按行业习惯,我们把系结物品的挠性工具称为索具或吊索,把用于起重吊运作业的刚性取物装置称为吊具,把在工程中使用的由电动机或人力通过传动装置驱动带有钢丝绳的卷筒或环链来实现载荷移动的机械设备称为机具。索具与吊具的选用应与所吊构件的种类,工程条件及具体要求相适应。吊装方案设计时应对索具和吊具进行验算,索具不得超过其最大安全工作载荷,吊具不得超过其额定起重量。作业前应对其进行检查,当确认各功能正常、完好时,再投入使用。
1.索 具
索具指为了实现物体挪移,系结在起重机械与被起重物体之间的受力工具,以及用于稳固空间结构的受力构件。索具主要有金属索具和纤维索具两大类。金属索具主要有钢丝绳吊索类、链条吊索类(图1-41)等。纤维索具主要有以天然纤维或锦纶、丙纶、涤纶、高强高模聚乙烯纤维等合成纤维为材料生产的绳类和带类索具。吊索的形式如图1-42 所示,主要由钢丝绳、链条、合成纤维带制作。它们的使用形式随着物品形状种类的不同而有不同的悬挂角度和吊挂方式,同时使得索具的许用载荷发生变化。钢丝绳吊索、吊链、人造纤维吊索(带)的极限工作载荷是以单肢垂直悬挂确定的。最大安全工作荷载等于吊挂方式系数乘以标记在吊索单独分肢上的极限工作荷载。工作中,只要实际荷载小于最大安全工作荷载,即满足索具的安全使用条件。吊索在PC 工程中的使用如图1-43 所示。
图1-41 吊索材料
图1-42 吊索的形式
图1-43 吊索在工程中的使用
(1)钢丝绳。
钢丝绳是吊装工作中的常用绳索,它具有强度高,韧性好,耐磨性好等优点。同时,磨损后外表产生毛刺,容易发现,便于预防事故的发生。
在结构吊装中常用的钢丝绳由6 股钢丝和1 股绳芯(一般为麻芯)捻成,每股又由多根直径为0.4~40 mm 的高强钢丝和股芯捻成。其捻制方法右交互捻、 左交互捻、右同向捻和左同向捻 4 种(如图 1-44)。结构吊装中常用交互捻绳,因为这一类钢丝绳强度高、吊重时不易扭结和旋转。
图1-44 钢丝绳的构造及捻制方法
每一个索具在每一次使用前必须要检查,已损坏的索具不得使用。钢丝绳如有下列情况之一者,应予以报废:钢丝绳磨损或锈蚀达直径的 40% 以上,钢丝绳整股破断,使用时断丝数目增加得很快。钢丝绳每一节距长度范围内,断丝根数不允许超过规定的数值,一个节距是指某一股钢丝搓绕绳一周的长度,约为钢丝绳直径的8 倍。钢丝绳的节距及直径的正确量法分别如图1-45 所示。
图1-45 钢丝绳节距和直径量取方法
(2)吊链。
吊链是由短环链组合成的挠性件。短环链由钢材焊接而成。由于材质不同吊链分为 M(4),S(6)和T(8)级3 个强度等级。其最大特点是承载能力大,可以耐高温,因此多用于冶金行业。其不足是对冲击载荷敏感,发生断裂时无明显的先兆。吊链使用前,应进行全面检查,准备提升时,链条应伸直,不得扭曲、打结或弯折。
当发生以下情形时应予报废:链环发生塑性变形,伸长达原长度的 5%;链环之间以及链环与端部配件连接接触部位磨损减小到原公称直径的 80%;其他部位磨损减少到原公称直径的 90%;出现裂纹或高拉应力区的深凹痕、锐利横向凹痕;链环修复后,未能平滑过渡或直径减少量大于原公称直径的 10%;扭曲,严重锈蚀以后积垢不能加以排除;端部配件的危险断面磨损减少量达原尺寸的 10%;有开口度的端部配件,开口度比原尺寸增加10%。
(3)白棕绳及合成纤维绳。
白棕绳以剑麻为原料,具有滤水、耐磨和富有弹性的特点,可承受一定的冲击载荷。以聚酰胺、聚酯聚丙烯为原料制成的绳和带,因具有比白棕绳更高的强度和吸收冲击能量的特性,已广泛地使用于起重作业中。纤维绳索使用前必须逐段仔细检查,避免带隐患作业,不允许和有腐蚀性的化学物品(如碱、酸等)接触,不应有扭转打结现象。白棕绳应放在干燥木板通风良好处储存保管,合成纤维绳应避免在紫外线辐射条件下及热源附近存放,如图1-46。
图1-46 合成纤维吊索
为防止极限工作载荷标记磨损不清发生错用,合成纤维吊带以颜色进行区分:紫色为1 000 kg;绿色为 2 000 kg;黄色为 3 000 kg;银灰色为 4 000 kg;红色为 5 000 kg 蓝色为8 000 kg;橘黄色为10 000 kg 以上。
3.吊 具
扣钢丝绳夹头(卡扣)和横吊梁等吊具是指起重机械中吊取重物的装置。常用的有吊钩 吊环、卸扣、钢丝绳夹头(卡扣)和横吊梁等。
(1)吊钩。
吊钩是起重机械中最常见的一种吊具。吊钩常借助于滑轮组等部件,悬挂在起升机构的钢丝绳上。吊钩按形状分为单钩和双钩(图1-47),钩挂重量在80 t 以下时常用单钩形式,双钩用于 80 t 以上大型起重机装置,在吊装施工中常用单钩。吊钩按制造方法分为锻造吊钩和叠片式吊钩。
对吊钩应经常进行检查,若发现吊钩有下列情况之一时,必须报废更换:表面有裂纹、破口,开口度比原尺寸增加15%;危险断面及钩颈有永久变形,扭转变形超过10°;挂绳处断面磨损超过原高度10%;危险断面与吊钩颈部产生塑性变形。
(2)吊环。
吊环主要是用在重型起重机上,但有时中型和小型起重机重载重量低至 5 t 的也有采用。因为吊环为一全部封闭的形状,所以其受力情况比开口的吊钩要好;但其缺点是钢索必须从环中穿过。吊环一般是作为吊索,吊具钩挂起升至吊钩的端部件,根据吊索的分肢数的多少,可分为主环和中间主环。根据吊环的形状分类,有圆吊环、梨形吊环,长吊环等。
图1-47 吊钩
吊环出现以下情况应及时更换:吊环任何部位经探伤有裂纹或用肉眼看出的裂纹;吊环出现明显的塑性变形;吊环的任何部位磨损量大于原尺寸的 2.5%;吊环直径磨损或锈蚀超过名义尺寸的10%;长吊环内长L 变形率达5% 以上。
吊环螺栓是一种带螺杆的吊环,属于一类标准紧固件,其主要作用是起吊载荷,通常用于设备的吊装,如图1-48 所示。吊环螺栓在PC 构件中使用时,要求经设计预埋相应的螺孔,例如预制构件上部起吊位置设置套筒,可以利用吊环螺栓和预埋套筒螺钉进行连接。吊环螺栓(包括螺杆部分)应整体锻造无焊接。吊环螺栓应定期检查,特别注意以下事项:标记应清晰;螺纹应无磨损,锈蚀及损坏;螺纹中无磁屑,螺杆应无弯曲,环眼无变形,切削加工的直径无减小,还应无裂口、裂纹、擦伤或锈蚀等任何损坏现象。
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图1-48 吊环螺栓
(3)卸扣。
卸扣又称卡环,用于绳扣(如钢丝绳)与绳扣、绳扣与构件吊环之间的连接,是起重吊装作业中应用较广的连接工具。卡环由弯环与销子(又叫芯子)两部分组成,一般都采用锻造工艺,并经过热处理,以消除卸扣在锻造过程中的内应力,增加卸扣的韧性。按销子与弯环的连接形式,卸扣分为D 形和弓形两类(图1-49)。
图1-49 卸扣
当卸扣出现以下情形时应报废:有明显永久变形或轴销不能转动自如;扣体和轴销任何一处截面磨损量达原尺寸的 10% 以上;卸扣任何一处出现裂纹;卸扣不能闭锁;卸扣试验检验不合格。
(4)钢丝绳夹头(卡扣)。
钢丝绳夹头用来连接两根钢丝绳,也称绳卡或线盘。通常用的钢丝绳夹头有骑马式,压板式和拳握式3 种,其中骑马式卡扣连接力最强,目前应用最广泛,如图1-50 所示。钢丝绳夹头的使用安装方法如图1-51 所示。
(5)横吊梁。
横吊梁又称为铁扁担,可用于柱、梁、墙板、叠合板等构件的吊装。用横吊梁吊装构件容易使构件保持垂直,便于安装,且可以降低起吊高度,减少吊索的水平分力对构件的压力。图1-52 为使用横吊梁吊装预制墙板。
常用的横吊梁有滑轮横吊梁,钢板横吊梁,钢管横吊梁等,如图1-53 所示。
图1-50 骑马式卡扣
图1-51 钢丝绳夹头的使用安装方法
注:绳卡间距A 为6d~7d,d 为钢丝绳直径
图1-52 使用横吊梁吊装墙板
图1-53 横吊梁
1—吊索;2—支承扁担;3—螺帽;4—压板。
横吊梁还可形成二维的平面吊装架,适用于一些较大的薄型构件或集成度较高的部品,以进一步减小各吊索的水平分力对构件的压力,使构件的吊装受力更加合理。
4.机 具
(1)滑轮组。
滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮以及绳索组成的。滑轮组既能省力又可改变力的方向。滑轮组是起重机械的重要组成部分。通过滑轮组能用较小拉力的卷扬机起吊较重的构件。
滑轮组根据跑头(滑车组的引出绳头)引出的方向不同,可分为以下3 种自动滑轮引出,用力方向与重物的移动方向一致;自定滑轮引出,用力方向与重物的移动方向相反;双联滑轮组,有两个跑头,速度快,滑轮受力比较均匀,可用两台卷扬机同时牵引。
(2)卷扬机。
轻小型起重设备。卷扬机有手动卷扬机和电动卷扬机两种,工程中,卷扬机又称绞车,是用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的以电动卷扬机为主。在建筑施工中常用的电动卷扬机有快速和慢速两种,如图 1-54 所示。快速电动卷扬机主要用于垂直,水平运输和打桩作业,慢速电动卷扬机主要用于结构吊装,钢筋冷拉和预应力钢筋张拉作业。常用的电动卷扬机的牵引能力一般为10~100 kN。
图1-54 电动卷扬机
卷扬机在使用时必须做可靠的锚固,以防止在工作时产生滑移或倾覆。根据牵引力的大小,卷扬机的固定方法有螺栓固定法、横木固定法、立桩固定法和压重固定法4 种。卷扬机的安装位置应使操作人员能看清指挥人员或起吊(拖动)的重物。卷扬机至构件安装位置的水平距离应大于构件的安装高度,以保证操作者的视线仰角不大于45°。
(3)葫芦。
葫芦是由装在公共吊架上的驱动装置、传动装置、制动装置以及挠性卷放,或夹持装置带动取物装置升降的轻型起重设备,分为手动葫芦和动力葫芦两类。手动葫芦有手拉葫芦和手扳葫芦两种;动力葫芦有电动葫芦和气动葫芦两种,如图1-55 所示。
图1-55 葫芦
手动葫芦重量轻,体积小,携带方便,操作简单,适应各种作业环境,应用广泛。手动葫芦可用于小型设备和各类重物的短距离移位安装;大型构件吊装时需轴线找正,拉紧绳索和缆风绳等。动力葫芦安装于起重机支架上,用来升降和运移物品,一般由人在地面使用尾线控制按钮跟随操控或在司机室内操纵,也有的采用无线远距离遥控的方式。
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