CN103043537B - 一种施吊方法及其起吊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种施吊方法，其中所用的起吊装置中的吊臂下端铰接在一平台上，上端铰接一缆风绳的一端，缆风绳另一端铰接在该平台上，平台上安装卷扬机，其上的吊装绳吊臂上端的一滑轮装置在吊臂的另一侧垂下，外侧角大于内侧角，缆风绳安装角大于内侧角；在物品提升高度超过所述平台，人工拉动缆风绳即可将物品放置在该平台上。本发明还提供该施吊方法中使用的起吊装置。本发明提供的施吊方法和吊装装置通过采用一种受力形式合理的杆件，即吊臂，再加上一种特殊的施吊方法，可以做到在不安装特殊转动和伸缩装置时也能实现起吊进出位的调整。

Description

一种施吊方法及其起吊装置

技术领域

本发明涉及建筑起吊技术领域，提供一种施吊方法，还提供该施吊方法中使用的一种起吊装置。 

背景技术

随着建筑业的发展，吊装领域也快速地发展起来。现有技术中最常见的起吊方法是使用悬臂结构，并配合电动机使悬臂可以转动与调整；再有一种常见的起吊方法是使用龙门结构。对于起吊大型物体，在较大空间内移动，采用龙门结构的起吊方法和起吊装置，较为简便实用；而在现实工程中由于施工速度、地形或空间限制，前述的悬臂结构和龙门结构的大型起吊装置效率不足或难以使用时，就必须使用适宜的小型起吊装置，常用形式有龙门架、悬臂和三角架。龙门架形式无法吊装施吊平台之外的物品，比如在高层建筑上不能使用龙门架起吊下层的物品。悬臂形式可以起吊施吊平台之外的物品，但是小型起吊设备由于经济方面的限制都不可能安装用电机等驱动装置的转动或伸缩的装置，使得悬臂架只能直上直下的起吊，同时悬臂架从力学角度上来看是受弯形式，承载能力远不如轴心受力形式。三角架可以起吊施吊平台之外的物品，杆件受力形式为轴心受力，但在不安装转动或伸缩装置时也只能直上直下的起吊。对于不能安装转动或伸缩装置的小型起吊设备，如果起吊进出位也不能变化的话，会造成卸货相当困难的问题。应对这种问题的现行方法为，将物品吊装至卸货平台附近，由于起吊装置不能转动或伸缩，就必须使用人力将物品拉至卸货平台上方再进行卸货。此方法十分危险，而且效率低下。 

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种利用不带有用电机驱动的转动或伸缩装置，但可以起吊平台以外物品，且安全、可靠、省力的施吊方法。 

本发明的另一个目的在于提供上述施吊方法中使用的起吊装置。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种施吊方法，首先构建一个起吊装置，其包括一根杆状吊臂，将其下端铰接固定在一平台上，在该吊臂的上端铰接一缆风绳的一端，所述缆风绳的另一端铰接在该平台上，在所述平台上安装一卷扬机，其上的吊装绳穿过固定在所述吊臂上端的一滑轮装置在吊臂的另一侧垂下，吊装绳的端头构成物品吊装连接端；调整该起吊装置的如下几个角度使之满足设定要求：a.外侧角大于内侧角，b.缆风绳安装角大于内侧角；起吊操作步骤：步骤一：将起吊物品固定在所述吊装绳的吊装连接端，启动所述卷扬机使得物品提升高度超过所述平台；步骤二：人工拉动所述缆风绳，使得所述吊臂绕铰接点转动直至所述外侧角小于内侧角，而该吊臂失稳而内倒，从而物品在水平方向上有移动分量而将物品放置在该平台上。

相关角度的定义： 

外侧角：是所述吊臂与吊装物品的吊装绳之间的角度。

内侧角：是所述吊臂与连接卷扬机的吊装绳之间的角度。 

缆风绳安装角：是所述缆风绳与所述吊臂之间的角度。 

一种起吊装置，其包括一根杆状吊臂，其下端铰接固定在一平台上，在该吊臂的上端铰接一缆风绳的一端，所述缆风绳的另一端铰接在该平台上，在所述平台上安装一卷扬机，其上的吊装绳穿过固定在所述吊臂上端的一滑轮装置在吊臂的另一侧垂下，吊装绳的端头构成物品吊装连接端；该起吊装置的如下几个角度满足如下要求：a.外侧角大于内侧角，b.缆风绳安装角大于内侧角。 

所述外侧角与所述内侧角的角度差优选为1～4°。所述缆风绳安装角和内侧角的角度差优选为5～140°。 

在所述吊臂与所述平台的连接端处安装一限位器，其具有一个竖直阻挡面与所述吊臂的摆动轨迹交汇，以阻止吊臂内倒时由于惯性倒过竖直面。 

本发明提供的施吊方法和吊装装置通过采用一种受力形式合理的杆件，即吊臂，再加上一种特殊的施吊方法，可以做到在不安装特殊转动和伸缩装置时也能实现起吊进出位的调整。由于角度设计巧妙，使得吊臂的受力合理，本发明可以有效减少所述吊臂的截面尺寸，而且不管起吊多少重量的物品，都可以通过人力牵拉缆风绳进行自卸。由于本发明的设计，使得由吊臂、缆风绳和卷扬机构成的简易起吊装置，就能够克服现有具有吊臂的起吊装置不方便起吊进出位调整的缺陷，在没有安装转动和伸缩装置的情况下只需要人力就可以完成起吊作业。在无法安装大型起吊装置的地方更显示出本发明的施吊方法和吊装装置的优越性。 

下面通过附图和实施例对本发明进行进一步说明。 

附图说明

  图1为本发明提供的起吊装置的结构示意图。 

图2为图1的A部局部放大结构示意图。 

图3为图1所示的起吊装置的A部受力分析示意图。 

图4为现有技术中的起吊装置的结构示意图。 

图5为现有技术中的一种起吊装置的结构示意图。 

图6为图5所示起吊装置起吊进出位调整的示意图。 

图7为现有技术中的另一种起吊装置的结构示意图。 

图8为图7所示起吊装置起吊进出位调整的示意图。 

图9为本发明提供的起吊装置起吊货物的示意图。 

图10为图9所示本发明提供的起吊装置采用本发明提供的施吊方法起吊进出位调整的示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的施吊方法中所提供的吊装装置主要包括一根吊臂1-01、一根吊装绳1-03、一根缆风绳1-02，一套滑轮机构1-04。安装时滑轮机构1-04安装于吊臂1-01端头，缆风绳1-02一端与吊臂1-01的上端头铰接，缆风绳另一端与可固定结构2-01例如一平台或一层楼板铰接；吊臂1-01一端与缆风绳1-02铰接，另一端与可固定结构2-01铰接；吊装绳1-03穿过滑轮机构1-05，一端与卷扬机2-02连接，一端为起吊端吊装物品2-03。 

如图2所示，吊装绳1-03在穿过滑轮机构1-04后会与吊臂1-01形成两个角，即外侧角和内侧角，且吊装绳不断开。吊装绳的起吊端一侧1-05与吊臂的夹角为外侧角3-01，吊装绳的与卷扬机连接端一侧1-06与吊臂的夹角为内侧角3-02。而缆风绳1-02与吊臂端头铰接，也会与吊臂间形成夹角，该夹角称为缆风绳安装角，简称安装角。 

在使用上述起吊机构进行施吊的方法中，各主要构件组装方法是：调整该起吊装置的缆风绳在平台上的固定位置，确定卷扬机在平台上的安装位置，让所述的各个夹角满足设定要求： 

a.外侧角大于内侧角，所述外侧角与所述内侧角的角度差优选为1～4°。

b.缆风绳安装角大于内侧角；所述缆风绳安装角和内侧角的角度差优选为5～140°。 

本发明提供的施吊方法的起吊操作步骤为： 

步骤一：将起吊物品固定在所述吊装绳的吊装连接端，启动所述卷扬机使得物品提升高度超过所述平台；

步骤二：人工拉动所述缆风绳，使得所述吊臂绕铰接点转动直至所述外侧角小于内侧角，而该吊臂失稳而内倒，从而物品在水平方向上有移动分量而将物品放置在该平台上。

如图3所示，本发明提供的施吊方法的主要工作原理为力系平衡：吊装绳1-03起吊重物2-03时整根绳上拉力相同即：F1=F2。当外侧角3-01等于内侧角3-02时，吊装绳1-03上的合力方向刚好与吊臂同向，此时吊臂受到压力F4，缆风绳1-02受力F3为零；当外侧角3-01大于内侧角3-02时，吊装绳1-03上的合力方向在外侧角区域内，由于合力方向与吊臂不同向，所以缆风绳上受到拉力，吊臂受到压力，受力体系平衡；当外侧角3-01小于内侧角3-02时，吊装绳1-03上的合力方向在内侧角区域内，合力方向与吊臂不同向，吊臂受到压力，而缆风绳也受压，但是，缆风绳不能承受压力，此时，本系统受力无法平衡，吊臂1-01将向内侧角倾倒，于是，吊装绳上吊着的物品2-03就向着平台内侧移动并落下。 

本发明提供的施吊方法具体的是：在安装吊装机构时，安装时使外侧角3-01大于内侧角3-02，吊臂受压，缆风绳受拉，外侧角3-01与内侧角3-02的角度差控制在1至4°，安装角3-03与内侧角3-02的角度差控制在5至140度。在此角度控制下体系稳定，同时缆风绳所受轴力很小，通过计算及分析可知，缆风绳的轴力只有起吊物的四十分之一到十分之一。将物品起吊至卸货平台高度时，由于缆风绳轴力很小，在缆风绳中部施加一个更为小的力，比如通过人力施加牵拉缆风绳的拉力，即可拉动缆风绳1-02，同时带动吊臂1-01向内倾，这时外侧角就会减小而内侧角会增大，一旦外侧角小于内侧角时整个体系进入不平衡状态，吊臂开始内倾，同时带动吊装绳移动，物品即可跟随平移至卸货平台上方，此时卸货即可完成吊装。 

现有技术中的起吊机构的结构如图4所示，其中的安装角小于内侧角，这样，吊臂所承受的作用力很大，同时缆风绳上的拉力也很大。不可能通过人力牵拉。因此，该类起吊机构如果不配置转动或移动装置，就无法使得吊起物品在横向移动。 

在本起吊机构中，在吊臂与平台铰接处还设置一限位器2-05，如图4所示，其作用是阻止吊臂内倒时由于惯性倒过竖直面砸在吊车上形成事故。 

将本发明提供的起吊装置和所采用的施吊方法与现有技术中使用同类起吊装置进行起吊操作进行如下对比： 

工程背景如下：在一总标高100m的高层建筑中，在50m标高楼层板上安装起吊装置，将地面或较低楼层上的货物吊到30m标高楼层板上的卸料平台5-05上。货物外形尺寸为4m×4m，货物的重量为2吨，起吊时货物与平台的安全距离为1m。

同一工程背景下，对比普通吊臂情况如下： 

例1：如图5和图6所示，为不可伸缩吊臂，包括吊臂5-01，其下端铰接在高位楼板5-06上，还包括气压缸5-02，其一端铰接在高位楼板5-06上，另一端铰接顶底吊臂5-01，在吊臂5-01的上端通过滑轮连接吊绳5-03，吊绳的下端系物品5-04。

普通吊臂采用气压缸作支撑，通过气压缸将吊臂向上顶实现货物的水平移动。如图5所示，气压缸一般连接在吊臂中部或三分之一处，气压缸与支座连接位置与吊臂与支座连接位置距离一般为吊臂的三分之一。 

当货物为2吨时，通过受力分析及计算得知，气压缸受力为45kN，折合为等效质量为4.59吨。 

例2：如图7和图8所示，为另一种不可伸缩吊臂，包括一吊臂5-01，其通过两个支座固定在高位楼板5-06上，另一端伸出楼板形成起吊端，通过滑轮连接吊绳5-03起吊货物5-04。起吊货物进行卸货时，必须要使用人力将货物拉至卸料平台5-05。 

当重物仍为2吨时，通过计算得到的人力随着吊绳长度，人的位置有较大变化，人力大约为3kN——8.5kN之间，折合为等效质量为306kg——867kg。 

例3：在该工程背景下使用本发明提供的起吊装置，运用本发明提供的施吊方法，如图9和图10所示，起吊货物后在揽风绳1-02上施加一个垂直力，通过几何方法及力学计算，揽风绳上轴力相较于货物的重力大约为1/40-1/10，而当对揽风绳施加垂直力时通过力学方法可以计算出此垂直力大约是揽风绳轴力的10/1-1/5。 

通过计算得到当货物重量为2吨时，揽风绳的轴力大约为0.26kN,而人所施加的荷载为0.06kN,折合等效质量为6.1kg 

从上述三例中看出，起吊重量同为2吨，例1卸货时需要的外力为45kN，折合质量为4.59吨，这根本是人力所不能及的，所以例1卸货必须要使用机械装置才能实现；例2卸货时需要的最大外力为8.5kN，折合质量为867kg，这样需要大约8-12人才能承担这么大的力，同时这种方法危险性较大，很容易将人拽出楼面造成坠落。而使用本发明的起吊装置和使用本施吊方法的例3卸货时，最大外力为0.06kN，折合质量为6.1kg，这样的力对于一个成年人非常小，所以本发明可以在极小的人力条件下，使用简易的设备达到自卸货的目的。

本发明提供的施吊方法和其中所用的起吊机构的特点是：利用力系平衡以及各构件的角度关系，以及力学计算对缆风绳和吊臂的轴力控制，这样，就可以使得吊臂截面尺寸远小于同等条件下使用悬臂体系的吊臂截面尺寸，并在不安装转动和伸缩装置，仅仅使用最简单的铰接方法即可实现起吊进出位调整。因此，是在现有技术基础上有了很大的进步。 

Claims (7)

1.一种施吊方法，其特征在于：首先构建一个起吊装置，其包括一根杆状吊臂，将其下端铰接固定在一平台上，在该吊臂的上端铰接一缆风绳的一端，所述缆风绳的另一端铰接在该平台上，在所述平台上安装一卷扬机，其上的吊装绳穿过固定在所述吊臂上端的一滑轮装置在吊臂的另一侧垂下，吊装绳的端头构成物品吊装连接端；调整该起吊装置的如下几个角度使之满足设定要求：

a.外侧角大于内侧角，

b.缆风绳安装角大于内侧角；

其中, 外侧角：是所述吊臂与吊装物品的吊装绳之间的角度；内侧角：是所述吊臂与连接卷扬机的吊装绳之间的角度；缆风绳安装角：是所述缆风绳与所述吊臂之间的角度；

起吊操作步骤：

步骤一：将起吊物品固定在所述吊装绳的吊装连接端，启动所述卷扬机使得物品提升高度超过所述平台；

步骤二：人工拉动所述缆风绳，使得所述吊臂绕铰接点转动直至所述外侧角小于内侧角，而该吊臂失稳而内倒，从而物品在水平方向上有移动分量而将物品放置在该平台上。

2.根据权利要求1所述的施吊方法，其特征在于：所述外侧角与所述内侧角的角度差为1～4°。

3.根据权利要求1或2所述的施吊方法，其特征在于：所述缆风绳安装角和内侧角的角度差为5～140°。

4.一种起吊装置，其特征在于：包括一根杆状吊臂，其下端铰接固定在一平台上，在该吊臂的上端铰接一缆风绳的一端，所述缆风绳的另一端铰接在该平台上，在所述平台上安装一卷扬机，其上的吊装绳穿过固定在所述吊臂上端的一滑轮装置在吊臂的另一侧垂下，吊装绳的端头构成物品吊装连接端；该起吊装置的如下几个角度满足如下要求：a.外侧角大于内侧角，b.缆风绳安装角大于内侧角；

其中, 外侧角：是所述吊臂与吊装物品的吊装绳之间的角度；内侧角：是所述吊臂与连接卷扬机的吊装绳之间的角度；缆风绳安装角：是所述缆风绳与所述吊臂之间的角度。

5.根据权利要求4所述的起吊装置，其特征在于：所述外侧角与所述内侧角的角度差为1～4°。

6.根据权利要求4或5所述的起吊装置，其特征在于：所述缆风绳安装角和内侧角的角度差为5～140°。

7.根据权利要求4所述的起吊装置，其特征在于：在吊臂与平台铰接处还设置一限位器，其具有一个竖直阻挡面与所述吊臂的摆动轨迹交汇，以阻止吊臂内倒时由于惯性倒过竖直阻挡面。