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建筑施工技术
1.10.1.1.3 三、结构安装方案
三、结构安装方案

(一)起重机的选择

1.起重机类型的选择

起重机的选择主要选择起重机的类型和型号。

2.起重机型号及起重臂长度的选择

起重机的类型确定之后,需要根据厂房主要构件的吊装参数,选择起重机的型号和确定起重臂的长度。

(1)起重量

起重机的起重量Q应满足下式要求:

式中,Q1——构件质量,t;

Q2——索具质量,t。

(2)起升高度

起重机的起升高度必须满足所吊构件的吊装高度要求,如图7.26所示,即:

式中,H——起重机的起升高度,从停机面至吊钩中心的垂直距离,m;

h1——从停机面至安装支座表面的高度,m;

h2——安装间隙,视具体情况而定,应不小0.3mm;

h3——构件吊起后,绑扎点至底面的距离,m;

h4——索具高度,自绑扎点至吊钩中心的距离,m。

图7.26 起升高度的计算简图

(3)起重半径(也称工作幅度)

当起重机可以不受限制地行驶到构件吊装位置附近吊装构件时,对起重半径没有什么要求,则可根据计算的起重量及起升高度,通过查阅起重机的性能表或性能曲线来选择起重机的型号及起重臂的长度,并可查得与此起重量和起升高度相应的起重半径,作为确定起重机的开行路线及停机位置时的参考。

当起重机不能直接行驶到构件吊装位置附近去吊装构件时,就需要根据起重量、起重高度、起重半径三个参数,查阅起重机的性能表或性能曲线来选择起重机的型号及起重臂的长度。

当起重机的起重臂需要跨过已安装好的结构构件去吊装构件时(如跨过屋架或天窗架吊装屋面板),为了避免起重臂与已安装的结构构件相碰,则需求出起重机的最小臂长及相应的起重半径。此时,可用数解法或图解法求解(图7.27)。

①数解法求所需最小起重臂长[图7.27(a)]

式中,L——起重臂的长度,m;

h——起重臂底铰至构件(如屋面板)吊装支座的高度,m;h=h1-E

h1——停机面至构件(如屋面板)吊装支座的高度,m;

f——起重钩需跨过已安装结构构件的距离,m;

g——起重臂轴线与已安装构件(如屋架)间的水平距离(不小于1m);

E——起重臂底铰至停机面的距离,m;

α——起重臂的仰角。

图7.27 吊装屋面板时起重机起重臂最小长度计算简图

以求得的α角代入式(7.6),即可求出起重臂的最小长度,据此,可选择适当长度的起重臂,然后根据实际采用的起重臂及仰角α计算起重半径R:

式中,F为起重机轴距的一半,一般为1 300mm。根据计算出的起重半径R及已选定的起重臂长度L,查起重机的性能表或性能曲线,复核起重量Q及起重高度H,如能满足吊装要求,即可根据R值确定起重机吊装屋面板时的停机位置。

②图解法求起重机的最小起重臂长度[图7.27(b)]

用图解法求起重机最小起重臂长度的步骤如下:

第一步:选定合适的比例,绘制厂房一个节间的纵剖面图;绘制起重机吊装屋面板时吊钩位置处的垂线y—y;根据初步选定的起重机的E值绘出水平线H—H。

第二步:在所绘的纵剖面图上,自屋架顶面中心向起重机方向水平量出一距离g,g至少取1m,定出点P。

第三步:根据式(7.7)求出起重臂的仰角α,过P点作一直线,使该直线与H—H的夹角等于α,分别交y—y、H—H于A、B两点。

第四步:AB的实际长度即为所需起重臂的最小长度。

(二)结构安装方法及起重机开行路线

1.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

通常分三次开行安装完所有构件。第一次开行,安装全部柱子,并对柱子进行校正和最后固定;第二次开行,安装吊车梁、连系梁及柱间支撑等;第三次开行,分节间安装屋架、屋面板、天窗架及屋面支撑等。如图7.28所示。

图7.28 分件安装时的构件吊装顺序

图中数字表示构件吊装顺序,其中1~12—柱;13~32—单数是吊车梁,双数是连系梁;33、34—屋架;35~42—屋面板

采用分件安装法吊装的构件便于校正,索具不需经常更换;操作程序基本相同,吊装速度快;施工现场的构件布置不至于拥挤;可根据不同的构件选用不同的起重机,能充分发挥起重机的效能。

(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。

采用综合安装法,起重机的开行路线短,停机位置少,有利于组织立体交叉作业,以加快工程进度。但要同时吊装各种类型的构件,起重机的效能不能充分发挥;且构件的平面布置复杂,校正工作困难,容易造成施工混乱,因此较少采用。

分件安装法和综合安装法各有优缺点,在组织吊装时,可采用分件安装法吊装柱子,而采用综合安装法吊装吊车梁、连系梁、屋架、屋面板等构件,起重机分两次开行吊装完所有构件。

2.起重机的开行路线及停机位置

起重机的开行路线及停机位置与起重机的性能以及构件尺寸、重量、平面布置、安装方法等有关。吊装屋架、屋面板等屋面构件时,起重机宜跨中开行;吊装柱子时,则视跨度大小、构件尺寸与质量及起重机性能,可沿跨中或跨边开行,如图7.29所示。

当R≥L/2时,起重机可沿跨中开行,每个停机位置可吊装两根柱,如图7.29(a)所示;

,则可吊装四根柱,如图7.29(b)所示;

当R<L/2时,起重机需沿跨边开行,每个停机位置吊装1~2根柱,如图7.29(c)、(d)所示。若,则可吊装两根柱。

其中,R——起重机的起重半径,m;

L——厂房跨度,m;

b——柱的间距,m;

a——起重机的开行路线到跨边的距离,m。

图7.29 起重机吊装柱时的开行路线及停机位置

图7.30所示是一个单跨车间采用分件安装法时起重机的开行路线及停机位置图。

当单层工业厂房面积较大或具有多跨结构时,为加快工程进度,可将建筑物划分为若干个施工段,选用多台起重机同时进行施工。每台起重机可以独立作业,负责完成一个区段的全部吊装工作,也可选用不同性能的起重机协同作业,有的专门吊柱子,有的专门吊屋盖结构,组织大流水施工。

图7.30 起重机开行路线及停机点位置

当厂房有多跨并列和纵横跨时,可先吊装各纵向跨,然后吊装横向跨,以确保在吊装各纵向跨时起重机械、运输车辆畅通。

在拟定起重机的开行方案时,各类构件的安装要相互衔接,不跑空车,尽可能使起重机的开行路线最短,同时使开行路线能多次重复使用,以减少钢板、枕木等设施的铺设。

(三)构件的平面布置与运输堆放

构件布置得合理可以减少构件的二次搬运,给施工带来方便,提高工作效率;相反,构件布置得不合理,会给吊装等工作带来许多不必要的麻烦。

构件的平面布置与起重机的性能、安装方法及构件的制作方法等有关。构件的平面布置应在确定安装方法、选定起重机械之后,根据现场实际情况研究确定。

1.构件的平面布置原则

(1)每跨构件尽可能布置在本跨内,如确有困难也可布置在跨外便于吊装的地方;

(2)构件布置方式应满足吊装工艺要求,尽可能布置在起重机的起重半径内,尽量减少起重机在吊装时的跑车、回转及起重臂的起伏次数;

(3)按“重近轻远”的原则,首先考虑重型构件的布置;

(4)构件的布置应便于支模、扎筋及混凝土的浇筑,若为预应力构件,要考虑有足够的抽管、穿筋和张拉的操作场地等;

(5)所有构件均应布置在坚实的地基上,以免构件变形;

(6)构件的布置应考虑起重机的开行与回转,保证路线畅通以及起重机回转时不与构件相碰;

(7)构件的平面布置分预制阶段构件的平面布置和安装阶段构件的平面布置,布置时两种情况要综合加以考虑,做到相互协调,有利于吊装。

2.预制阶段构件的平面布置

(1)柱子的布置

柱子和屋架一般在施工现场预制,吊车梁有时也在现场预制,其他构件一般在构件厂或场外制作后运至施工现场。柱的布置有斜向布置和纵向布置。

①柱子斜向布置:柱子采用旋转法起吊,可按三点共弧斜向布置,如图7.31所示。

图7.31 柱子斜向布置方法之一

作图步骤如下:

第一步,确定起重机开行路线到柱基中线的距离。

第二步,确定起重机的停机点。

第三步,确定柱子的预制位置。

布置柱时,要注意牛腿的朝向,避免吊装时在空中调头。当柱子布置在跨内时,牛腿应面向起重机;当柱子布置在跨外时,牛腿应背向起重机。

布置柱子时,由于场地限制或柱身过长,无法做到三点共弧时,可根据不同情况布置成两点共弧。

两点共弧的方法有两种:一种是杯口中心与柱脚中心两点共弧,吊点放在起重半径R之外,如图7.32所示。

图7.32 柱子斜向布置方法之二(柱脚与柱基两点共弧)

另一种方法是吊点与杯口中心两点共弧,柱脚放在起重半径R之外,安装时可采用滑行法,如图7.33所示。

图7.33 柱子斜向布置方法之三(吊点与柱基两点共弧)

②柱子纵向布置:对于一些较轻的柱子,起重机能力有富余,考虑到节约场地、方便构件制作,可顺柱列纵向布置,如图7.34所示。柱子纵向布置,绑扎点与杯口中心两点共弧。若柱子长度大于12m,柱子纵向布置宜排成两行,如图7.34(a)所示;若柱子长度小于12m,则可叠浇排成一行,如图7.34(b)所示。安装时应采用滑行法,停机位置在两柱基中间,使OM1=OM2,这样每一停机位置可吊装两根柱子。

图7.34 柱子纵向布置

(2)屋架的布置

屋架宜安排在厂房跨内平卧叠浇预制,每叠3~4榀,布置方式有三种:斜向布置、正反斜向布置和正反纵向布置等,如图7.35所示。

(3)吊车梁的布置

当吊车梁安排在现场预制时,可靠近柱基顺纵轴线或略做倾斜布置,也可插在柱子的空当中预制,或在场外集中预制等。

图7.35 屋架预制时的几种布置方式

3.安装阶段构件的平面布置及运输堆放

安装阶段的排放布置,一般是指柱子安装完毕后其他构件的排放布置,包括屋架的扶直及排放布置,吊车梁、屋面板的排放布置等。

(1)屋架的扶直排放

屋架可靠柱边斜向排放或成组纵向排放。

①屋架的斜向排放:确定屋架斜向排放位置的方法可按下列步骤作图:

第一步,确定起重机安装屋架时的开行路线及停机点(如图7.36所示)。

第二步,确定屋架的排放范围。

第三步,确定屋架的排放位置。

图7.36 屋架斜向排放

(虚线表示屋架预制时的位置)

②屋架的成组纵向排放:屋架纵向排放时,一般以4~5榀为一组靠柱边顺轴线纵向排放。

为避免在已安装好的屋架下面绑扎、吊装屋架,每组屋架的排放中心线可安排在该组屋架倒数第二榀的安装轴线之后约2m处,如图7.37所示。

图7.37 屋架的成组纵向排放

(2)吊车梁、连系梁及屋面板的运输、堆放与排放

吊车梁、连系梁的排放位置,一般在其吊装位置的柱列附近,跨内、跨外均可。有时也可不需排放,从运输车辆上直接吊至安装的位置进行安装。

屋面板可布置在跨内或跨外。根据起重机吊装屋面板时所需的起重半径,当屋面板在跨内排放时,应向后退3~4个节间开始排放;若在跨外排放,应向后退1~2个节间开始排放。