）将标准节起吊到摆渡小车上，并将过渡节与塔身标准节相联结的的螺栓松开，预备顶升。
（b）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升起到超过一个标准节的高度，然后用定位销将套架固定。
如此，塔式起重机上部结构的重量便通过定位销传递到塔身上。
（c）千斤顶回缩，
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