单层工业厂房结构吊装课程设计

铜陵学院课程设计任务书课程名称：《土木工程施工》设计课题：单层工业厂房结构吊装系别：土木建筑系专业：土木工程姓名：学号：指导教师：下发时间：2010年12月一工程概况及施工条件1、工程概况本工程为某厂单层钢筋混凝土装配式车间，该车间共三跨（即12米、18米，24米），其平面位置、厂房轴线尺寸和剖面图如图1，2，3所示。2、施工技术经济条件（1）地质：由勘测报告知，土壤为一级大孔性黄土，天然地基承载力为15T/m2，地下水位在地表下6~7米；（2）吊装前基础已施工完毕并回填平整至-0.20米；（3）柱、顶应为屋架及12米跨两铰拱屋架，均为现场预制；吊车梁、联系梁、基础梁及预应力大型屋面板在预制构件加工厂制作，用汽车运入现场并排放；（4）钢天窗梁系，分两段在金属结构厂制作，运到现场拼装并排放；（5）结构安装工程承重构件一览表附表；（6）施工单位现有W1-50，W1-100和ε-1252型履带起重机可供选用，其工作性能见图4，5，6所示工作性能曲线；起重机外形尺寸如图及附表；（7）工期：自2010年12月20日至7月20日。3、设计参考数据（1）柱的预制平面图中柱脚距基础中心80cm以处，吊具重200kg；（2）横吊梁重500kg；天窗架加固附加重500kg；（3）鸟嘴架可外伸3m重500kg。二施工前准备工作本次设计是严格按照工程现场情况以及设计任务书参考国家标准完成的。在合同的时间期限内既要安全合理又要经济的吊装施工。首先已经做好了厂房的基础，现在需要清理场地将需要吊装的材料按要求布置好准备吊装。三厂房结构吊装方案1起重机械型号的选择由上面的工程概况和施工条件可以知道，构件中柱子和梁中最重6.9T，屋架、天窗和屋面板最重7.15T。起重机型号的确定和工作参数的计算。1吊装柱子的起重机选择。柱：各列柱均要求以一点绑扎（斜吊绑扎法或直吊绑扎法）采用旋转法吊装的方法。则Q≥Q1+Q2其中Q1为构件质量，Q2为索具重量：吊索取0.2T；横吊聚、鸟嘴架，各0.5T；柱子中最重的为6.9T。所以Q≥7.1T。起重高度H所选起重机的起升高度必须满足所吊构件的吊装高度要求。柱子中最高的如表为Z1-3柱，14.24m则H≥h1+h2+h3+h4。则H≥0+0.3+14.24+1.2=15.74m。现在初选W1-100型履带起重机，起重臂长为23m。当起重为7.1T时相应的起重半径为8m，起重高度H=19m15.74m，满足吊装柱子的要求。因此用W1-100型履带起重机臂长23m在半径小于8m初吊装柱子。2吊装屋架和天窗的起重机选择。屋架：12m跨二点绑扎；18m跨采用四点绑扎；24M跨采用横吊梁四点绑扎。屋架采用两点绑扎安装，安装需要的起吊高度和重量各不一样，设计以高跨度为标准。要求起重重量：Q=Q1+Q2=7.15+0.2=7.35T。要求起重高度：H=h1+h2+h3+h4=13.9+0.3+2.95+2.5=19.65m。现在初选W1-100型履带起重机，起重臂长为23m。当起重为7.35T时半径7m。起重高度为21m19.65m，满足吊装屋架要求。因此用W1-100型履带起重机臂长23m在半径小于7m处吊装屋架及天窗。3吊装屋面板的起重机选择。对于屋面板同样采用高跨度屋面板为准。要求起重重量：Q=Q1+Q2=1.02+0.2=1.22T。要求起重高度：H=h1+h2+h3+h4=10.7+3.2+0.3+0.24+2.5=17m。起重机吊装跨中屋面板时，起重钩需伸过已吊装好的屋架上弦中线f=3m，且起重臂中心线与已安装好的屋架中心线至少保持g=1m的水平距离，因此，起重机的最小起重臂长度及所需起重仰角α为:α=arctan3agh计算可得α=arctan3137.12.37.10=55.5°。代入公式计算要求的最小臂长为：L=h/sinα(f+g)/cosα=566.013824.07.12.37.10=14.93+7.07=22m由上面计算可以知道W1-100型履带式起重机臂长为23m，可以吊装最大跨度上的屋面板，当起重仰角α=55.5°，实际起重半径为R=F+Lcosα=1.3+23×cos55.5°=14.3m查看W1-100型23m起臂的性能曲线知，R=14.3m时，Q=2.5t＞1.22t，H=18m＞17m，所以选择W1-100型23m起重臂符合吊装高跨屋面板的要求。以选取的L=23m，α=55.5°复核能否满足吊装跨边屋面板的要求。起重臂吊装(A)轴线最边缘一块屋面板时起重臂与(A)轴线的夹角β，β=34.7°，则屋架在(A)轴线处的端部A点与起重杆同屋架在平面图上的交点B之间的距离为0.75+3tanβ=0.75+3×tan34.7°=2.83m。可得f=3/cosβ=3/cos34.7°=3.65m；由屋架的几何尺寸计算出屋架被截得的高度h屋=2.83×tanc=2.83×36001645=1.29m。验算L=h/sinα+（f+g)/cosα=566.03824.07.129.17.10g=23m得g=2.95m则g=2.95m＞1m。所以选择W1-100型履带式起重机，满足吊装最边缘一块屋面板的要求，取L=23m，α=55.5°时能满足吊装最边缘一块屋面板的要求。根据以上各种吊装工作参数的计算，从W1-100型L=23m履带式起重机性能曲线表并列表1可以看出，所选起重机可以满足所有构件的吊装要求。构件名称柱ZA、ZE、ZH柱Z1、Z2、Z3屋架屋面板吊装工作参数Q(T)H(m)R(m)Q(T)H(m)R(m)Q(T)H(m)R(m)Q(T)H(m)R(m)计算所需工作参数7.113.36.015.77.3519.651.221714.323m起重臂工作参数7.520.57720.57820.572.31814.5表1厂房主要构件吊装参数2厂房结构吊装方案选择单层厂房结构安装工程施工方案内容包括：结构吊装方法、起重机的选择、起重机的开行路线及构件的平面布置等。确定施工方案时应根据厂房的结构形式、跨度、构件的重量及安装高度、吊装工程量及工期要求，并考虑现有起重设备条件等因素综合确定。单层厂房结构吊装方法有分件吊装法和综合吊装法。分件吊装法起重机每开行一次，仅吊装一种或几种构件。一般厂房分三次开行吊装完全部构件。第一次开行，吊装柱，应逐一进行校正及最后固定；第二次开行，吊装吊车梁、连系梁及柱间支撑等；第三次开行，以节间为单位吊装屋架、天窗架和屋面板等构件。综合吊装法起重机一次开行，以节间为单位安装所有的结构构件。具体做法是：先吊装4～6根柱，随即进行校正和最后固定。然后吊装该节间的吊车梁、连系梁、屋架、天窗架、屋面板等构件。3厂房结构吊装方法确定根据实地情况，厂房基础应经完成。厂房结构的柱为现场预制，而吊车梁、联系梁、基础梁及预应力大型屋面板是在预制构件加工厂制作的再用汽车运入现场并排放。所以先排放好柱子先吊装柱在吊装吊车梁，最后吊装屋架、联系梁和屋面板。所以本设计的单层厂房结构吊装选择分件吊装法。在吊装中时用W1-100型L=23m履带式起重机。吊装时需要预先排放好需要吊装的构件。4厂房结构吊装方案确定1吊装构件的平面布置和起重机行驶路线1柱子的平面布置及行驶路线柱子是由现场预制而不是像屋架等式在预制工厂加工的，所以为了方便吊装工作的开展和节约场地堆放屋架和面板，方案设计先起吊预制柱子等完成后再吊装屋架等，然后换起重机吊装屋面板。柱子达到吊装强度后，将柱子斜平行的的排布在各个基础的杯口，柱脚离杯口中心80cm，采用旋转吊装法，使柱脚中心、吊点和杯口中心三点共园。12m跨处相对排放，起重机在吊装半径内可以停一点吊两边各一个柱子，18m和24m跨页采用旋转吊装法，排放符合起重机开行路线，每次只吊单边，标注停机位置。具体排放和开行路线如下图。柱子总平面图2屋架和屋面板的吊平面布置及行驶路线屋架和天窗架的吊装屋盖结构一般是以节间为单位进行综合吊装，即每安装好一榀屋架，随即将这一节间的其它构件全部安装上去，再进行下一节间的安装。屋架和天窗的吊装同样用W1-100型L=23m履带式起重机吊装，由于大跨度和屋架和天窗是在工厂制作的，吊装方案先吊装柱子后节约了场地排放屋架。在12m跨中屋架时纵向堆放在一边，屋面板堆放另一边，起重机从中间行驶吊装，18m和24m跨中屋架都是斜向堆放在一边，屋面板对方另一边。屋面板的吊装屋面板一般有预埋吊环，用带钩的吊索钩住吊环即可吊装。大型屋面板有四个吊环，起吊时，应使四根吊索拉力相等，屋面板保持水平。为充分利用起重机的起重能力，提高工效，也可采用一次吊升若干块屋面板的方法，详细参数见表1。屋架和屋面板总平面图2厂房结构构件吊装工艺先前的构件平面布置应经结束，准备工作完成后着重进行各个构件吊装的细节。1柱子的吊装柱子斜向排列柱脚里杯口中心80cm且杯口中心、柱脚中心和吊点三点共圆，采用旋转吊装法。事先排列柱子的时候应经标注了起重机的停车位置，在12m跨下以半径7m吊装两边的柱子，停一点吊装两边个一个柱子，18m和24m跨也是以7m为半径吊装单边。柱子的绑扎为斜吊绑扎法，柱子在平卧状态下绑扎，不需翻身直接从底模上起吊；起吊后，柱呈倾斜状态，吊索在柱子宽面一侧，起重钩可低于柱顶，起重高度可较小；但对位不方便，宽面要有足够的抗弯能力。2屋架的吊装本设计中屋架的吊装12m跨是纵向堆放，18m和24m跨是斜向堆放。屋架吊装的施工顺序是：绑扎、扶直就位、吊升、对位、临时固定、校正和最后固定。在屋架吊装中很重要的一步是屋架的绑扎，屋架的绑扎点与绑扎方式与屋架的形式和跨度有关，其绑扎的位置及吊点的数目一般由设计确定，一般吊索与水平面夹角不小于45°，以免屋架受损。12m跨的采用两点绑扎，由于本设计中大跨度屋架都是预应力拱形屋架，最大12m，所以两点绑扎时可以的。在吊装中尽量减少起重机的负载行驶。扶直时先将吊钩对准屋架平面中心，收紧吊钩后，起重臂稍抬起使屋架脱模。若叠浇的屋架间有严重粘结时，应先用撬杠撬或钢钎凿等方法，使其上下分开，不能硬拉，以免造成屋架损破，因为屋架的侧向刚度很差。另外，为防止屋架在扶直过程中突然下滑而损坏，需在屋架两端搭井字架或枕木垛，以便在屋架由平卧转为竖立后将屋架搁置其上。3屋面板的吊装天窗架和屋面板的吊装屋面板一般有预埋吊环，用带钩的吊索钩住吊环即可吊装。大型屋面板有四个吊环，起吊时，应使四根吊索拉力相等，屋面板保持水平。为充分利用起重机的起重能力，提高工效，也可采用一次吊升若干块屋面板的方法。吊装需要最小起吊臂长，W1-100型L=23m履带式起重机满足要求，吊装面板的详细情况如图四课程设计总结本课程设计是本人单独完成，参考了部分教材：1991版武汉大学出版社《建筑施工》，建筑施工手册，《房屋建筑学》教材和《土木工程施工》教材。通过本次设计，更好的巩固了《土木工程施工》。对以后的学习和工作帮助都会很大，将课本知识运用到实际工作中，大大发挥了课堂教学的作用，让我们学以致用，了解吊装工程中的工作流程，熟悉了起重机的选择和吊装方法。了解如何发挥起重机的作用，如何吊装既经济有合理。对工程中合理节约工期有很大帮助。感谢刘百国老师的设计课题，让我受益匪浅。