结构安装工程

第七章结构安装工程•本章重点掌握结构安装工程常用施工机械设备的性能特点;掌握单层工业厂房结构吊装的准备工作、吊装工艺、构件平面布置方法及要求;能选择结构吊装方案。了解钢结构的特点，掌握钢结构构件的焊接、螺栓连接、吊装、安装等的施工方法、工艺标准及质量检验要求。•本章难点结构构件吊装的施工工艺，结构构件的校正。•7.1起重机具•7.1.1起重机械•结构安装工程所用的起重机械，主要有桅杆式起重机，自行起重机以及塔式起重机。•1.桅杆式起重机•桅杆式起重机可分为独脚拔杆、人字拔杆、悬臂拔杆和牵缆式桅杆起重机等。图7.1独脚拔杆(a)木拔杆(b)格构式钢拔杆图7.2人字拔杆(a)顶端用铁件铰接(b)顶端用绳索捆扎1一缆风绳;2一卷扬机;3一拉绳;4一拉杆;5一锚锭图7.3悬臂拔杆1一拔杆;2一起重臂;3一风绳图7.4牵缆式桅杆起重机1-桅杆;2-起重臂;3-起重滑轮组;4-变幅滑轮组;5-缆风绳;6-回转盘;7-底座;8-回转索;9-起重索;10-变幅索•2．自行式起重机•自行式起重机主要有履带式起重机汽车式起重机轮胎式起重机图7.5履带式起重机1一底盘;2一机棚;3一起重臂;4一起重滑轮组;5一变幅滑轮组;L-起重臂长度;H一起升高度;R一工作幅度图7.6汽车式起重机图7.7轮胎式起重机1—起重杆;2一起重索;3一变幅索;4一支腿•3．塔式起重机•塔式起重机按构造性能可分为轨道式、爬升式和附着式、固定式四种。•(1)轨道式起重机图7.8上旋转塔式起重机•(2)爬升式塔式起重机图7.9爬升式塔式起重机的组成图7.10爬升过程1-塔身;2-套架;3-套架梁;4-塔身底座梁;5-建筑物楼盖梁•(3)附着式塔式起重机图7.11附着式塔式起重机1一撑杆;2一建筑物;3一标准节;4一操纵室;5一起重小车;6一顶升套架•7.1.2索具设备•1.卷扬机•卷扬机又叫绞车，是结构吊装最常用的工具。按照驱动方式可分为手动卷扬机和电动卷扬机。一般结构吊装所用的卷扬机多为电动卷扬机。•2．钢丝绳•钢丝绳按钢丝和钢丝股搓捻方向不同可分为顺捻绳和反捻绳两种。•3.吊具•1)吊索（a）环状吊索（b）开口吊索•2)吊钩•3)卡环(卸甲)•（a）螺栓式(b)活络式(c)马蹄形•4)钢丝绳卡扣•钢丝绳卡扣主要用来固定钢丝绳端。•4.滑轮组•滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮及绕过它们的绳索所组成。它既能省力又可以改变力的方向。图7.17（a）绳索跑头从定滑轮引出(b)绳索跑头从动滑轮上引出•5.地锚•地锚又称锚碇，用来固定缆风绳、卷扬机、导向滑车、拔杆的平衡绳索等。•常用的地锚有桩式地锚和水平地锚两种。图7.18(a)拉力30kN以下（b）拉力100一400kN1一回填土逐层夯实;2一地龙木1根;3一钢丝绳或钢筋;4一柱木;5一挡木;6一地龙木3根;7一压板;8一钢丝绳圈或钢筋环•7.2结构安装工艺•7.2.1钢结构组装工艺•钢结构是由钢构件制成的工程结构，所用钢材主要为型钢和钢板。和其他结构相比，它具有强度高，材质均匀，自重小，抗震性能好，施工速度快，工期短，密闭性好，拆迁方便等优点;但其造价较高，耐腐蚀性和耐火性较差。•7.2.1.1施工要点•1.组装是将已加工好的零件组装成单件构件，或先组装成部件再组装成单件构件，视构件复杂程度而定。•2.确定合理的组装次序，一般宜先组装主要零件，后次要零件;先中间后两端;先横向后纵向;先内部后外部，以减少焊接变形。•3.凡需拼接接料时，应先拼接、焊接，经检验、矫正合格后，再进行组装。•4.凡隐蔽部位组装后，应经质检部门确认合格后，才能进行焊接或外部再组装。•5.零(部)件连接接触面和沿焊缝边缘30一50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪等应在组装前清理干净。•7.2.1.2钢结构常用焊接方法•分类•(1)手工电弧焊:手工电弧焊亦称手弧焊或药皮焊条电弧焊，是一种使用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。•(2)CO2气体保护焊:根据自动化程度分全自动CO2气体保护焊和半自动CO2气体保护焊两种，在建筑钢结构中应用的主要是半自动CO2气体保护焊。•(3)埋弧焊:埋弧自动焊(半自动焊)简称埋弧焊(半自动埋弧焊)。埋弧焊是电弧在颗粒状的焊剂层下，并在空腔中燃烧的自动焊接方法。•构件现场焊接要点：•(1)钢结构现场焊接主要是:柱与柱、柱与梁、主梁与次梁、梁拼接、支撑、楼梯及隅撑等的焊接。接头型式、焊缝等级由设计确定。•(2)现场焊接顺序，应按照力求减少焊接变形和降低焊接应力的原则加以确定:•1)在平面上，从中心框架向四周扩展焊接。•2)先焊收缩量大的焊缝，再焊收缩量小的焊缝。•3)对称施焊。•4)同一根梁的两端不能同时焊接(先焊一端，待其冷却后再焊另一端)。•5)当节点或接头采用腹板栓接、翼缘焊接形式时，翼缘焊接宜在高强度螺栓终拧后进行。•7.2.1.3钢结构常用螺栓连接方法•螺栓连接一般分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。•普通螺栓按制作精度可分为A,B,C三个等级，A,B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓，除特殊注明外，一般即为普通粗制C级螺栓。•高强度螺栓根据使用性能、方法、部位不同可分为大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓两种。•1.普通螺栓连接施工•普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求:•为增大承压面积，螺栓头和螺母下面应放置平垫圈;•螺栓头下面放置垫圈不得多于2个，螺母下放置垫圈不应多于1个;•对设计要求防松动的螺栓，应采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈或用人工方法采取防松措施;•对工字钢、槽钢类型钢应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。•2.高强度螺栓连接施工•(1)大六角头高强度螺栓连接施工•一般采用的紧固方法有扭矩法和转角法。•扭矩法施工时，先用普通扳手进行初拧，初拧扭矩可取为施工扭矩的50%左右。目的是使连接件密贴。对于较大的连接点，可以按初拧、复拧及终拧的次序进行，复拧扭矩等于初拧扭矩。一般拧紧的顺序从中间向两边或四周进行。初拧和终拧的螺栓均应做不同的标记，避免漏扭、超扭发生，便于检查。此法在我国应用广泛。•转角法•是用控制螺栓应变即控制螺母的转角来获得规定的预拉力，因不需专用扳手，故简单有效。终拧角度可顶先测定。高强度螺栓转角法施工分初拧和终拧两步(必要时可增加复拧)，初拧的目的是为消除板缝影响，给终拧创造一个大体一致的基础。初拧扭距一般取终拧扭距的10%为宜。原则是以板缝密贴为准。•(2)扭剪型高强度螺栓连接施工•扭剪型高强度螺栓的拧紧可分为初拧、终拧，对于大型节点分为初拧、复拧，终拧。初拧采用手动扳手或专用定矩电动扳手，初拧值为预拉力标准值的50%左右，复拧扭矩等于初拧扭矩值。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记。然后用专用电动扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头。读出预拉力值。图7.20扭剪型高强度螺栓连接副终拧示意图•7.2.1.4钢结构构件的防腐与涂装•涂装•1)钢构件涂装前表面处理涂装前钢材表面的处理是保证涂料防腐效果和钢构件使用寿命的关键。•2)钢材表面除锈处理方法手工除锈、动力工具除锈、喷射或抛射除锈、酸洗除锈等。•3)施涂方法及顺序•涂装施工方法有刷涂法、滚涂法、浸涂法、空气喷涂法、无气喷涂法、粉末涂装法。•7.2.2单层工业厂房结构吊装•7.2.2.1吊装前的准备工作•1.施工组织设计•2.基础的准备•钢柱基础的顶面通常设计为一平面，通过地脚螺栓将钢柱与基础连成整体。施工时应保证基础顶面标高及地脚螺栓位置准确。•7.2.2.2构件的吊装工艺•1.钢柱的吊装•(1)柱的绑扎•柱子的绑扎按起吊后柱身是否垂直，可分斜吊绑扎法和直吊绑扎法。•按绑扎点及牛腿的数量可分为一点绑扎法，两点绑扎法以及三面牛腿绑扎法等。图7.23一点绑扎斜吊法图7.24一点绑扎直吊法（a）柱翻身时绑扎法(b)柱直吊时绑扎法(c)柱的吊升图7.25柱的两点绑扎法(a)斜吊(b)直吊图7.26柱子的三面牛腿的绑扎法1-短吊绳;2-活络卡环;3-长吊绳;4-普通卡环•(2)钢柱的吊升：•钢柱的吊升可采用自行式或塔式起重机，柱子的吊升方法，根据柱子重量、长度、起重机性能和现场施工条件而定。•根据柱子吊升过程中的运动特点分为旋转法和滑行法。•根据起重机的数景又可分为单机吊升和双机吊升两种。图7.27单机旋转法吊升（a）柱吊升过程(b)柱平面布置图7.28单机滑行法吊升（a）平面布置（b）滑行过程图7.29两点抬吊吊装重型柱（a）柱的平面布置及起重就位图（b）两机同时将柱起吊（c）两机协调旋转，并将柱吊直（d）将柱插入杯口•(3)钢柱的校正与固定：•钢柱的校正包括平面位置、标高、垂直度的校正。•平面位置的校正应用经伟仪从两个方向检查钢柱的安装准线。在吊升前应安放标高控制块以控制钢柱底部标高。•垂直度的校正用经伟仪检验，如超过允许偏差，用千斤顶进行校正。•2.钢吊车梁的吊装•(1)吊车梁的吊升：•钢吊车梁可用自行式起重机吊装，也可以用塔式起重机、桅杆式起重机等进行吊装，对重量很大的吊车梁，可用双机抬吊。•(2)钢吊车梁的校正与固定：•吊车梁校正的内容包括标高、垂直度、轴线、跨距的校正。•3.钢屋架的吊装与校正•根据屋架的跨度、重量和安装高度不同，选用不同的起重机械和吊装方法。所选的起重机三个主要参数必须满足结构吊装的要求。•1)起重量•起重机的起重最必须满足下式要求:•Q≥Q1+Q2•式中Q一起重机的起重量(t);•Q1—构件重量(t);•Q2—吊索重量(t)。•2)起重高度图7.30履带式起重机起吊高度计算简图H≥h1+h2+h3+h4式中H—起重机的起重高度(m);h1—安装支座表面高度(m)，从停机面算起;h2—安装空隙，不小于0.3m;h3—绑扎点至构件吊起底面的距离(m);h4—索具高度，自绑扎点至吊钩钩中心的距离(m)•3)起重半径图7.31起重半径计算简图Rmin=F十D+0.5b式中F—起重机枢轴中心距回转中心距离(m);b—构件宽度(m);D—起重机枢轴中心距所吊构件边缘距离(m);•7.2.3多层及高层钢结构安装工程钢构件吊装•(1)钢柱吊装:钢柱吊装一般采取一点起吊。为了防止钢丝绳在吊钩上打滑，保证钢柱吊起后能保持竖直，钢柱的吊装应利用专用扁担。利用柱上端连接板上螺栓孔作为吊装孔。起吊时钢柱根部要垫实，通过吊钩上升与变幅以及吊臂回转，逐步将钢柱大致扶直，等钢柱停止晃动后再继续提升，将钢柱吊装到位。•(2)钢梁的吊装:钢梁吊装一般利用专用扁担，采用两点起吊。为提高塔吊的利用率，梁的吊装大多采用多梁一吊。一节钢柱之间有三层钢梁，可采取“三梁一吊”。先安上层梁，再装中、下层梁。•7.2.4大跨度钢网架结构工程•钢网架安装的测量校正、高强度螺栓安装、负温度下施工及焊接工艺等，应在施工前进行工艺试验或评定，并应在此基础上制定相应的施工工艺或方案。焊接工作应尽量在工厂和预制场内进行，以减少现场和高空焊接工作量。•钢网架拼装工艺流程•作业准备→钢球、杆件检验→小拼单元→中拼单元→焊接→拼装单元验收•钢网架安装工艺流程•作业准备→基础验收→钢网架试安装→钢网架正式安装→钢网架验•钢网架结构安装施工方法•(1)高空散装法:•将网架的杆件和节点(或小拼单元)直接在高空设计位置总拼成整体的方法称高空散装法。•(2)分条或分块安装法:•将网架分割成若干条状或块状单元，每个条(块)状单元在地面拼装后，再由起重机吊装到设计位置总拼成整体，此法称分条(分块)吊装法。•(3)高空滑移法:•将网架条状单元在建筑物上由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体的方法称高空滑移法。•(4)整体吊装法:•将网架在地面总拼成整体后，用起重设备将其吊装至设计位置的方法称为整体吊装法。•(5)整体提升法:•将网架在地面就位拼成整体，用起重设备垂直地将网架整体提升至设计标高并固定的方法，称整体提升法。•(6)整体顶升法:•将网架在地面就位拼成整体，用起重设备垂直地将网架整体顶升至设计标高并固定的方法，称整体顶升法。•小结•合理的选用、配备起重设备机械，是保证工作效率的前提条件，应在施工中根据工程的实际情况合理选用、科学配置。•另外，钢