第六章结构安装工程。
一、基本概念：
1、定义：结构安装：就是使用起重机械将预制构件或构件组合单元，安放到设计位置上去的工艺过程。
2、意义：它是装配式结构施工中的一个主导分部工程。它的工作好坏将直接影响到工程质量、施工进度、工程造价等各个方面。
3、结构安装工程施工特点。
1）受预制构件的类型和质量影响大；
2）正确选用起重机具是完成吊装任务的主导因素；
3）构件所处的应力状态变化多；
4）高空作业多，容易发生事故，必须加强安全教育，并采取可靠措施。
6.1 起重机械。
一、 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。
二、 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。
1、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。
2、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—13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—13 履带式起重机的稳定性验算
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 g 1 l 1 +g 2 l 2 +g 0 l 0 —g 3 l 3
k 11.4
倾覆力矩 （q+q)+（r—l 2 ）
考虑吊装荷载及所有附加荷载时，应满足下式要求
g 1 l 1 +g 2 l 2 +g 0 l 0 —g 3 l 3 —m f —m g —m l
k 21.15
q+q)+（r—l 2 ）
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： g 0 ——平衡重；由于机身长，行驶时的转弯半径较大。
g 1 ——机身可转动部分的重量：
g 2 ——机身不转动部分的重量；
g 3 ——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；
l 1 ——g 1 重心至a点的距离；
l 2 ——g 2 重心至a点的距离；
l 3 ——g 3 重心至a点的距离；
l 0 ——g 0 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 ＝w 1 h1十w 2 h2十w 3 h3
w 1 、w 2 、w 3 ——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—l 2 ）=2 )/
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／s 2 ；
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。
h 3 ——停机面至起重臂顶端的距离。
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6-14，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 6-14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—15。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—15 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 6一16。
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—16轮胎式起重机
三、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—4。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—4塔式起重机的分类和特点
一）轨道式塔式起重机
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
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6—16)。
这种起重机塔身可以折叠，能整体运输，见图 6—17。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—17
图 6—16 qt1—2型塔式起重机
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，由底座、塔身，起重臂，塔顶及平衡重等组成图6—18。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—9。
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—18 qt1—6型塔式起重机
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，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。
4、 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。
3)司机必须得到指挥信号后，方得进行操作，操作前司机必须按电铃、发信号。吊物上升时，吊钩距起重臂端不得小于1米。工作休息和下班时，不得将重物悬挂在空中。
4)运转完毕，起重机应开到轨道中部位置停放，并用夹轨钳夹紧在钢轨上。吊钩上升到距起重臂端2—3米处，起重臂应转至平行于轨道的方向。
5)所有控制器工作完毕后，必须扳到停止点(零位)，拉开电源总开关。
6)六级风以上及雷雨天，禁止操作。起重机如失火，绝对禁止用水救火，应该用四氯化碳灭火器或其它不导电的东西扑灭之。
二)爬升式塔式起重机
高层装配式结构施工，若采用一般轨道式塔式起重机，其起重高度已不能满足构件的吊装要求，需采用自升式塔式起重机。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，向上爬升一次。这类起重机主要用于高层(10层以上)框架结构安装。
其特点是机身体积小，重量轻，安装简单，适于现场狭窄的高层建筑结构安装。
爬升式塔式起重机由底座，套架、塔身、塔顶、行车式起重臂，平衡臂等部分组成。起重机型号有：qt5—4／40型、qt3—4型及用原有2～6吨(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（图6—19）的底座及套架上均设有可伸出和收回的活动支腿，在吊装构件过程中及爬升过程中分别将支腿支承在框架梁上。每层楼的框架梁上均需埋设地脚螺栓，用以固定活动支腿。
图 6—19 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
qt5—4／40型爬升式塔式起重机的爬升过程见图6—19。
首先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6—19a]
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6—19b]]
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6—19c)。
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，它可借助顶升系统随着建筑施工进度而自行向上接高。为了减小塔身的计算长度，规定每隔20m左右将塔身与建筑物用锚固装置联结起来（图6—20）。这种塔式起重机宜用于高层建筑施工。
附着式塔式起重机的型号有：qt4—10型、qt1—4型、zt—1200型、zt—100型等，qt4—10型起重机，每顶升一次升高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5t一10t，起重半径为 3—30m，起重高度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吊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。其顶升过程可分以下五个步骤，见图6—21 所示。
1)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6—21a)；
2)开动液压千斤顶，将塔吊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。于是塔吊上部结构的重量就通过定位销传递到塔身(图6—21b)；
3)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6—21c)；
4)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，并用螺栓加以连接(图6—21d)；
5)拨出定位销，下降过渡节，使之与已接高的塔身联成整体(图6—21e)。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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