CN110127550A - 一种超高层建筑管材的吊装方法 - Google Patents

一种超高层建筑管材的吊装方法 Download PDF

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余力健
李伟明
陈梦斯
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Abstract

本发明公开了一种超高层建筑管材的吊装方法,包括在顶层的电梯井位置设置滑轮组吊挂系统的定滑轮;在首层的电梯厅位置设置一台卷扬机;在井道内壁左右两侧架各设一条防摇摆钢丝绳导索;对各层的吊装口进行围蔽,并设置警示标志;对管材进行司索;通过所述卷扬机和动滑轮带动管材向上提升;将管材吊装到指定楼层并卸下;管材吊装完毕后,通过卷扬机把动滑轮往下拉至首层位置;重复以上步骤,分别将管材吊到2层至高层每层,并水平运输到指定位置就位。本发明的方法保证超高层建筑管材吊装作业的顺利完成,大大降低了施工成本,加快了施工进度,利用电梯井道进行管材的吊装,可为类似工程提供参考,具有巨大的经济效益和重要的现实意义。

Description

一种超高层建筑管材的吊装方法
技术领域
本发明涉及超高建筑施工的技术领域,尤其涉及一种超高层建筑管材的吊装方法。
背景技术
超高层建筑在机电安装阶段,大量的材料、设备需要运送至各楼层,有些项目由于施工条件限制,材料、设备只能通过建筑内的电梯和施工电梯进行运输,但对于受到电梯空间的制约,空调水管材这类较长的材料难以通过电梯运输。
发明内容
基于现有技术的不足,本发明所解决的技术问题在于提供一种超高层建筑管材的吊装方法,安全、简易、操作方便,选取合适的吊装设备及附件,确保吊装工作的安全进行。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种超高层建筑管材的吊装方法,包括以下步骤:
S10、在顶层的电梯井位置设置滑轮组吊挂系统的定滑轮;
S20、在首层的电梯厅位置设置一台卷扬机;
S30、在井道内壁左右两侧架各设一条防摇摆钢丝绳导索,在吊装的过程中同时栓住吊装管材;
S40、对各层的吊装口进行围蔽,并设置警示标志;
S50、将需要吊装的管材通过叉车运送到首层吊装口前,对管材进行司索,将管材挂在滑轮组吊挂系统的动滑轮和所述防摇摆钢丝绳导索上,并用手动葫芦收紧导索;
S60、通过所述卷扬机和动滑轮带动管材向上提升;
S70、将管材吊装到指定楼层并卸下;
S80、管材吊装完毕后,通过卷扬机把动滑轮往下拉至首层位置;
S90、重复以上步骤,分别将管材吊到2层至高层每层,并水平运输到指定位置就位。
其中,所述步骤S30中,在井道内壁左右两侧的底部和顶部设有拉力码,用于对所述防摇摆钢丝绳导索进行固定;用冲击钻在井道内壁的楼面进行钻孔,并用膨胀螺栓固定所述拉力码。
进一步的,所述滑轮组吊挂系统还包括设置在井道内壁上的多个导向定滑轮,用于从卷扬机出来的钢丝绳经过所述导向定滑轮的导向作用后与所述定滑轮和动滑轮进行连接。
所述步骤S50中,在管材两端捆绑φ17.5mm的钢丝绳,并用卸扣扣在井道内壁两侧的防摇摆钢丝绳上。
优选的,所述步骤S60中,通过所述卷扬机牵动滑轮组出绳端钢丝绳拉动动滑轮向上提升,同时让牵引动滑轮端的钢丝绳的滚筒解除约束,钢丝绳随动滑轮的提升自由出绳。
在所述步骤S60和步骤S70之间还包括以下步骤:
S61:将管材悬空吊起约20cm,检查滑轮组吊装系统有无异常;
S62:无异常后,继续起升,当管材将要上升到指定楼层后,由楼层吊装指挥员用对讲机知会卷扬机操作人员减慢速度,吊装工人准备好手动葫芦将管材拉入。
可选的,所述步骤S70中,管材到达指定楼层时,吊装工人用手动葫芦将管材向楼层内电梯井口牵引,同时缓慢将管材降落在手动叉车上,再继续用叉车将管材运输到指定位置就位。
进一步的,所述步骤S80中,管材吊装完毕后,通过卷扬机牵引动滑轮端钢丝绳,把动滑轮往下拉至首层位置,同时让牵动滑轮组出绳端的钢丝绳的滚筒解除约束,让钢丝绳随动滑轮的下降自由出绳。
由上,本发明利用建筑电梯井道设置一组滑轮组对管材进行吊装,在前期根据所吊管材重量核算吊装安全性能,选取合适的吊装设备及附件,确保吊装工作的安全进行。在作业前做好吊具(吊钩、卸扣、吊环)和吊索的安全检查,在吊装过程中遵守安全操作规程,操作人员持证作业并做好现场的安全管理工作,保证超高层建筑管材吊装作业的顺利完成。本发明的方法大大降低了施工成本,加快了施工进度,利用电梯井道进行管材的吊装,可为类似工程提供参考,具有巨大的经济效益和重要的现实意义。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明的超高层建筑管材的吊装方法的流程图;
图2是本发明的超高层建筑管材的吊装过程中钢管提升的结构示意图;
图3是本发明的超高层建筑管材的吊装过程中动滑轮下降的结构示意图;
图4是本发明的管材进入楼层的操作示意图;
图5是本发明的拉力码的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中,不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
实施例
本发明的具体实施例位于广州市新港中路附近的广州赫基国际大厦,地上42层(天面动力层),每层高为4.3m,楼高约190m。该大厦主体框架已经完成,正在进行机电施工,由于塔吊及人货笼在机电施工之前已拆除和停用,因此后续施工所需的管材(管材)需通过建设单位提供的14#电梯井道从首层运输到2~29层,电梯井出口的高度2.6m,宽1.2m,电梯井内长2.6m,宽1.5m,电梯进出口的走廊宽3.6m。采用本发明的超高层建筑管材的吊装方法保证了管材(管材)吊装作业的顺利完成。
如图1至图5所示,本发明的超高层建筑管材的吊装方法包括吊装准备工作和管材的吊装步骤,其中,吊装准备工作包括:
1、在30层14#电梯井位置设置滑轮组吊挂系统的定滑轮10,用冲击钻在井道的楼面钻孔,用14mm的膨胀螺栓21在井道内壁左右两侧的底部和顶部固定拉力码20,其具体结构如图5所示,布置缆风绳,穿绕滑轮组。
2、在首层电梯厅位置设置一台3t卷扬机30,于卷扬机30四角分别利用一组六颗14mm的膨胀螺栓进行固定。
3、井道内壁左右两侧架各设1条φ17.5mm的防摇摆钢丝绳导索40,在吊装的过程中同时栓住吊装材料(管材)以防止管材在吊装过程中晃动,避免吊物与外墙刮碰。
4、同时必须对各层的吊装口进行围蔽,并设置警示标志,防止非吊装人员随意进入吊装区域。
管材的吊装步骤包括:
1、将需要吊装的管材通过叉车运送到首层吊装口前,对管材进行司索,将管材挂在滑轮组吊挂系统的动滑轮50和所述防摇摆钢丝绳导索40上,并用手动葫芦60收紧导索。管材两端捆绑φ17.5mm钢丝绳,并用卸扣扣在井道内壁两侧的防摇摆钢丝绳导索上。井道内壁上还设有滑轮组吊挂系统的多个导向定滑轮70,用于从卷扬机10出来的钢丝绳经过所述导向定滑轮70的导向作用后与所述定滑轮10和动滑轮50进行连接。
2、确认管材已收紧牢固后,由吊装指挥员用对讲机通知卷扬机操作人员就位,并进行起吊,通过卷扬机牵动滑轮组出绳端钢丝绳拉动动滑轮向上提升,同时让牵引动滑轮端的钢丝绳的滚筒解除约束,钢丝绳随动滑轮的提升自由出绳(见图2所示),起吊过程要保证管材平稳。
3、将管材悬空吊起约20cm,检查吊装系统有无异常。
4、无异常后,继续起升,当管材将要上升到指定楼层后,由楼层吊装指挥员用对讲机知会卷扬机操作人员减慢速度,吊装工人准备好手动葫芦将管材拉入。
5、管材到达指定楼层时,吊装工人用手动葫芦将管材向楼层内电梯井口牵引(见图4所示),同时缓慢将管材降落在手动叉车上,再继续用叉车将管材运输到指定位置就位。
6、管材吊装完毕后,通过卷扬机30牵引动滑轮端钢丝绳,把动滑轮往下拉至首层位置,同时让牵动滑轮组出绳端的钢丝绳的滚筒解除约束,让钢丝绳随动滑轮的下降自由出绳(见图3所示)。
7、重复以上步骤,分别将管材吊到2层至29层每层,并水平运输到指定位置就位。
本发明采用一个定滑轮10和一个动滑轮50组成滑轮组,根据表1拟采用起重力60kN,动滑轮轮数为2,直径为250mm的滑轮组,滑轮组重量为85kg,适用直径为17.5mm的钢丝绳。
表1:常用起重滑轮规格及安全荷重性能表
钢丝绳用于穿滑轮组,本发明拟采用6×37-φ17.5-1700规格的钢丝绳。根据表2可得出该规格的钢丝绳重量为104.8kg/100m。
表2:6×37钢丝绳的主要规格及荷重性能
钢丝绳的容许拉力可按式(1)计算:
式中:
[Fg]—钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg—钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN);
a—钢丝绳之间荷载不均匀系数,对6×37钢丝绳,a取0.82;
K—钢丝绳使用安全系数,当钢丝绳用于滑轮并由机器驱动的,K取6;
根据上表6×37-φ17.5-1700规格的钢丝绳的钢丝绳的钢丝破断拉力总和Fg为189.5kN,所以钢丝绳的容许拉力[Fg]=0.82×189.5÷6=25.9kN。
滑轮组钢丝绳的最小长度可按式(2)计算:
L=n(h+3d)+I+a (2)
式中:
L—滑轮组钢丝绳的最小长度;
n—滑轮组的工作绳数,取3;
h—动定滑轮组最大距离;
d—滑轮直径,取0.25m;
I—滑轮组距卷扬机的距离;
a—安全余量,取10m;
滑轮组吊挂系统的定滑轮10设置在30层处,滑轮组吊挂系统的动滑轮50最低位于首层,建筑层高为4.3m,所以动定滑轮组最大距离h=4.3m×30=129m;滑轮组绕出端的定滑轮位于30层,到首层导向滑轮距离129m,卷扬机距离首层导向滑轮约10米,故滑轮组距卷扬机的距离I=129m+10m=139m。
所以滑轮组钢丝绳的最小长度L=3(129+3×0.25)+139+10=538.25m;
由此可得,钢丝绳的重量G绳=538.25m×104.8kg/100m=564kg。
由于电梯井井道狭窄,且钢管有3m长,所以单次吊装D426×9、D377×9、D325×8规格的的钢管不超过2根,单次吊装D273×8、D219×6规格的钢管不超过4根,单次吊装D159×5规格的钢管不超过8根,单次吊装D133×4规格的钢管不超过10根。
吊装钢管的荷载Q=(钢管重量G1+其他重量G2)×动载荷系数K×重力加速度g;
其中其他重量包括滑车重量、钢丝绳重量、卸扣吊钩及其他附件重量。滑轮重量为85kg,钢丝绳重量为564kg,卸扣吊钩及其他附件重量取50kg,则其他重量G2=85kg+564kg+50kg=699kg,动荷载系数K为1.15,重力加速度g为10N/kg。
表3:无缝钢管的规格型号
根据表3可知,单次吊装管材最大重量为628kg,则有最大吊装荷载为Q=(157kg×4+699kg)×1.15×10N/kg=15.26kN
所以最大吊装荷载15.26kN为单次吊装4根D273×8钢管。由于滑轮组工作绳数为3,则在在最大吊装荷载下每根绳受力Q5=15.26÷3=5.09kN.
本发明选取额定拉力为3T的内燃式卷扬机。
滑轮组提升时,绕出绳头的拉力S可按式(3)计算:
S=K0Q (3)
式中:S—滑轮组绕出绳头的拉力,即滑轮组拉力;
Q—构件重力(即吊装荷载),为构件重力与索具重力之和;
K0—荷载系数,见表4。
卷扬机的额定拉力为30kN,滑轮组跑绳的最大拉力不大于电动卷扬机的额定拉力的85%,故滑轮组绕出绳头的拉力S=30kN×85%=25.5kN。
由于滑轮组的工作绳数为3,导向滑轮数为3,所以根据表4可得出荷载系数K0为0.39。
表4:滑轮荷载系数K0
构件重力Q=S/K0=25.5kN÷0.39=65.38kN
由于吊装钢管时最大荷载是15.26kN,小于卷扬机的最大构件重力Q=65.38kN,所以选取3t内燃式卷扬机符合吊装安全要求。
同时,根据式(3),当吊装最大荷载时,滑轮组绕出绳头的拉力S1=15.26kN×0.39=5.95kN小于钢丝绳的容许拉力[Fg]=25.9kN,所以钢丝绳的型号规格符合吊装安全要求。
滑轮组主受力钢丝绳采用6×37-φ19.5-1700规格的钢丝绳,长度为3m,根据表2可计算得钢丝绳重量为3.9kg,根据表1可得定滑轮重量为85kg,当吊装最大荷载时滑轮组重量为699kg,钢管重量为628kg,所以主受力钢丝绳吊装载荷Q=(628+699+85+3.99)×1.15×10N/kg=16.28kN。
根据钢丝绳的钢丝破断拉力总和为239.5,钢丝绳之间荷载不均匀系数a取0.82,当钢丝绳用作缆风绳及拖拉绳的,K取3.5,根据式1钢丝绳的容许拉力[Fg]=239.5×0.82÷3.5=56.11kN大于16.28kN所以钢丝绳的型号规格符合吊装安全要求。
拉力码采用6套4.6级M14螺栓(材质:Q235)连接剪力墙,拉力码通过6×37-φ17.5-1700规格的钢丝绳连接主受力钢丝绳,钢丝绳与水平夹角呈60°。由于在单次吊装最大重量的钢管时主受力钢丝绳荷载为16.28kN,主受力钢丝绳通过2条钢丝绳平均受力,因此一侧拉力FOC=16.28kN÷2=8.14kN,在水平方向上的受力FOA=FOC×sin30°=8.14kN×0.5=4.07kN;在竖直方向上的受力 则每个主受力螺栓的水平拉力F1=4.07kN÷6=0.68kN,竖直剪切力F2=7.05kN÷6=1.18kN。
每个螺栓的剪切条件为
τ’max=N/(i×d0 2×π÷4)≤[fv b]
式中
N—最大剪力,N=F2=1.18kN;
i—螺栓受剪面的数目,1;
d0—螺栓受剪直径,14mm;
[fv b]—螺栓的抗剪强度,N/mm2
查GB 50017-2017《钢结构设计》表4.4.6得4.6级C级螺栓抗剪强度螺栓抗剪强度[fv b]=140N/mm2,抗拉强度[ft b]=170N/mm2
τ’=1180N÷[1×(π÷4)×14mm×14mm]=7.67N/mm2<[fv b]=140N/mm2
所以螺栓最大剪应力τ’=7.67N/mm2,满足要求。
每个螺栓的抗拉条件为:
Ft=F1/(d0 2×π÷4)
=680N÷[(π÷4)×14mm×14mm]=4.42N/mm2<[ft b]=170N/mm2
所以螺栓最大拉应力Ft=4.42N/mm2,满足要求。
本发明利用建筑电梯井道设置一组滑轮组对管材进行吊装,在前期根据所吊管材重量核算吊装安全性能,选取合适的吊装设备及附件,确保吊装工作的安全进行。在作业前做好吊具(吊钩、卸扣、吊环)和吊索的安全检查,在吊装过程中遵守安全操作规程,操作人员持证作业并做好现场的安全管理工作,保证超高层建筑管材吊装作业的顺利完成。
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:包括以下步骤:
S10、在顶层的电梯井位置设置滑轮组吊挂系统的定滑轮;
S20、在首层的电梯厅位置设置一台卷扬机;
S30、在井道内壁左右两侧架各设一条防摇摆钢丝绳导索,在吊装的过程中同时栓住吊装管材;
S40、对各层的吊装口进行围蔽,并设置警示标志;
S50、将需要吊装的管材通过叉车运送到首层吊装口前,对管材进行司索,将管材挂在滑轮组吊挂系统的动滑轮和所述防摇摆钢丝绳导索上,并用手动葫芦收紧导索;
S60、通过所述卷扬机和动滑轮带动管材向上提升;
S70、将管材吊装到指定楼层并卸下;
S80、管材吊装完毕后,通过卷扬机把动滑轮往下拉至首层位置;
S90、重复以上步骤,分别将管材吊到2层至高层每层,并水平运输到指定位置就位。
2.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述步骤S30中,在井道内壁左右两侧的底部和顶部设有拉力码,用于对所述防摇摆钢丝绳导索进行固定;用冲击钻在井道内壁的楼面进行钻孔,并用膨胀螺栓固定所述拉力码。
3.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述滑轮组吊挂系统还包括设置在井道内壁上的多个导向定滑轮,用于从卷扬机出来的钢丝绳经过所述导向定滑轮的导向作用后与所述定滑轮和动滑轮进行连接。
4.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述步骤S50中,在管材两端捆绑φ17.5mm的钢丝绳,并用卸扣扣在井道内壁两侧的防摇摆钢丝绳上。
5.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述步骤S60中,通过所述卷扬机牵动滑轮组出绳端钢丝绳拉动动滑轮向上提升,同时让牵引动滑轮端的钢丝绳的滚筒解除约束,钢丝绳随动滑轮的提升自由出绳。
6.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:在所述步骤S60和步骤S70之间还包括以下步骤:
S61:将管材悬空吊起约20cm,检查滑轮组吊装系统有无异常;
S62:无异常后,继续起升,当管材将要上升到指定楼层后,由楼层吊装指挥员用对讲机知会卷扬机操作人员减慢速度,吊装工人准备好手动葫芦将管材拉入。
7.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述步骤S70中,管材到达指定楼层时,吊装工人用手动葫芦将管材向楼层内电梯井口牵引,同时缓慢将管材降落在手动叉车上,再继续用叉车将管材运输到指定位置就位。
8.如权利要求1所述的超高层建筑管材的吊装方法,其特征在于:所述步骤S80中,管材吊装完毕后,通过卷扬机牵引动滑轮端钢丝绳,把动滑轮往下拉至首层位置,同时让牵动滑轮组出绳端的钢丝绳的滚筒解除约束,让钢丝绳随动滑轮的下降自由出绳。
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