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預(yù)制混凝土構(gòu)件的吊裝作業(yè)在整個(gè)裝配式建筑施工過(guò)程中起到了混凝土構(gòu)件起吊、就位、調(diào)整的作用，完成預(yù)制混凝土構(gòu)件的臨時(shí)就位工序，因此在本章節(jié)中針對(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)闡述與講解，分為常用起重機(jī)械的種類(lèi)與特點(diǎn)、吊裝機(jī)具的種類(lèi)與選用、預(yù)制混凝土墻板的吊裝作業(yè)、預(yù)制混凝土樓板的吊裝作業(yè)、預(yù)制混凝土梁的吊裝作業(yè)、預(yù)制混凝土樓梯的吊裝作業(yè)、其他預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝作業(yè)等篇章。本章節(jié)內(nèi)容首先對(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝作業(yè)前期的設(shè)備用具選擇配對(duì)進(jìn)行說(shuō)明，并作出規(guī)定；其次對(duì)不同種類(lèi)預(yù)制混凝土構(gòu)件的吊裝流程、吊裝操作方法、臨時(shí)固定設(shè)施、注意要點(diǎn)等方面進(jìn)行全面講解。

預(yù)制構(gòu)件吊裝是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的主要工序之一，吊裝工序極大程度得依賴起重機(jī)械設(shè)備。

3.1.1塔式起重機(jī)

塔式起重機(jī)簡(jiǎn)稱塔機(jī)，亦稱塔吊，是指動(dòng)臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)（圖3-1）。塔式起重機(jī)作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中，用于預(yù)制構(gòu)件及材料的裝卸與吊裝。塔式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等。

施工過(guò)程中，應(yīng)規(guī)范塔式起重機(jī)械的安拆、使用、維護(hù)保養(yǎng)，防止和杜絕由塔式起重機(jī)引發(fā)的生產(chǎn)安全事故，保障人身及財(cái)產(chǎn)安全。塔式起重機(jī)的安全管理應(yīng)遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》（GB5144-2006），以及其他相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。

1）塔式起重機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)

（1）具有一機(jī)多用的機(jī)型（如移動(dòng)式、固定式、附著式等），能適應(yīng)施工的不同需要。

（2）附著后升起高度可達(dá)100m以上。

（3）有效作業(yè)幅度可達(dá)全幅度的80％。

（4）可以載荷行走就位。

（5）動(dòng)力為電動(dòng)機(jī)，可靠性、維修性都好，運(yùn)行費(fèi)用極低。

2）塔式起重機(jī)存在的缺點(diǎn)：

（1）機(jī)體龐大，除輕型外，需要解體，拆裝費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。

（2）轉(zhuǎn)移費(fèi)用高，使用期短不經(jīng)濟(jì)。

（3）高空作業(yè)，安全要求高。

（4）需要構(gòu)筑基礎(chǔ)。

3.1.2自行式起重機(jī)

自行式起重機(jī)是指自帶動(dòng)力并依靠自身的運(yùn)行機(jī)構(gòu)沿有軌或無(wú)軌通道運(yùn)移的臂架型起重機(jī)（圖3-2）。該類(lèi)起重機(jī)分為汽車(chē)起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、履帶起重機(jī)、鐵路起重機(jī)和隨車(chē)起重機(jī)等幾種。

自行式起重機(jī)分上下兩大部分：上部為起重作業(yè)部分，稱為上車(chē)；下部為支承底盤(pán)，稱為下車(chē)。動(dòng)力裝置采用內(nèi)燃機(jī)，傳動(dòng)方式有機(jī)械、液力-機(jī)械、電力和液壓等幾種。自行式起重機(jī)具有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走等主要機(jī)構(gòu)，有的還有臂架伸縮機(jī)構(gòu)。臂架有桁架式和箱形兩種。有的自行式起重機(jī)除采用吊鉤外，還可換用抓斗和起重吸盤(pán)。表征其起重能力的主要參數(shù)是最小幅度時(shí)的額定起重量。

1）自行式起重機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用通用或?qū)Ｓ闷?chē)底盤(pán)，可按汽車(chē)原有速度行駛，靈活機(jī)動(dòng)，能快速轉(zhuǎn)移。

（2）采用壓液傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，操縱省力，吊裝速度快、效率高。

（3）起重臂為折疊式，工作性能靈活，轉(zhuǎn)移快。

2）自行式起重機(jī)存在的缺點(diǎn)

（1）吊重時(shí)必須使用支腿，不能載荷行駛。

（2）轉(zhuǎn)彎半徑大，越野性能差。

（3）維修要求高。

3.2.1起重機(jī)械的選型

1.起重性能要求

1）對(duì)端部起重量的要求

傳統(tǒng)建筑施工以濕法現(xiàn)澆為主，塔機(jī)主要吊裝可自由組合重量的鋼筋、水泥、磚等各種散貨，單次吊裝的起重量可以組合得較小，故目前傳統(tǒng)建筑市場(chǎng)使用的塔吊以TC5610、TC6015等機(jī)型為主。但在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)下，為達(dá)到較高的施工效率，預(yù)制柱、預(yù)制剪力墻、疊合梁等構(gòu)件單件質(zhì)量通常較重。目前預(yù)制構(gòu)件的拆分全預(yù)制剪力墻重達(dá)7t左右，疊合梁重達(dá)5t左右，全預(yù)制樓梯重達(dá)4t左右，均遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)現(xiàn)澆的材料分解重量。故市場(chǎng)保有量80%以上的端部起重量在1t左右及以下的塔機(jī)不能滿足裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的吊裝要求，需要更大噸位的起重設(shè)備。一般認(rèn)為，為滿足100m左右的高度、覆蓋范圍50m左右的高層施工吊裝要求，塔機(jī)端部起重量不應(yīng)低于2.5t，并且應(yīng)布置至少兩臺(tái)以完成較重構(gòu)件的吊裝；也可以選用端部起重量在4t左右的一臺(tái)塔機(jī)完成吊裝任務(wù)。而對(duì)于更大跨度的覆蓋范圍，則其端部起重量則應(yīng)根據(jù)塔機(jī)數(shù)量和工程進(jìn)度安排等實(shí)際情況選擇。

2）對(duì)起升機(jī)構(gòu)的要求

起重力矩是塔機(jī)的主要參數(shù)，塔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)按額定起重力矩設(shè)計(jì)，即不論吊重幅度如何，相應(yīng)的額定起重量與吊具系統(tǒng)之和對(duì)臂根的力矩為常數(shù)。

在功率一定情況下，力與速度呈反比關(guān)系。

設(shè)計(jì)塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)時(shí)，為充分發(fā)揮起升機(jī)構(gòu)使用性能，在電機(jī)總功率一定的情況下，速度與力（也就是載荷）按“重載低速、輕載高速”的原則匹配；因此起升機(jī)構(gòu)通常設(shè)置了2倍率、4倍率甚至更大倍率，以充分挖掘電機(jī)的工作性能，提高設(shè)備工作效率。

在鋼絲繩長(zhǎng)度一定的情況下，對(duì)于同一起升機(jī)構(gòu)，使用小倍率可以獲得較大的起升高度和較低的起重量，而大倍率時(shí)其起升高度較小但起重量較大；即鋼絲繩長(zhǎng)度一定時(shí)，對(duì)于同一起升機(jī)構(gòu)，起升高度與倍率是反比關(guān)系，起重量與倍率是正比關(guān)系。如通常使用的TC5610-6塔機(jī)，一般最大起升高度為150m左右（此時(shí)鋼絲繩只能使用2倍率），但與最大起重量6t對(duì)應(yīng)的最大起升高度則在 70m 左右（此時(shí)鋼絲繩為4倍率）。

受制于起升機(jī)構(gòu)功率的原因，塔機(jī)為滿足最大起重量要求使用了較大的倍率，但同時(shí)使塔機(jī)的起升速度下降，如 TC5610-6 塔機(jī)2倍率時(shí)最大起升速度為 40~80m/min，相應(yīng)的最大起重量為3.0~1.5t；4倍率時(shí)最大起升速度下降一半，為20~40m/min，但相應(yīng)的最大起重量為6.0~3.0t。在傳統(tǒng)施工中，因可自由組合重物重量，在起升高度較大時(shí)可使用2倍率以獲得較快的起升速度，采用多次少量方式即可滿足吊裝要求。而對(duì)于吊裝預(yù)制混凝土構(gòu)件，如構(gòu)件較重且有較大起升高度則必須使用較大倍率，顯然以上低速不利于提高施工效率，解決方法只能是選擇提高起升速度或增加設(shè)備，顯然使用前一種方法，增加的設(shè)備成本較少而成為較好的選擇，即必須同步提高起升機(jī)構(gòu)的功率，以滿足高層施工中采用較大倍率時(shí)對(duì)起升速度的要求。

表3-1國(guó)內(nèi)塔式起重機(jī)的主要技術(shù)性能

在塔機(jī)選型和定位設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證各幅度時(shí)的額度起重量大于該幅度下起吊的單個(gè)預(yù)制構(gòu)件的重量。為充分發(fā)揮塔機(jī)金屬結(jié)構(gòu)性能，塔機(jī)最大起重量一般應(yīng)遠(yuǎn)大于最大幅度時(shí)的起重量；而使用中可能會(huì)出現(xiàn)起重量較大且超過(guò)該幅度較小倍率時(shí)額定起重量的情況。如在最大起重量和起重力矩范圍內(nèi)，使用2倍率不能滿足起重量的要求，則必須使用4倍率甚至更大的鋼絲繩倍率，這樣就必然使塔機(jī)在整個(gè)起升高度內(nèi)都要使用較大的倍率以完成吊裝任務(wù)，因此必須將起升鋼絲繩長(zhǎng)度增加一倍甚至更長(zhǎng)以滿足這個(gè)新的變化，也就是必須增加起升機(jī)構(gòu)的容繩量，因此對(duì)起升機(jī)構(gòu)的性能和設(shè)計(jì)提出了新的要求。

3）對(duì)設(shè)備故障和維修性能的要求

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)模式下建造速度的提高很大程度上取決于各預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)裝配速度，而各預(yù)制構(gòu)件的裝配速度不僅取決于現(xiàn)場(chǎng)安裝人員的工作熟練程度，更取決于塔機(jī)的性能和安裝數(shù)量。塔機(jī)故障對(duì)建造施工進(jìn)度及效率的影響非常大，預(yù)制率越高，影響就越大，起重吊裝過(guò)程逐漸會(huì)成為施工中的關(guān)鍵一環(huán)，極端情況時(shí)可能出現(xiàn)設(shè)備發(fā)生故障，全部人員停工的事故，所以對(duì)塔機(jī)的平均無(wú)故障時(shí)間、平均維修時(shí)間及維護(hù)人員素質(zhì)等都提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

4）對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求

在工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先制造的板、柱、梁等混凝土構(gòu)件在建筑現(xiàn)場(chǎng)拼裝形成建筑物，預(yù)制構(gòu)件的尺寸、精度更精準(zhǔn)，與傳統(tǒng)濕法施工方式相比，其精度等級(jí)由厘米級(jí)提升到了毫米級(jí)；預(yù)制構(gòu)件的單件重量也由可人工搬動(dòng)提高到必須使用起重機(jī)械來(lái)完成；原先由現(xiàn)場(chǎng)砌筑工人控制的項(xiàng)目，如墻面間距離、角度等改為由現(xiàn)場(chǎng)裝配精度來(lái)保證。為保證建筑符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)各預(yù)制構(gòu)件的就位和安裝提出了新的要求，同時(shí)因施工現(xiàn)場(chǎng)狹小，為保證施工效率和施工安全，對(duì)起重機(jī)械的平穩(wěn)性和可操縱性提出了更高的要求，對(duì)起重機(jī)械控制系統(tǒng)的精度要求也提升到了厘米級(jí)甚至更高的要求，電控系統(tǒng)還必須響應(yīng)快速靈敏且可微動(dòng)操作，各機(jī)構(gòu)起停平穩(wěn)、晃動(dòng)小等。

5）對(duì)可視性的要求

因塔機(jī)司機(jī)與施工人員的分離且空間距離較大，為保證預(yù)制構(gòu)件就位準(zhǔn)確、快速，兩者之間的直接溝通必不可少，如能讓司機(jī)直接觀察到預(yù)制構(gòu)件的就位情況，顯然更有利于司機(jī)的就位操作和減少誤操作，提高吊裝效率，有效減少現(xiàn)場(chǎng)安全事故的發(fā)生，通過(guò)使用可視技術(shù)顯然是滿足這個(gè)要求的有效途徑。

6）吊重風(fēng)載荷問(wèn)題

因塔機(jī)所吊重物尺寸的不確定性，塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)重物風(fēng)載荷采用了估算的方法，一般推薦為重物重量的3%且不小于500N；且起重量越大，風(fēng)載荷推薦值比例越小，如起重量50t時(shí)，風(fēng)載荷估算推薦值約為起重量的1.5%。對(duì)于傳統(tǒng)建筑業(yè)，因沒(méi)有大表面積的重物吊裝，以上估算風(fēng)載荷經(jīng)多年使用證明是可靠的；裝配式混凝土結(jié)構(gòu)則存在大量的厚度小、表面積大且重量較大的預(yù)制構(gòu)件（如剪力墻、樓板等），實(shí)際風(fēng)載荷會(huì)遠(yuǎn)大于3%的估算值，故設(shè)計(jì)規(guī)范的估算風(fēng)載荷顯然與實(shí)際情況差別較大，尤其吊重處于接近起重臂端部時(shí)，吊重風(fēng)載荷對(duì)起重臂根部、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的腹桿影響很大，因此對(duì)適合裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工使用的塔機(jī)有必要重新估算吊重風(fēng)載荷大小以保證設(shè)備的使用安全。