CN107055317A - 常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置 - Google Patents
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Abstract
本本发明公开了常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，包括吊装单元（9），吊装单元（9）的两端上侧设置有吊装单元吊耳（6），吊装单元吊耳（6）连接滑轮组升降装置，滑轮组升降装置固定在吊装支架（3）上，吊装支架（3）固定在混凝土柱（1）上；所述的混凝土柱（1）分别位于吊装单元（9）的两端，混凝土柱（1）两端通过抱箍（2）将吊装支架（3）固定。本发明结构简单，操作使用方便，重复利用施工现场的混凝土柱、方钢材料等有利条件，可以实现在大型吊装设备无法介入的情况下，对重量级建筑构件进行快速吊装，实现精准位移安装，大大提供了施工效率，降低了施工成本，提高了企业市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑吊装设备领域，具体为常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置。
背景技术
随着社会的不断发展和技术的不断进步，大型建筑构件越来越多，这样可以大大减少建筑构件现场的拼装以及因为拼装产生的相关质量问题。
在多样的建筑构件中，钢埋件、钢走道板等是较为常见的构件；钢埋件、钢走道板等定位安装时，通常采用人力或吊装机械进行安装，但对于重量超过100kg或人工不易移动、安装或结构内部空间不利吊装机械施工的钢埋件、钢走道板定位安装等情况，一直困扰着施工单位，且大大影响着施工进度。
对于在建筑物内部安装钢结构吊装来说，常规吊装机械(如汽车吊、履带等)往往无法进入建筑内部进行吊装，这时常常采用的方法有1、使用大型吊装机械在建筑物进行跨外吊装；2、在需安装的钢结构下方搭设满堂脚手架，然后利用塔吊进行散件安装。第1种吊装方法需要的吊装机械型号较大，所产生的的费用也较大，且建筑物的外部不一定有空间满足大型吊装机械的组装、行走和吊装操作空间的要求。第2种吊装方法需要搭设满堂脚手架，其多了一项作业内容，增加了较大费用，也需要较长的施工时间。
因此，提供一种适用于大型吊装设备无法作业空间的吊装设备，是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单，操作使用方便，吊装使用成本低，且吊装材料可以反复周转使用。
本发明的目的是这样实现的：
常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，包括吊装单元9，吊装单元9的两端上侧设置有吊装单元吊耳6，吊装单元吊耳6连接滑轮组升降装置，滑轮组升降装置固定在吊装支架3上，吊装支架3固定在混凝土柱1上；
所述的混凝土柱1分别位于吊装单元9的两端，混凝土柱1两端通过抱箍2将吊装支架3固定；
所述的吊装支架3的顶部设置有吊装支架吊耳4，吊装支架吊耳4与滑轮组升降装置连接；
所述的滑轮组升降装置包括卷扬机8，与卷扬机8通过钢丝绳依次连接的定滑轮7、滑轮组5和吊装单元吊耳6；
所述的滑轮组5包括与吊装支架吊耳4固定的第一滑轮组，以及通过钢丝绳分别与第一滑轮组和吊装单元吊耳6连接的第二滑轮组；
所述的定滑轮通过位于混凝土柱1下方的抱箍2固定位置；
所述的吊装单元9采用方钢焊接而成，由多个三角结构组成；
所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置的计算方法，包括以下步骤
a、钢丝绳计算；b、吊耳计算；c、滑轮组及定向滑车选用；d、卷杨机选择；e、屋面柱顶吊装支架设计。
积极有益效果：本发明结构简单，操作使用方便，重复利用施工现场的混凝土柱、方钢材料等有利条件，可以实现在大型吊装设备无法介入的情况下，对重量级建筑构件进行快速吊装，实现精准位移安装，大大提供了施工效率，降低了施工成本，提高了企业市场竞争力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一；
图2为本发明的结构示意图二；
图3为本发明的结构示意图三；
图中为：混凝土柱1、抱箍2、吊装支架3、吊装支架吊耳4、滑轮组5、吊装单元吊耳6、定滑轮7、卷扬机8、吊装单元9。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：
如图1、图2、图3所示，常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，包括吊装单元9，吊装单元9的两端上侧设置有吊装单元吊耳6，吊装单元吊耳6连接滑轮组升降装置，滑轮组升降装置固定在吊装支架3上，吊装支架3固定在混凝土柱1上；
所述的混凝土柱1分别位于吊装单元9的两端，混凝土柱1两端通过抱箍2将吊装支架3固定；
所述的吊装支架3的顶部设置有吊装支架吊耳4，吊装支架吊耳4与滑轮组升降装置连接；
所述的滑轮组升降装置包括卷扬机8，与卷扬机8通过钢丝绳依次连接的定滑轮7、滑轮组5和吊装单元吊耳6；
所述的滑轮组5包括与吊装支架吊耳4固定的第一滑轮组，以及通过钢丝绳分别与第一滑轮组和吊装单元吊耳6连接的第二滑轮组；
所述的定滑轮通过位于混凝土柱1下方的抱箍2固定位置；
所述的吊装单元9采用方钢焊接而成，由多个三角结构组成。
1、吊装思路
在吊装单元的两侧放置吊装支架，吊装支架上安装滑轮组，滑轮组通过钢丝绳和定滑轮连接卷扬机。的吊装单元的两端设置吊耳，吊耳选用20mm厚的钢板制作，材质为Q345B。吊装时，卷杨机通过钢丝绳与定滑轮及滑轮组连接，滑轮组与吊装单元上的吊耳连接，利用卷杨机的转动从而达到吊装的目的。
2、吊装计算
(1)钢丝绳计算
钢桁架吊装时，采用滑轮组吊装，钢丝绳绕走6道；
吊装单元最重吊装单元为130KN，钢丝绳走6，滑车装在青铜套轴上，绕出绳头由定滑轮绕出，并经过一个定向滑车导向卷杨机，得跑头钢丝绳拉力：
拟选用6×37+FC(纤维芯钢丝绳)直径为12mm的钢丝绳，公称抗拉强度1770N/mm2，其最小破断拉力为75.2KN。
验算如下：
取钢丝绳的安全系数K＝6
查表得换算系数C＝1.249
钢丝绳破断拉力总和P＝75.2*1.249＝94KN。
P/F1＝94/13.4＝7>6
所以所选钢丝绳为合格钢丝绳。
故上部单层网壳穹顶吊装选用6×37+FC(纤维芯钢丝绳)公称抗拉强度1770N/mm2直径为12mm的钢丝绳。
(2)吊耳计算
吊装单元最重吊装单元为13t，吊装时，采用两点吊装，起吊后两只吊耳共同受力，吊耳反力为：G/2+钢丝绳跑头拉力＝13/2+1.34≈8t。吊耳材质为Q345B，
1)受拉计算：
吊耳受拉最不利截面在A-A截面
吊耳设计承受的拉力标准值N＝80kN
式中K1、K2分别为动力系数和荷载分项系数。
吊耳满足抗拉强度设计要求。
2)受剪计算：
吊耳受剪最不利截面在A-A截面的一半
吊耳设计承受的剪力标准值V＝80kN
吊耳满足抗剪强度设计要求。
3)焊缝计算：
焊缝形式为直角角焊缝，焊缝计算长度lwe＝300mm，焊脚尺寸采用10mm，有效焊脚尺寸he＝7mm，焊缝主要承受剪力，主要考虑两条竖向直角角焊缝进行计算。焊缝承受剪力设计值Vd＝1.4×1.4×80000＝156.8kN，弯矩设计值Md＝156.8×0.15＝23.5kN·m。
查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表得：ff w＝160N/mm2，强度增大系数βf＝1.22。
焊缝抗弯模量W＝lwe2*t/6＝2×300.002×7/6＝210000mm3
正应力σ＝M/W＝23.50×106/210000＝111.9N/mm2<ff w*βf＝160×1.22＝95.2N/mm2，满足要求。
剪应力τ＝V/(lwe*he)＝156.80×103/(2×300×7)＝37.3N/mm2<ff w＝160N/mm2，满足要求。
组合应力σz＝[(σ/βf)2+τ2]1/2＝[(111.9/1.22)2+37.32]1/2＝99.0N/mm2<ff w＝160N/mm2，满足要求。
(3)滑轮组及定向滑车选用
1)滑轮组
滑轮组选用三门D＝250mm。
滑轮组安装起重能力：(桁架重量为130KN)，满足要求。
滑车直径与钢丝绳直径比值：250/12＝20.8>16，满足要求。
所以滑轮组选用三门，D＝250mm。
2)导向滑车
桁架吊装时，定向滑车设置在吊装的正下方，则定向角为90°，得K＝1.4。卷杨机的牵引力P＝20KN。
由导向滑车起重力QO＝KP得：QO＝1.4*20＝28KN。
故选用1门D＝250的导向滑车，起重力为30KN，满足要求。
(4)卷杨机选择
由钢丝绳计算得，钢丝绳单根受力为1.34t，选取2t的卷杨机可满足要求。
3、屋面柱顶吊装支架设计
吊装时，在混凝土柱两侧设置H型钢柱，H型钢柱通过抱箍与混凝土柱固定，形成钢支撑，支架所用钢材材质均为Q345。吊装支架设计图如下：
所有焊缝采用四周围焊，焊角尺寸按板厚较小值。支架立柱材料规格：H300*300*10*14，抱箍材料规格：H250*250*9*14
本发明包括可移动且可重复利用的吊装支架、卷扬机、钢丝绳、滑轮和滑轮组等，本施工方法可进行常规吊装机械受限的空间内进行钢结构吊装作业；可在地面提前把钢结构散件拼装成吊装单元，节省吊装时间；可提升重量达15吨的钢结构构件或钢结构吊装单元，无需大型吊装机械的配合，也不需要其它辅助支撑材料(如支撑胎架、脚手架等)，工具制作简单和施工方便操作、产生的费用交低；本施工方法中的装置和材料均可重量利用。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：包括吊装单元(9)，吊装单元(9)的两端上侧设置有吊装单元吊耳(6)，吊装单元吊耳(6)连接滑轮组升降装置，滑轮组升降装置固定在吊装支架(3)上，吊装支架(3)固定在混凝土柱(1)上。
2.根据权利要求1所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的混凝土柱(1)分别位于吊装单元(9)的两端，混凝土柱(1)两端通过抱箍(2)将吊装支架(3)固定。
3.根据权利要求1或2所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的吊装支架(3)的顶部设置有吊装支架吊耳(4)，吊装支架吊耳(4)与滑轮组升降装置连接。
4.根据权利要求1所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的滑轮组升降装置包括卷扬机(8)，与卷扬机(8)通过钢丝绳依次连接的定滑轮(7)、滑轮组(5)和吊装单元吊耳(6)。
5.根据权利要求4所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的滑轮组(5)包括与吊装支架吊耳(4)固定的第一滑轮组，以及通过钢丝绳分别与第一滑轮组和吊装单元吊耳(6)连接的第二滑轮组。
6.根据权利要求4所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的定滑轮(7)通过位于混凝土柱(1)下方的抱箍(2)固定位置。
7.根据权利要求1所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置，其特征在于：所述的吊装单元(9)采用方钢焊接而成，由多个三角结构组成。
8.所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置的计算方法，包括以下步骤：a、钢丝绳计算；b、吊耳计算；c、滑轮组及定向滑车选用；d、卷杨机选择；e、屋面柱顶吊装支架设计。
9.根据权利要求8所述的常规吊装机械受限空间的钢结构吊装装置的计算方法，其特征在于：
a、钢丝绳计算：
钢桁架吊装时，采用滑轮组吊装，钢丝绳绕走6道；
吊装单元最重吊装单元为130KN，钢丝绳走6，滑车装在青铜套轴上，绕出绳头由定滑轮绕出，并经过一个定向滑车导向卷杨机，得跑头钢丝绳拉力：
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拟选用6×37+FC(纤维芯钢丝绳)直径为12mm的钢丝绳，公称抗拉强度1770N/mm2，其最小破断拉力为75.2KN；
验算如下：
取钢丝绳的安全系数K＝6
查表得换算系数C＝1.249
钢丝绳破断拉力总和P＝75.2*1.249＝94KN；
P/F1＝94/13.4＝7>6
所以所选钢丝绳为合格钢丝绳；
故上部单层网壳穹顶吊装选用6×37+FC(纤维芯钢丝绳)公称抗拉强度1770N/mm2直径为12mm的钢丝绳；
b、吊耳计算：
吊装单元最重吊装单元为13t，吊装时，采用两点吊装，起吊后两只吊耳共同受力，吊耳反力为：G/2+钢丝绳跑头拉力＝13/2+1.34≈8t；吊耳材质为Q345B，
1)受拉计算：
吊耳受拉最不利截面在A-A截面
吊耳设计承受的拉力标准值N＝80kN
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式中K1、K2分别为动力系数和荷载分项系数；
吊耳满足抗拉强度设计要求；
2)受剪计算：
吊耳受剪最不利截面在A-A截面的一半
吊耳设计承受的剪力标准值V＝80kN
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吊耳满足抗剪强度设计要求；
3)焊缝计算：
焊缝形式为直角角焊缝，焊缝计算长度lwe＝300mm，焊脚尺寸采用10mm，有效焊脚尺寸he＝7mm，焊缝主要承受剪力，主要考虑两条竖向直角角焊缝进行计算；焊缝承受剪力设计值Vd＝1.4×1.4×80000＝156.8kN，弯矩设计值Md＝156.8×0.15＝23.5kN·m；
查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表得：ff w＝160N/mm2，强度增大系数βf＝1.22；
焊缝抗弯模量W＝lwe2*t/6＝2×300.002×7/6＝210000mm3
正应力σ＝M/W＝23.50×106/210000＝111.9N/mm2<ff w*βf＝160×1.22＝95.2N/mm2，满足要求；
剪应力τ＝V/(lwe*he)＝156.80×103/(2×300×7)＝37.3N/mm2<ff w＝160N/mm2，满足要求；
组合应力σz＝[(σ/βf)2+τ2]1/2＝[(111.9/1.22)2+37.32]1/2＝99.0N/mm2<ff w＝160N/mm2，满足要求；
c、滑轮组及定向滑车选用：
1)滑轮组
滑轮组选用三门D＝250mm；
滑轮组安装起重能力：(桁架重量为130KN)，满足要求；
滑车直径与钢丝绳直径比值：250/12＝20.8>16，满足要求；
所以滑轮组选用三门，D＝250mm；
2)导向滑车
桁架吊装时，定向滑车设置在吊装的正下方，则定向角为90°，得K＝1.4；卷杨机的牵引力P＝20KN；
由导向滑车起重力QO＝KP得：QO＝1.4*20＝28KN；
故选用1门D＝250的导向滑车，起重力为30KN，满足要求；
d、卷杨机选择：
由钢丝绳计算得，钢丝绳单根受力为1.34t，选取2t的卷杨机可满足要求；
e、屋面柱顶吊装支架设计：
吊装时，在混凝土柱两侧设置H型钢柱，H型钢柱通过抱箍与混凝土柱固定，形成钢支撑，支架所用钢材材质均为Q345；所有焊缝采用四周围焊，焊角尺寸按板厚较小值；支架立柱材料规格：H300*300*10*14，抱箍材料规格：H250*250*9*14。
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