钢结构吊装工法

2008-3-19　　【大中小】【打印】
一、 构件吊装工艺
（一）  柱子的吊装
1、 柱及基础弹线、杯底抄平
（1）弹线柱应在柱身的三个面弹出安装中心线、基础顶面线、地坪标高线。矩形截面柱安装中心线按几何中心线；工字形截面柱除在矩形部分弹出中心线外，为便于观测和避免视差，还应在翼缘部位弹一条与中心线平行的线。此外，在柱顶和牛腿顶面还要弹出屋架及吊车梁的安装中心线。
基础杯口顶面弹线要根据厂房的定位轴线测出，并应与柱的安装中心线相对应，以作为柱安装、对位和校正时的依据。
（2）杯底抄平杯底抄平是对杯底标高进行的一次检查和调整，以保证柱吊装后牛腿顶面标高的准确。调整方法是：首先，测出杯底的实际标高h1，量出柱底至牛腿顶面的实际长度h2；然后，根据牛腿顶面的设计标高h与杯底实际标高h1之差，可得柱底至牛腿顶面应有的长度h3（h3= h-h1）；其次，将其（h3）与量得的实际长度（h2）相比，得到施工误差即杯底标高应有的调整值Δh（Δh= h3-h2= h-h1-h2），并在杯口内标出；最后，施工时，用1∶2水泥砂浆或细石混凝土将杯底抹平至标志处。为使杯底标高调整值（Δh）为正值，柱基施工时，杯底标高控制值一般均要低于设计值50mm.
例如，柱牛腿顶面设计标高+7.80，杯底设计标高-1.20，柱基施工时，杯底标高控制值取-1.25，施工后，实测杯底标高为-1.23，量得柱底至牛腿面的实际长度为9.01m，则杯底标高调整值为Δh= h-h1-h2=7.80+1.23-9.01=+0.02m.
2、柱的绑扎柱一般均在现场就地预制，用砖或土作底模平卧生产，侧模可用木模或组合钢模。在制作底模和浇筑混凝土之前，就要确定绑扎方法、绑扎点数目和位置，并在绑扎点预埋吊环或预留孔洞，以便在绑扎时穿钢丝绳。柱的绑扎方法、绑扎点数目和位置，要根据柱的形状、断面、长度、配筋以及起重机的起重性能确定。
（1）绑扎点数目与位置柱的绑扎点数目与位置应按起吊时由自重产生的正负弯矩绝对值基本相等且不超过柱允许值的原则确定，以保证柱在吊装过程中不折断、不产生过大的变形。中、小型柱大多可绑扎一点，对于有牛腿的柱，吊点一般在牛腿下200mm处。重型柱或配筋少而细长的柱（如抗风柱），为防止起吊过程中柱身断裂，需绑扎两点，且吊索的合力点应偏向柱重心上部。必要时，需验算吊装应力和裂缝宽度后确定绑扎点数目与位置。工字形截面柱和双肢柱的绑扎点应选在实心处，否则应在绑扎位置用方木垫平。
（2）绑扎方法
1）  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） 直吊绑扎法吊装前需先将柱子翻身再绑扎起吊；起吊后，柱呈直立状态，起重机吊钩要超过柱顶，吊索分别在柱两侧，故需要铁扁担，需要的起重高度比斜吊法大；柱翻身后刚度较大，抗弯能力增强，吊装时柱与杯口垂直，对位容易。
3、柱的吊升柱的吊升法方法应根据柱的重量、长度、起重机的性能和现场条件确定。
根据柱在吊升过程中运动的特点，吊升方法可分为旋转法和滑行法两种。重型柱子有时还可用两台起重机抬吊。
（1）单机旋转法柱吊升时，起重机边升钩边回转，使柱身绕柱脚（柱脚不动）旋转直到竖直，起重机将柱子吊离地面后稍微旋转起重臂使柱子处于基础正上方，然后将其插入基础杯口。
为了操作方便和起重臂不变幅，柱在预制或排放时，应使柱基中心、柱脚中心和柱绑扎点均位于起重机的同一起重半径的圆弧上，该圆弧的圆心为起重机的回转中心，半径为圆心到绑扎点的距离，并应使柱脚尽量靠近基础。这种布置方法称为“三点共弧”。
若施工现场条件限制，不可能将柱的绑扎点、柱脚和柱基三者同时布置在起重机的同一起重半径的圆弧上时，可采用柱脚与基础中心两点共弧布置，但这种布置时，柱在吊升过程中起重机要变幅，影响工效。
旋转法吊升柱受振动小，生产效率较高，但对平面布置要求高，对起重机的机动性要求高。当采用自行杆式起重机时，宜采用此法。
（2）单机滑行法柱吊升时，起重机只升钩不转臂，使柱脚沿地面滑行柱子逐渐直立，起重机将柱子吊离地面后稍微旋转起重臂使柱子处于基础正上方，然后将其插入基础杯口。
采用滑行法布置柱的预制或排放位置时，应使绑扎点靠近基础，绑扎点与杯口中心均位于起重机的同一起重半径的圆弧上。
滑行法吊升柱受振动大，但对平面布置要求低，对起重机的机动性要求低。滑行法一般用于：柱较重、较长而起重机在安全荷载下回转半径不够时；或现场狭窄无法按旋转法排放布置时；以及采用桅杆式起重机吊装柱时等情况。为了减小柱脚与地面的摩阻力，宜在柱脚处设置托木、滚筒等。
如果用双机抬吊重型柱，仍可采用旋转法（两点抬吊）和滑行法（一点抬吊）。滑行法中，为了使柱身不受振动，又要避免在柱脚加设防护措施的繁琐，可在柱下端增设一台起重机，将柱脚递送到杯口上方，成为三机抬吊递送法。
4、柱的对位、临时固定如柱采用直吊法时，柱脚插入杯口后应悬离杯底适当距离进行对位。如用斜吊法，可在柱脚接近杯底时，于吊索一侧的杯口中插入两个楔子，再通过起重机回转进行对位。对位时应从柱四周向杯口放入8个楔块，并用撬棍拨动柱脚，使柱的吊装中心线对准杯口上的吊装准线，并使柱基本保持垂直。
柱对位后，应先把楔块略为打紧，再放松吊钩，检查柱沉至杯底后的对中情况，若符合要求，即可将楔块打紧作柱的临时固定，然后起重钩便可脱钩。
吊装重型柱或细长柱时除需按上述进行临时固定外，必要时应增设缆风绳拉锚。
5、柱的校正、最后固定柱的校正包括平面位置、标高和垂直度的校正，因为柱的标高校正在基础杯底抄平时已进行，平面位置校正在临时固定时已完成，所以，柱的校正主要是垂直度校正。
柱的垂直度检查要用两台经纬仪从柱的相邻两面观察柱的安装中心线是否垂直。垂直偏差的允许值：柱高H≤5m时为5mm；柱高H＞5m时为10mm；当柱高H≥10m时为1/1000柱高，且不大于20mm.
柱的校正方法，当垂直偏差值较小时，可用敲打楔块的方法或用钢钎来纠正；当垂直偏差值较大时，可用千斤顶校正法、钢管撑杆斜顶法及缆风绳校正法等。
柱校正后应立即进行固定，其方法是在柱脚与杯口的空隙中浇筑比柱混凝土强度等级高一级的细石混凝土。混凝土浇筑应分两次进行，第一次浇至楔块底面，待混凝土强度达25%时拔去楔块，再将混凝土浇满杯口。待第二次浇筑的混凝土强度达70%后，方能吊装上部构件。
三） 屋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。
1、屋架的绑扎屋架在扶直就位和吊升两个施工过程中，绑扎点均应选在上弦节点处，左右对称。绑扎吊索内力的合力作用点（绑扎中心）应高于屋架重心，这样屋架起吊后不宜转动或倾翻。绑扎吊索与构件水平面所成夹角，扶直时不宜小于60°，吊升时不宜小于45°，具体的绑扎点数目及位置与屋架的跨度及型式有关，其选择方式应符合设计要求。一般钢筋混凝土屋架跨度小于或等于18m时，两点绑扎；屋架跨度大于18m时，用两根吊索，四点绑扎；屋架的跨度大于或等于30m时，为了减少屋架的起吊高度，应采用横吊梁（减少吊索高度）。
2、屋架的扶直与就位钢筋混凝土屋架或予应力混凝土屋架一般均在施工现场平卧叠浇。因此，屋架在吊装前要扶直就位，即将平卧制作的屋架扶成竖立状态，然后吊放在预先设计好的地面位置上，准备起吊。
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。
按照起重机与屋架预制时相对位置的不同，屋架扶直有两种方式：起重机位于屋架下弦一边时为正向扶直。
3、屋架的吊升、对位与临时固定屋架的吊升方法有单机吊装和双机抬吊，双机抬吊仅在屋架重量较大，一台起重机的吊装能力不能满足吊装要求的情况下采用。
单机吊装屋架时，先将屋架吊离地面500mm，然后将屋架吊至吊装位置的下方，升钩将屋架吊至超过柱顶300mm，然后将屋架缓降至柱顶，进行对位。屋架对位应以建筑物的定位轴线为准，对位前应事先将建筑物轴线用经纬仪投放在柱顶面上。对位以后，立即临时固定，然后起重机脱钩。
应十分重视屋架的临时固定，因为屋架对位后是单片结构，侧向刚度较差。第一榀屋架的临时固定，可用四根缆风绳从两边拉牢。若先吊装抗风柱时可将屋架与抗风柱连接。第二榀屋架以及其后各榀屋架可用屋架校正器（工具式支撑）临时固定在前一榀屋架上。每榀屋架至少用两个屋架校正器。
4、屋架的校正与最后固定屋架的校正内容是检查并校正其垂直度，用经纬仪或垂球检查，用屋架校正器或缆风绳校正。
用经纬仪检查屋架垂直度时，在屋架上弦安装三个卡尺（一个安装在屋架中央，两个安装在屋架两端），自屋架上弦几何中心线量出500mm，在卡尺上作出标志。然后，在距屋架中线500mm处的地面上，设一台经纬仪，用其检查三个卡尺上的标志是否在同一垂直面上。
用垂球检查屋架垂直度时，卡尺标志的设置与经纬仪检查方法相同，标志距屋架几何中心线的距离取300mm.在两端卡尺标志之间连一通线，从中央卡尺的标志处向下挂垂球，检查三个卡尺的标志是否在同一垂直面上。
屋架校正完毕，立即用电焊固定。
（四） 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。
屋面板的安装顺序，应自两边檐口左右对称地逐块铺向屋脊，避免屋架受荷不均匀。屋面板对位后，应立即电焊固定。
天窗架的吊装应在天窗架两侧的屋面板吊装后进行。其吊装方法与屋架基本相同。
二、 结构吊装方案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。
（一）  结构吊装方法单层厂房结构吊装方法有分件吊装法和综合吊装法。
1、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。
分件吊装法起重机每开行一次基本上吊装一种或一类构件，起重机可根据构件的重量及安装高度来选择，不同构件选用不同型号起重机，能够充分发挥起重机的工作性能。在吊装过程中，吊具不需要经常更换，操作易于熟练，吊装速度快。采用这种吊装方法，还能给构件临时固定、校正及最后固定等工序提供充裕的时间。构件的供应及平面布置比较简单。目前，一般单层厂房结构吊装多采用此法。但分件吊装法由于起重机开行路线长，形成结构空间的时间长，在安装阶段稳定性较差。
2、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。这种吊装方法具有起重机开行路线短，停机次数少，能及早交出工作面，为下一工序创造施工条件等优点。但由于同时吊装各类型的构件，起重机的能力不能充分发挥；索具更换频繁，操作多变，影响生产效率的提高；校正及固定工作时间紧张；构件供应复杂，平面布置拥挤。所以在一般情况下，不宜采用这种吊装方法。只有使用移动困难的桅杆式起重机吊装时才采用此法。
（2） 起重机型号、臂长的选择
1） 吊一种构件时
①  起重半径R无要求时根据起重量Q及起重高度H，查阅起重机性能曲线或性能表，来选择起重机型号和起重机臂长L，并可查得在选择的起重量和起重高度下相应的起重半径，即为起吊该构件时的最大起重半径，同时可作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。
②  起重半径R有要求时根据起重量Q、起重高度H及起重半径R三个参数查阅起重机性能曲线或性能表，来选择起重机型号和起重机臂长L.并确定吊装该构件时的起重半径，作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。
③  最小臂长Lmin有要求时根据起重量Q及起重高度H初步选定起重机型号，并根据由数解法或图解法所求得的最小起重臂长的理论值Lmin，查起重机性能曲线或性能表，从规定的几种臂长中选择一种臂长L＞Lmin，即为吊装构件时所选的起重臂长度。
根据实际选用的起重臂长L及相应的α值，可求出起重半径
然后按R和L查起重机性能曲线或性能表，复核起重量Q及起重高度H，如能满足要求，即可按R值确定起重机吊装构件时的停机位置。
吊装屋面板时，一般是按上述方法首先确定吊装跨中屋面板所需臂长及起重半径。然后复核最边缘一块屋面板是否满足要求。
2）吊多个构件时
① 构件全无起重半径R要求时首先列出所有构件的起重量Q及起重高度H要求，找出最大值Qmax、Hmax，根据最大值Qmax、Hmax查阅起重机性能曲线或性能表，来选择起重机型号和起重机臂长L，然后确定吊装各构件时的起重半径，作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。
② 有部分构件有起重半径R（或最小臂长Lmin）要求时在根据最大值Qmax、Hmax选择起重机型号和起重机臂长时，尽可能地考虑有起重半径R（或最小臂长Lmin）要求的构件的情况，然后对有起重半径R（或最小臂长Lmin）要求的构件逐一进行复核。起重机型号和臂长选定后，根据各构件的吊装要求，确定其吊装时采用的起重半径，作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。
3、 屋盖系统吊装起重机开行路线及构件平面布置
（1）屋架预制位置与屋架扶直就位起重机开行路线屋架一般在跨内平卧叠浇预制，每叠3～4榀。布置方式有正面斜向、正反斜向、正反纵向布置三种（图示）。
屋架吊装前应先扶直并排放到吊装前就位位置准备吊装。屋架扶直就位时，起重机跨内开行，必要时需负重行走。
（2）屋架就位位置与屋盖系统吊装起重机开行路线屋架吊装前先扶直就位再吊装，可以提高起重机的吊装效率并适应吊装工艺的要求。屋架的就位排放位置有靠柱边斜向就位和靠柱边成组纵向就位两种。
吊装屋架及屋盖结构中其他构件时，起重机均跨中开行。
屋架的斜向排放方式，用于重量较大的屋架，起重机定点吊装。
具体布置方式如下：
1）确定起重机开行路线及停机点。
起重机跨中开行，在开行路线上定出吊装每榀屋架的停机点，即以屋架轴线中点M为圆心，以R（mm，A为起重机机尾长，B为柱宽）为半径画弧与开行路线交于O点，即为停机点。
2）确定屋架排放范围。
先定出P-P线，该线距柱边缘不小于200mm；再定Q-Q线，该线距开行路线不小于A+0.5m；在P-P线与Q-Q线之间定出中线H-H线；屋架在P-P、Q-Q线之间排放，其中点均应在H-H线上。
3）确定屋架排放位置。
一般从第二榀开始，以停机点O2为圆心，以R为半径画弧交H-H于G，G即为屋架就位中心点。再以G为圆心，以1/2屋架跨度为半径画弧交P-P、Q-Q于E、F，连接E、F即为屋架吊装位置，依此类推。第一榀因有抗风柱，可灵活布置。
屋架的纵向排放方式用于重量较轻的屋架，允许起重机吊装时负荷行驶。纵向排放一般以4榀为一组，靠柱边顺轴线排放，屋架之间的净距离不大于200mm，相互之间用铁丝及支撑拉紧撑牢。每组屋架之间预留约3m间距作为横向通道。为防止在吊装过程与已安装屋架相碰，每组屋架的跨中要安排在该组屋架倒数第二榀安装轴线之后约2m处（图示）。
（3）屋面板就位堆放位置（图示）
屋面板的就位位置，跨内跨外均可。根据起重机吊装屋面板时的起重半径确定。一般情况下，当布置在跨内时，大约后退3～4个节间；当布置在跨外时，应后退1～2个节间开始堆放。
一、 框架结构构件吊装
（一）  柱的吊装为了便于预制和吊装，各层柱截面应尽量保持不变，而以改变配筋或混凝土强度等级来适应荷载的变化。柱长度一般1～2层楼高为一节，也可3～4层为一节，视起重机性能而定。当采用塔身起重机进行吊装时，以1～2层楼高为宜；对4～5层框架结构，采用履带式起重机进行吊装时，柱长可采用一节到顶的方案。柱与柱的接头宜设在弯矩较小位置或梁柱节点位置，同时要照顾到施工方便。每层楼的柱接头宜布置在同一高度，便于统一构件规格，减少构件型号。
多层框架柱，由于长细比较大，吊装时必须合理选择吊点位置和吊装方法，必要时应对吊点进行吊装应力和抗裂度验算。一般情况下，当柱长在12m以内时可采用一点绑扎，旋转法起吊；对14～20m的长柱则应采用两点绑扎起吊。应尽量避免采用多点绑扎，以防止在吊装过程中构件受力不均而产生裂缝或断裂。
框架底柱与基础杯口的联结与单层厂房相同。上下两节柱的连接是多层框架结构安装的关键。其临时固定可用管式支撑。柱的校正需要进行2～3次。首先在脱钩后电焊前进行初校；在电焊后进行二校，观测钢筋因电焊受热收缩不均而引起的偏差；在梁和楼板吊装后再校正一次，消除梁柱接头电焊产生的偏差。
在柱校正过程中，当垂直度和水平位移均有偏差时，如垂直度偏差较大，则应先校正垂直度，然后校正水平位移，以减少柱倾覆的可能性。柱的垂直度偏差容许值为H/1000（H为柱高），且不大于15mm.水平位移容许偏差值应控制在±5mm以内。
多层框架长柱，由于阳光照射的温差对垂直度有影响，使柱产生弯曲变形，因此，在校正中须采取适当措施。例如：
①可在无强烈阳光（阴天、早晨、晚间）进行校正；
②同一轴线上的柱可选择第一根柱在无温差影响下校正，其余柱均以此柱为标准；
③柱校正时预留偏差。
二、 墙板结构构件吊装装配式墙板结构是将墙壁、楼板、楼梯等房屋构件，在现场或预制厂预制，然后在现场装配成整体的一种建筑。目前在住宅建筑中，一般墙板的宽度与开间或进深相当，高度与层高相当，墙壁厚度和所采用的材料、当地气候以及构造要求有关。
墙板所用的材料有普通混凝土、轻骨料混凝土、粉煤灰、矿渣等工业废料混凝土以及加气混凝土等。墙板按其构造可分为单一材料墙板（实心及空心墙板）和复合墙板两大类。复合材料墙板是将不同功能的材料复合在一起，分别起承重、保温、装饰作用，以提高墙板的技术经济指标。对于外墙板应具有保温、隔热和防水功能，并可事先做好外饰面（如贴面瓷砖、纤维板等）和装上门窗。室内墙面不用抹灰；安装后喷浆或贴墙纸。
墙板的连接一般采取预留钢筋互相搭接，然后用混凝土灌缝连成整体。在装配式框架结构高层建筑中，墙板与框架采用预埋件焊接。装配式墙板房屋由于连接节点的整体性、强度和延性较差，抗震性能较低，所以目前仅用于12层以下的住宅建筑。
墙板的安装方法主要有储存安装法和直接安装法（即随运随吊）两种。储存安装法系将构件从生产场地或构件厂运至吊装机械工作半径范围内储存，储存量一般为1～2层构件，目前采用较多。
墙板安装前应复核墙板轴线、水平控制线，正确定出各楼层标高、轴线、墙板两侧边线，墙板节点线，门窗洞口位置线，墙板编号及预埋件位置。
墙板安装顺序一般采用逐间封闭法。当房屋较长时，墙板安装宜由房屋中间开始，先安装两间，构成中间框架，称标准间；然后再分别向房屋两端安装。当房屋长度较小时，可由房屋一端的第二开间开始安装，并使其闭合后形成一个稳定结构，作为其他开间安装时的依靠。
墙板安装时，应先安内墙，后安外墙，逐间封闭，随即焊接。这样可减少误差累计，施工结构整体性好，临时固定简单方便。
墙板安装的临时固定设备有操作平台、工具式斜撑、水平拉杆、转角固定器等。在安装标准间时，用操作平台或工具式斜撑固定墙板和调整墙的垂直度。其它开间则可用水平拉杆和转角器进行临时固定，用木靠尺检查墙板垂直度和相邻两块墙板板面的接缝。