钢结构屋架构件的构造

单层工业厂房结构安装方案包括确定结构吊装方法、选择起重机、确定起重机的开行路线和构件的平面布置等。确定厂房的结构安装施工方案应当根据厂房的结构形式、构件的重量及安装高度、工程量以及工期等要求，同时，还应当考虑现有起重机设备的条件等因素。

（1）结构吊装方法。单层工业厂房的结构吊装方法有分件吊装法和综合吊装法。

①分件吊装法。分件吊装法是指起重机开行一次，只吊装一种或几种构件，起重机通常开行三次安装全部构件的方法：第一次吊装柱，并逐一进行校正和最后固定；第二次吊装吊车梁、连续梁及柱间支撑等；第三次以开间为单元吊装屋架、屋面板、天窗架等构件。其吊装顺序如图6-33所示。

分件吊装法每次吊装基本都是同类构件，其操作程序基本相同，安装速度快，不需频繁更换索具，易熟练操作，能够充分发挥起重机的工作能力。该方法构件的供应、场地平面布置以及校正等都比较容易。目前，一般单层工业厂房多采用分件吊装法。但分件吊装法因起重机开行路线较长、停机点多，不能及早为后续工程提供工作面。

图6-33 分件安装时构件吊装顺序

②综合吊装法。综合吊装法是指起重机在车间内开行一次，以一个开间为安装单元安装所有构件的方法。即先吊装4～6根柱子，校正并最后固定，然后吊装该柱间的吊车梁、连续梁、屋架、屋面板、天窗架和支撑等构件。其吊装顺序如图6-34所示。

图6-34 综合安装时构件吊装顺序

综合吊装法起重机开行路线短、停机点少，能够及早为后续工程提供工作面。但吊装的同时，索具更换频繁、操作复杂，不能充分发挥起重机的能力。另外，构件供应、平面布置复杂，且校正和最后固定时间紧张，不利于施工组织。一般情况下只有采用桅杆式起重机等移动困难时，才采用此方法。

（2）起重机的选择。起重机的选择包括类型、型号、臂长及起重机数量的确定。其是结构安装工程的首要问题。

①起重机类型的选择。起重机类型的选择应当根据厂房的结构形式、构件重量、安装高度、吊装方法以及现有起重设备等因素确定，要综合考虑其合理性、可行性和经济性。

中小型工厂房一般可以采用自行杆式起重机，常用履带式起重机也可以采用桅杆式起重机；重型厂房跨度大、构件重、安装高度高，且厂房内部设备安装与结构安装往往同时进行，一般选用大型自行杆式起重机，以及重型塔式起重机和其他起重机械相配合进行。

②起重机型号的选择。起重机型号要根据构件尺寸、起重量和起重高度确定。起重机的三个参数即起重量Q、起重高度H、起重半径R须满足构件吊装的要求。

a．起重量。起重量必须大于或等于所安装构件重量与索具重量之和，即

式中 Q——起重机的起重量（k N）；

Q1——构件重量；

Q2——索具重量。

　B．起重高度。所选起重机的起重高度必须满足吊装构件安装高度的要求，如图6-35所示，即

式中 H——起重机的起重高度（m）；

h1——安装支座距顶面的高度（m）；

h2——安装间隙，视具体情况而定，一般为0．2～0．3m；

h3——绑扎点至起吊后构件底面的距离（m）；

h4——索具高度，从绑扎点至吊钩中心的距离（m）。

图6-35 起重高度计算简图

（a）安装屋架；（b）安装柱子

C．起重半径。起重半径的确定一般分为以下两种情况：

第一种情况：起重机的停机位置可以不受限制，开行至吊装附近时，对起重机工作无特殊要求的构件，按照计算的起重量和起重高度查阅起重机性能表选择起重机型号和臂长，并查得相应的起重半径，作为确定起重机开行路线和停机点位置时的依据。

第二种情况：起重机的停机位置受到限制，不能直接开到吊装位置附近时，需要根据实际要求确定最小起重半径。根据起重量、起重高度、起重半径，查阅起重机性能曲线或性能表，选择起重机的型号和起重臂长度。

一般根据所需Qmin和Hmin，初步选定起重机的型号，按照下式计算：

式中 R——起重机的起重半径（m）；

F——起重臂下铰点中心至起重机回转中心的水平距离，数值可以在起重机技术参数表中查得（m）；

L——起重臂长度（m）；

α——起重臂中心线水平线夹角（°）。

　D．最小起重臂长度。当起重机的起重臂需跨过屋架安装屋面板时，为防止碰到屋架，还需要确定起重臂最小长度及相应的起重半径，并据此及起重量和起重高度查阅起重机性能曲线或性能表，选择起重机的型号和起重臂长度。

确定起重机的最小起重臂长度的方法有数解法和图解法。

数解法：根据图6-36（a）所示，起重机的起重臂最小长度为：

式中 L——起重臂长度（m）；

h——起重臂底铰至构件安装底座顶面的距离（m），h＝h1－E；

h1——支座高度（m）；

E——起重臂底铰至停机面的距离；

g——起重臂轴线与已安装好构件之间的水平距离（m），至少取1m；

f——起重吊钩需跨过已安装好的构件的水平距离；

α——起重臂的仰角（°）。

图解法：根据图6-36（b）所示，起重机的最小臂长及相应的起重半径较为直观，要选择适当的作图比例保证精确度。

图6-36 吊装屋面板时起重机最小臂长的计算简图

（a）数解法；（b）图解法

图解法步骤如下：

首先，选定比例绘制厂房一个节间的纵剖面图，并过吊装屋面板时起重机吊钩伸入跨内所需水平距离位置处，作铅垂线yy；作与停机面距离等于E的水平线HH，HH水平线是起重臂下端转轴的运动轨迹。

其次，自屋架顶面向起重机方向水平量一距离g，令g＝1．0m，标记为P点；满足吊装要求的起重臂上定滑轮中心点的最小高度d与起重机的起重高度H之和，在yy垂线上得A点，A点至停机面的距离为H＋d。

再次，连接A、P两点，延长AP与HH相交于B点，AB线段长度即为起重臂轴线长度。令以P点为圆心，按顺时针方向旋转线段AB，得若干与yy、HH相交的线段，其中所得最小的线段A1B1即为起重机的最小臂长Lmin。

查阅起重机性能曲线或性能表，数解法或图解法确定最小起重臂长度理论值应首先确定跨中屋面板所需的起重臂长和起重半径，然后进行复核最边缘屋面板是否满足要求。

③起重机数量的确定。起重机数量根据工程量、工期要求和起重机的台班产量定额按下式计算：

式中 N——起重机台数；

T——工期；

C——每天工作班数；

K——时间利用系数；

Qi——每种构件安装工程量；

Pi——起重机产量定额（件／台·班或k N／台·班）。

同时，起重机的数量还应考虑构件的装卸、拼装和堆放需要。

（3）起重机的开行路线、停机位置及构件的平面位置。起重机开行路线与停机位置和起重机的性能、构件尺寸及重量、构件平面布置、构件供应方式和吊装方法等有关。

①吊装柱时，起重机的开行路线及构件的平面布置。

a．起重机的开行路线。吊装柱时，起重机根据厂房的跨度、柱的尺寸和重量及起重机性能确定开行路线，有跨中开行和跨边开行，如图6-37所示。图6-37（b）所示。

图6-37 吊装柱时起重机开行路线及停机位置

（a）、（b）跨中开行；（c）、（d）跨边开行

跨中开行，当R≥L／2时采用。当时，一个停机点可吊装两个柱子，如图6-37（a）所示；当时，一个停机点可吊装四个柱子，如

跨边开行，当R＜L／2时采用。当时，每一个停机点可吊装一个柱子，如图6-37（c）所示；当时，每一停机点可吊装两个柱子，如图6-37（d）所示。

　B．柱的平面布置。柱的现场预制位置即为吊装阶段的就位位置。一般按照吊装要求进行平面布置，采用旋转法吊升时，斜向布置；采用滑行法吊装时，纵向布置，也可以斜向布置。

柱的斜向布置：当柱以旋转法吊装时，一般按照三点同弧确定斜向布置。

起重机开行路线到柱列中心距离a，要求a小于起重半径，同时大于起重机的最小回转半径。以基础为圆心，以R为半径画弧交于开行路线上一点犗，犗点即为吊装柱时的停机点。按三点同弧原则，在靠近基础杯处定点B为柱脚中心位置，以B点为圆心，与以R为半径的弧交于C点，C点即为绑扎点。完成以BC为准柱模板图，如图6-38所示。有时因场地限制或柱过长，不能做到三点同弧，也可以两点同弧，即绑扎点和柱脚中心两点同弧，如图6-38所示。

图6-38 旋转法吊装柱时的平面布置

（a）三点同弧；（b）柱脚与柱基础中心共弧

柱的斜向、纵向布置：柱用滑行法起吊，按照两点同弧或纵向布置，即绑扎点靠近柱口，如图6-39所示。

图6-39 滑行法吊装柱时的平面布置

（a）斜向布置；（b）纵向布置

②吊装屋架时，起重机的开行路线及构件的平面布置。吊装屋架起重机跨中开行。屋架的平面布置分为预制阶段平面布置和吊装阶段平面布置。

a．预制阶段，屋架一般在跨内平卧叠浇预制，每叠3～4榀。可斜向、正反斜向、正反纵向布置，如图6-40所示。图中斜向布置便于屋架正向扶直，应当优先选用。当场地条件受限时，才考虑其他布置。

图6-40 屋架现场预制阶段平面布置

（a）斜向布置；（b）正反斜向布置；（c）正反纵向布置

　B．吊装阶段的平面布置是将叠浇的屋架扶直后，排放在吊装前的预定位置，布置方式可斜向排放或纵向排放。

屋架斜向排放用于重量较大的屋架。排放位置首先确定起重机的开行路线。起重机跨中开行，以屋架轴线中点M为圆心，以R为半径画弧与开行路线交于犗点即为停机点。其次确定屋架排放位置，先定出P－P线，该线与柱边的距离不小于200mm，再定Q－Q线，该线距开行路线距离为A＋0．5m（A为起重机机尾长），并在P－P线与Q－Q线定出中线H－H线，屋架排放在P－P线和Q－Q线之间，中点在H－H上。最后，确定排放位置，第一榀屋架AB，因有抗风柱，布置灵活，第二榀屋架EF，以犗2为圆心，以R为半径画弧交H－H于G点，G为屋架EF中心点，再以G为圆心，以1／2屋架跨度为半径画弧交P－P线于E点，交Q－Q线于F点，连接EF即得屋架吊装排放位置，以此类推屋架斜向排放位置，如图6-41所示。

图6-41 屋架斜向排放方式（虚线表示屋架预制位置）

屋架纵向排放用于重量较轻的屋架，允许起重机负载行驶。纵向排放3～4榀为一组靠柱边轴线排放，每组屋架之间预留约3m为横向通道。为防止吊装过程中与已安装的屋架碰撞，每组屋架的跨中可以安排在该组屋架倒数第二榀安装轴线后约2m处，如图6-42所示。

图6-42 屋架纵向排放方式（虚线表示屋架预制位置）

③吊装梁、连系梁及屋面板的排放。吊车梁、连系梁的就位一般在吊装位置的柱列附近即可，跨内跨外均可。依照编号、吊装顺序完成就位和集中堆放，若有条件，可以采用随运随吊。屋面板吊装以6～8块为一叠靠柱边堆放，跨内就位时，后退3～4个跨间开始堆放；跨边就位时，应当后退2～3个跨间开始堆放。