起重机械，施工要点-土木工程施工

结构安装工程常用的起重机械分为桅杆式起重机、自行杆式起重机和塔式起重机。

7.1.1 桅杆式起重机

桅杆式起重机是用金属材料和木材制作的起重设备，桅杆式起重机具有制作简单、装拆方便、起重量大 (可达2000kN以上)，受施工场地限制小的特点。但这种起重机灵活性较差，服务半径小，不便移动，而且需要拉设较多的缆风绳，故一般只用于施工场地窄小，大型起重设备不能进入，工程量比较集中的工程。

桅杆式起重机按构造不同，又分为独脚拔杆、人字拔杆、悬臂式拔杆和纤缆式桅杆起重机等。

1. 独脚拔杆

独脚拔杆按制作的材料分为木独脚拔杆、钢管独脚拔杆和格构式独脚拔杆。

独脚拔杆是由桅杆、起重滑轮组、卷扬机、缆风绳及锚碇等组成。起重时桅杆的倾角不大于10°，以便在吊装时，构件不致碰撞桅杆，如图7.1.1所示。缆风绳数量根据起重量、起重高度和绳索的强度而定，一般为6～12根，最少不得少于4根，缆风绳与地面的夹角α，一般为30°～45°。独脚拔杆的底部要设置拖撬以便于移动。

图7.1.1 独角拔杆示意图

—起重滑轮组; 3—卷扬机; 4—缆风绳; 5—锚碇; 6—拖撬

木独脚拔杆的起重量为30～100kN，起重高度一般为8～15m; 钢管独脚拔杆适用于起重量在300kN以内，起重高度在20m以内; 格构式独脚拔杆起重量可达1000kN以上，起重高度可达70～80m。

2. 人字拔杆

人字拔杆一般是由两根圆木或钢管用钢丝绳绑扎或铁件铰接而成，下设起重滑轮组构成。如图7.1.2所示。其优点是侧向稳定性比独脚拔杆好，所用缆风绳数量少，但构件起吊后活动范围小。人字拔杆顶部两杆夹角一般为30°左右，底部有拉杆或拉绳以平衡水平推力，人字拔杆起重时拔杆向前倾斜，在后面用两根缆风绳维持稳定。为保证起重时拔杆底部的稳固，在一根拔杆底部装一个导向滑轮，起重索通过导向滑轮连到卷扬机上，再用另一根钢丝绳连接到锚碇上。

图7.1.2 人字拔杆示意图

1—拔杆; 2—起重滑轮组; 3—导向滑轮; 4—缆风绳; 5—拉杆; 6—拉绳

圆木人字拔杆，起重量30～100kN，拔杆长6～15m，圆木小头直径160～350mm; 钢管人字拔杆，一般起重量100kN，拔杆长20m，钢管外径273mm，壁厚10mm。

3. 悬臂拔杆

悬臂拔杆是在独脚拔杆中部或2/3高度处装一根起重臂而成，如图7.1.3所示。悬臂拔杆的特点是具有较大起重高度和起重半径，起重臂可以左右摆动120°～270°。但这种起重机的起重量较小，多用于高度较高的轻型构件吊装。

图7.1.3 悬臂拔杆示意图

4. 牵缆式桅杆起重机

牵缆式桅杆起重机是在独脚拔杆下端装一可以回转起伏的吊杆而成，如图7.1.4所示。这种起重机的机身可以回转360°，可以在起重半径范围内把构件吊到任何位置。

图7.1.4 牵缆式桅杆起重机示意图

底座; 4—缆风绳; 5—起伏滑轮组; 6—吊杆; 7—起重滑轮组

用圆木制作的牵缆式桅杆起重机，高度可达25m，起重量50kN左右; 用角钢组成的格构牵缆式桅杆起重机，高度可达80m，起重量100kN左右。牵缆式桅杆起重机要设较多的缆风绳，适用于构件较多，且较集中的建筑物结构安装工程。

7.1.2 自行杆式起重机

自行杆式起重机包括履带式起重机、汽车式起重机和轮胎式起重机三种。

1. 履带式起重机

(1) 履带式起重机构造和特点

履带式起重机由动力装置、回转机构、行走机构、卷扬机构、操作系统、起重杆等组成，如图7.1.5所示。

履带式起重机的特点是操纵灵活，使用方便，本身能回转360°，可以负荷行驶，在一般的道路即可行驶和工作。目前，在装配式结构施工中，特别是单层工业厂房结构安装中，履带式起重机得到广泛应用。履带式起重机的缺点是稳定性差，不宜超负荷吊装，若需超负荷吊装或加长起重杆，必须进行稳定性验算。此外，履带式起重机行驶速度慢，易损坏路面。因而，转移时多用平板拖车装运。

目前，在结构安装工程中常用的国产履带式起重机主要有以下几种型号: W1—50、W1—100、W1—200、∍—1252等。此外，还有一些进口机型。常用履带式起重机的外形尺寸，如表7.1.1所示。

图7.1.5 履带式起重机示意图

平衡重; 4—发动机; 5—吊杆卷扬机; 6—起重卷扬机; 7—起重臂8—回转机构; 9—履带

(2) 履带式起重机的技术性能

履带式起重机主要技术性能包括三个主要参数，即起重量Q、起重半径R、起重高度H。其中，起重量Q是指起重机安全工作所允许的最大起重物的质量; 起重半径R是指起重机回转中心至吊钩的水平距离; 起重高度H是指起重吊钩中心至停机面的垂直距离。

从W1—100型履带式起重机工作曲线和性能表(见图7.1.6和表7.1.2) 可以看出，起重量Q、起重高度H和起重半径R的大小取决于起重杆长度及其仰角。当起重杆长度一定时，随着仰角的增大，起重量和起重高度增加，而回转半径减小。当起重杆长度增加时，起重半径和起重高度增加而起重量减小。

表7.1.1 履带式起重机技术参数表

图7.1.6 W1-100型履带式起重机工作曲线

—H曲线、Q—R曲线; 2'—L=13m R—H曲线、Q—R曲线

表7.1.2 W1—100型履带式起重机工作性能表

(3) 履带式起重机稳定性验算

履带式起重机进行超负荷吊装和接长吊杆时，必须进行稳定性验算，以保证起重机在吊装过程中不发生倾覆事故。

①超负荷稳定性验算。履带式起重机稳定性最不利的情况如图7.1.7所示，此时，以履带的轨链中心A为倾覆中心，为保证机身稳定，必须使稳定力矩大于倾覆力矩。

图7.1.7 履带式起重机稳定性验算图

当考虑吊车荷载及附加荷载 (风荷载、刹车惯性力等) 时

当仅考虑吊车荷载时

即

为简化计算，验算起重机稳定性时一般不考虑附加荷载，故上式变为

式中: G0——平衡重;

G1——起重机机身可转动部分的重量;

G2——起重机机身不转动部分的重量;

G3——吊杆重量;

Q——吊装荷载 (包括构件和索具重量);

l1——G1重心至A点的距离;

l2——G2重心至A点的距离;

d——G3重心至A点的距离;

l0——G0重心至A点的距离;

h'1——G1重心至地面的距离;(www.xing528.com)

h'2——G2重心至地面的距离;

h2——G3重心至地面的距离;

h0——G0重心至地面的距离;

β——地面倾斜角度，应限制在3°以内;

R——起重机最小回转半径;

MF——风载引起的倾覆力矩，即

MF=W1h1+W2h2+W3h3　(7.1.5)

式中: W1—作用在起重机机身上的风载;

W2——作用在吊杆上的风载，按荷载规范计算;

W3——作用在所吊构件上的风载，按构件的实际受风面积计算;

h1——机棚后面中心至地面的距离;

h3——吊杆顶端至地面的距离;

MG——重物下降时突然刹车的惯性力所引起的倾覆力矩，即

式中: v——吊钩下降速度 (m/s)，取吊钩起重速度1.5倍;

g——重力加速度(9.8m/s2);

t——从吊钩下降速度v变到0所需的制动时间，取1s;

ML——起重机回转时离心力所引起的倾覆力矩，即:

式中: n——起重机回转速度，取1r/min;

h——所吊构件于最低位置时，其重心至吊杆的距离;

h3——同前。

②起重杆接长验算。当起重机的起升高度或回转半径不足时，可以将起重杆接长，此时，起重机的最大起重量Q可以根据力矩等量换算原理求得 (见图7.1.8)

整理后得

图7.1.8 接长起重杆受力图

2. 汽车式起重机

汽车式起重机是把起重机构安装在通用汽车或专用汽车底盘上的一种起重机械。汽车式起重机的优点是机动性强，行驶速度快，转移迅速，对地面破坏小，是一种用途广泛，适用性强的通用型起重机。其缺点是吊装作业时稳定性差，为增加其稳定性，起重时必须使用可伸缩的支腿，起重时支腿落地，因而这种起重机不能负荷行驶，如图7.1.9所示。

图7.1.9 汽车式起重机构造示意图 (单位: mm)

汽车式起重机按其重量的大小可以分为轻型、中型和重型三种。起重量在200kN以内的为轻型，起重量为200～500kN的为中型，起重量为500kN及以上的为重型; 按传动方式可以分为机械传动、电力传动和液压传动; 按起重臂形式可以分为桁架臂和箱形臂两种。

国产汽车式起重机有TA型、QY型和CCQ型等，起重量从50～1000kN不等，国产的汽车式起重机常用型号和类型如表7.1.3所示。

表7.1.3 国产起重机的常用型号和类型

3. 轮胎式起重机

轮胎式起重机是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机，轮胎式起重机的构造与履带式起重机基本相同，但其行驶装置采用轮胎，轮胎的多少随起重量的大小而定，一般配备4～10个或更多轮胎。为保证安装作业时机身的稳定性，起重机设有4个可伸缩的支腿，起重时可以用撑脚支地，以增加机身的稳定性和保护轮胎，如图7.1.10所示。

图7.1.10 轮胎式起重机示意图

1—起重杆; 2—起重绳; 3—变幅绳; 4—撑脚

轮胎式起重机的优点是设计、制造，轮距和轴距配合适当，横向稳定性好，并能360°全回转作业，行驶时对路面的破坏性小。其缺点是起重量和起升高度较履带式起重机小，行驶速度慢，吊装时一般需要打开撑脚，所以不适合在松软和泥泞的场地上工作。

轮胎式起重机按传动方式可以分为机械式、电动式和液压式，早期机械式已被淘汰，液压式也逐渐取代电动式; 电动式起重机主要有QLD16型、QLD20型、QLD25型、QLD40型等，液压式主要有QLY16型、QLY25型等。如QLD20型起重机，起重量最大可达200kN，起重臂长度在12～24m，最大起升高度可达22.4m; QLY16型起重机，起重量最大可达160kN，起重臂长度在8～19m，带副臂可达24.5m，最大起升高度可达24.4m。

7.1.3 塔式起重机

塔式起重机具有竖直的塔身，起重臂安装在塔身顶部，是一种全回转臂式起重机。塔式起重机具有较大的工作空间，起重高度大，广泛应用于多高层建筑结构工程施工。

塔式起重机按其构造形式分为轨道式塔式起重机、爬升式塔式起重机和附着式塔式起重机。按其起重能力分为轻型塔式起重机 (起重量5～50kN)、中型塔式起重机 (起重量50～150kN)，重型塔式起重机 (150～400kN)。

1. 轨道式塔式起重机

轨道式塔式起重机是一种在轨道上行驶的自行式塔式起重机。其特点为电力操纵、动作平稳，可以在轨道上负荷行驶，不需要缆风绳。常用的有QT1—2型、QT1—6型、TD—25型和QT—60/80型，这四种起重机性能如表7.1.4所示。

表7.1.4 轨道式塔式起重机性能

轨道式起重机示意图如图7.1.11所示。

图7.1.11 QT1—6型塔式起重机示意图

驾驶室; 4—塔身; 5—起重杆; 6—塔帽; 7—平衡臂; 8—转动机构; 9—平衡重

2. 附着式塔式起重机

附着式塔式起重机是直接固定在建筑物附近的专门基础上，沿着建筑物升高，且每隔20m左右用锚固装置将塔身与建筑物连接牢固。附着式起重机上部设有套架和液压顶升装置，施工时可以借助顶升系统随着建筑施工进度而自行向上升高，每次顶升升高2.5m，最大起吊高度可达160m。

附着式塔式起重机种类较多，有进口的和国产的，国产的常用型号有QT1—4型(起重量16～40kN)、QT4—10型 (起重量30～100kN)、ZT—100型 (起重量30～60kN)、ZT—1200型 (起重量40～80kN)

附着式塔式起重机的外形及顶升示意图如图7.1.12、图7.1.13所示。

图7.1.12 QT4—10型附着式塔式起重机示意图

图7.1.13 附着式塔式起重机的顶升接高示意图

1—顶升套架; 2—液压千斤顶; 3—承座; 4—顶升横梁; 5—定位销6—过渡节; 7—标准节; 8—摆渡小车

3. 爬升式塔式起重机

爬升式塔式起重机是一种安装在建筑物内部 (电梯井、特设房间) 的结构上，借助于套架托架和爬升机构自己爬升的一种自升式塔式起重机。爬升式塔式起重机是由底座、套架、塔身、塔顶、行车式起重臂、平衡臂等组成。这种起重机的特点是机身小、重量轻、不需要铺设轨道和不占用施工场地，适用于施工现场狭窄的高层建筑施工工程。

目前使用的爬升式塔式起重机主要有QTZHG25型、QTZ—60A型、QTZ—800型、C5530型、FO/23B型、QTB—60型和QT5—4/20型等。爬升式塔式起重机爬升过程如图7.1.14所示。

图7.1.14 爬升式塔式起重机的爬升过程示意图