机电工程起重技术
1主要起重机械与吊具的使用要求
一、起重机械的分类和载荷
（一）起重机械的分类
起重机械分为轻小型起重设备、起重机、升降机、工作平台和机械式停车设备五大类。
1.轻小型起重设备分类
轻小型起重设备分为千斤顶、滑车（或称起重滑车、起重滑轮组）、起重葫芦和卷扬机。其中千斤顶又可分为机械千斤顶（包括螺旋千斤顶、齿条千斤顶）、油压千斤顶等；起重葫芦又可分为手拉葫芦、手扳葫芦等；卷扬机可分为卷绕式卷扬机、摩擦式卷扬机。
2.起重机分类
起重机分为：桥架型起重机、臂架型起重机、缆索型起重机三大类。
（1）桥架型起重机类别。桥架型起重机主要有：梁式起重机、桥式起重机、门式起重机、半门式起重机等。
（2）臂架型起重机类别。臂架型起重机共分11个类别，主要有：门座起重机和半门座起重机、塔式起重机、流动式起重机、铁路起重机、桅杆起重机、悬臂起重机等。建筑、安装工程常用的有塔式起重机、流动式起重机、桅杆起重机。流动式起重机能在带载或不带载情况下沿无轨路面行驶、且依靠自重保持稳定。流动式起重机主要有履带起重机、汽车起重机、轮胎起重机、全地面起重机、随车起重机。
（3）缆索起重机类别包括门式缆索起重机等。
（二）载荷
1.吊装载荷
起重机的吊装载荷指被吊物（设备或构件等）在吊装状态下的重量和吊索具重量的总和。例如，履带起重机的吊装载荷包括：起重机的净起重量即被吊设备和吊索（绳扣）重量、吊钩滑轮组重量和从臂架头部垂下的起升钢丝绳重量的总和。
2.吊装计算载荷
（1）动载荷系数（简称动载系数）是起重机在吊装重物的运动过程中所产生的对起吊机具负载的影响而计入的系数。在起重吊装工程计算中，以动载系数计入其影响。一般取动载系数k1=1.1。在吊装计算中，动载系数是对吊装载荷的修正，计入动载系数是一种安全措施。
（2）吊装计算载荷（简称计算载荷）吊装计算载荷等于动载系数乘以吊装载荷。
3.多台起重机联合起吊的计算载荷
（1）不均衡载荷系数：在多台起重机共同抬吊一个重物时，由于起重机械之间的相互运动可能产生作用于起重机械、重物和吊索上的附加载荷，或者由于工作不同步，吊装载荷不能完全平均地分摊到各台起重机。在吊装计算中，以不均衡载荷系数计入这种不均衡现象的影响。一般取不均衡载荷系数k2 = 1.1〜1.25。
（2）计算载荷:
在吊装计算中，多台起重机联合起吊其中一台起重机承担的吊装计算载荷的一般公式为：
Qj=Q×k1×k2
式中Qj——起重机的计算载荷；
Q——分配到起重机的吊装载荷，包括所承受的设备重量及起重机索、吊具重量。
二、钢丝绳和轻小型起重设备
（一）钢丝绳的规格与选用
1.起重吊装中常用的钢丝绳
起重吊装中常用钢丝绳为多股钢丝绳，由多个股围绕一个绳芯捻制而成。大型吊装应采用《重要用途钢丝绳》GB8918-2006标准的钢丝绳，钢丝绳钢丝的公称抗拉强度有1570MPa（1570N/mm²）、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa等数种。
2.钢丝绳的规格
（1）钢丝绳的规格较多，起重吊装常用6×19包括（纤维芯FC和钢芯IWR两类）、6×37、6×61规格的钢丝绳。在同等直径下，6×19钢丝绳中的钢丝直径较大，强度较高，但柔性差，常用作缆风绳。6×61钢丝绳中的钢丝最细，柔性好，但强度较低。6×37钢丝绳的性能介于上述二者之间。后两种规格钢丝绳常用作穿过滑轮组牵引运行的跑绳和吊索。
（2）吊索俗称千斤绳或绳扣，用于连接起重机吊钩和被吊装设备。例如，国家标准中6×37S+FC（IWR）钢丝绳为点线接触型，绳股为1+6+15+15结构，直径范围为20〜60mm，性能较好，在大型吊装中使用最为普遍。
（3）在起重吊装中，钢丝绳用作缆风绳，安全系数不小于3.5；做滑轮组跑绳，安全系数不小于5。做吊索的安全系数一般不小于8；如果用于载人，则安全系数不小于10〜12。
（二）轻小型起重设备的主要使用要求
1.千斤顶的主要使用要求
（1）千斤顶应垂直使用，并使作用力通过承压中心。当水平使用时应采取可靠的支撑措施。
（2）千斤顶底部应有足够的支撑面积，以防受力后千斤顶发生倾斜。顶部应有足够的工
作面积。
（3）使用千斤顶时，应随着工件的升降随时调整保险垫块的高度。
（4）使用多台千斤顶同时顶升同一工件时，应采用规格型号相同的千斤顶，且须采取使载荷分配合理的措施。工作时动作应协调，以保证升降平稳、无倾斜及局部过载现象。
2.起重滑车的主要使用要求
（1）起重吊装中常用的是HQ系列起重滑车(通用滑车〉。滑车应按出厂铭牌和产品使用说明书使用，不得超负荷使用。多轮滑车仅使用其部分滑轮时，滑车的起重能力应按使用的轮数与滑车全部轮数的比例进行折减。
（2）滑车组动、定（静）滑车的最小距离不得小于滑轮轮径的5倍；跑绳进入滑轮的偏角不宜大于5°。
（3）滑车组穿绕跑绳的方法有顺穿、花穿、双抽头穿法。当滑车的轮数超过5个时，跑绳应采用双抽头方式。若采用花穿的方式，应适当加大上、下滑轮之间的净距。
3.卷扬机的主要使用要求
（1）起重吊装中一般采用电动慢速卷扬机。选用卷扬机的主要参数有钢丝绳额定静张力（或额定牵引拉力）和卷筒容绳量。卷扬机不得超负荷使用。
（2）卷扬机应固定牢靠，受力时不应横向偏移。地锚设置后应按其使用负荷进行预拉。
（3）卷扬机卷筒上的钢丝绳不能全部放出，余留在卷筒上的钢丝绳不应少于4 圈，以减少钢丝绳在固定处的受力。
（4）卷扬机工作时，由卷筒到最后一个导向滑车的水平直线距离不应小于卷筒长度的25倍，该导向滑车应设在卷筒的中垂线上。
（5）卷扬机上缠绕多层钢丝绳时，应使钢丝绳始终顺序地逐层紧缠在卷筒上，钢丝绳最外一层应低于卷筒两端凸缘一个绳径的高度。
三、 流动式起重机的参数及使用要求
1.流动式起重机基本参数
流动式起重机（以下简称吊车）的基本参数，指作为选择吊车和制订吊装技术方案的重要依据的吊车性能数据，主要有额定起重量、最大工作半径（幅度）、最大起升高度等。
2.流动式起重机的特性曲线
反映流动式起重机的起重能力随臂长、工作半径的变化而变化的规律和反映流动式起重机的最大起升高度随臂长、工作半径变化而变化的规律的曲线称为起重机的特性曲线。目前，大型吊车特性曲线已图表化。例如，吊车各种工况下的作业范围（或起升高度-工作范围）图和载荷（起重能力）表等。
3.流动式起重机的选用步骤
吊车的选择应依照吊车说明书规定的特性曲线图、表进行。一般的选择程序步骤是：
（1）根据被吊设备或构件的吊装重量（或计算重量）、就位高度、位置和已确定的吊车使用工况，初定吊车的站位位置。
（2）根据设备尺寸、设备吊装高度、吊索高度和吊车站位位置（即由此确定的吊车工作半径），查吊车作业范围曲线图，初定吊车臂杆长度。
（3）根据吊车工况和已定的吊车工作半径、臂长，查吊车的起重能力表，查出吊车在此配置下的额定起重量。若额定起重量大于设备的吊装重量，本项选择合格，否则重选。
（4）计算吊臂与设备之间、吊钩与设备及吊臂之间的安全距离，若符合规范要求，选择合格，否则重选。
（5）按上述步骤进行优化，最终确定吊车臂长、工作半径等参数。
4.流动式起重机的地基要求
（1）流动式起重机必须在水平坚硬地面上进行吊装作业。吊车的工作位置（包括吊装站位置和行走路线）的地基应根据其他地质情况或测定的地面耐压力为依据，釆用合适的方法（一般施工场地的土质地面可采用开挖回填夯实的方法）进行处理。
（2）处理后的地面应做耐压力测试，地面耐压力应满足吊车对地基的要求。特大型履带吊车应铺设转配路基板。
四、 桅杆起重机的使用要求
1.桅杆起重机的结构
桅杆起重机（以下简称桅杆）由桅杆本体、动力-起升系统、稳定系统组成。
（1）桅杆本体包括桅杆、基座及其附件。桅杆由多个节（或段）连接而成，是桅杆主体受力结构。大型桅杆多采用格构式截面，中小型桅杆也有采用实腹式截面。
（2）动力-起升系统主要由卷扬机、钢丝绳（跑绳）、起重滑车组、导向滑车等组成。近年的吊装作业中也有采用液压提升系统的桅杆。
（3）稳定系统主要包括缆风绳、地锚等。
2.桅杆起重机的使用要求
（1）桅杆使用应具备质量和安全合格的文件：制造质量证明书；制造图、使用说明书；载荷试验报告；安全检验合格证书。
（2）桅杆应严格按照使用说明书的规定使用。若不在使用说明书规定的性能范围内（包括桅杆使用长度、倾斜角度和主吊滑车张角角度三项指标中的任何一项）使用，则应根据使用条件对桅杆进行全面核算。
（3）桅杆的使用长度应根据吊装设备、构件的高度确定。对中心线偏差不应大于长度的1/1000，总偏差不应大于20mm。
（4）使用连接螺栓时，螺栓不得有不满扣现象。拧紧螺栓时逐次对称交叉进行。不得使用质量不合格或材质不清的螺栓，安装螺栓前应对螺纹部分加润滑脂润滑。
3.地锚的结构形式及使用范围
目前常用的地锚结构形式有全埋式地锚、半埋式地锚、压重式活动地锚等数种。应根据受力条件和施工区域的土质情况选用合适的地锚结构。
（1）全埋式地锚适用于有开挖条件的场地。全埋式地锚可以承受较大的拉力，多在大型吊装中使用。
（2）压重式活动地锚适用于地下水位较高或土质较软等不便深度开挖的场地。小型压重式活动式地锚承受的力不大， 多在改、扩建工程的吊装作业中使用。
在施工中，利用已有建筑物作为地锥，如混凝土基础、混凝土构筑物等，应进行强度验算并采取可靠的防护措施，并获得建筑物设计单位的书面认可。
2常用的吊装方法和吊装方案的选用原则
一、常用的吊装方法
1.按吊装工艺方法分类的吊装方法
（1）滑移法：指设备或构件卧置，底部支承于可沿设备轴向滑移的托架（或称排子）上，起吊时设备或构件头部上升，底部随排子滑移，至基础附近底部离开托架竖立就位的吊装方法。包括；桅杆滑移法（双桅杆抬吊滑移法，倾斜单桅杆滑移法、门式桅杆滑移法等）吊车滑移法。滑移吊装法主要针对自身高度较高、卧态位置待吊、竖立就位的高耸设备或结构。例如，石油化工厂中的塔类设备、火炬塔架等设备或高耸结构，以及包括电视发射塔、桅杆、钢结构烟囱塔架等。
（2）吊车抬送法：采用主吊吊车提升设备的顶部或上部，辅助吊车（抬尾吊车）抬送设备下部。将水平卧置的设备或构件，竖立就位的吊装方法。本方法应用十分广泛，适用于各种设备和构件。例如，石油化工厂中的塔类设备的吊装，，目前大多采用本方法。
（3）旋转法：又称扳转法吊装。设备或构件底部用旋转较链与其基础连接，利用起重机械使设备或构件在垂直面上绕铰链旋转，达到直立的吊装方法。有单转和双转两种方式，单转法是仅设备或构件扳起的吊装方法。双转法是设备或构件扳起，吊装机具同时放倒的吊装方法。人字（或八字）桅杆扳立旋转法主要针对特别高、重的设备和高耸塔架类结构的吊装，例如：石化厂吊装大型塔器类工艺设备、大型火炬塔架和构件等。
（4）无锚点推吊法：吊推法的门架无需拖拉绳和锚点，其主要工作过程由“吊”和 “推”
两种动作组成，使用较矮的柜式门架，对称无偏心受载，无拖拉绳的压力。无锚点推吊法适用于施工现场障碍物较多，场地特别狭窄，周围环境复杂，设置缆风绳、锚点困难，难以采用大型桅杆进行吊装作业的基础在地面的高、重型设备或构件，特别是老厂扩建施工。应用的典型工程如氮肥厂的排气筒、某毫秒炉初馏塔吊装等。
（5）集群液压千斤顶整体提升（滑移）吊装法：目前多采用“钢绞线悬挂承重、液压提 升千斤顶集群、计算机控制同步”方法，其中有上拔式和爬升式两种方式。本方法借助机、电、液一体化工作原理，使提升能力可按实际需要进行任意组合配置，计算机控制同步，可高精度控制提升点间的升差值。适用于大型设备与构件如大型屋盖、网架、钢天桥（廊）、电视塔钢桅杆天线等的吊装。例如，大型龙门起重机主梁整体提升、大型电视塔钢桅杆天线整体提升、大型机场航站楼、体育场馆钢屋架（盖）整体滑移等。
（6）高空斜承索吊运法：适用于在超高空吊装中、小型设备、山区的上山索道。如上海东方明珠高空吊运设备。
（7）万能杆件吊装法：“ 万能杆件”由各种标准杆件、节点板、缀板、填板、支撑靴组成。可以组合、拼装成桁架、墩架、塔架或龙门架等形式，常用于桥梁施工中。
（8）液压顶升法：利用液压设备，向上顶升或提升设备的方法，通常采用多台液压设备均匀分布、同步作业。例如，油罐的倒装、电厂发电机组安装等。
大型设备整体安装技术（整体提升吊装技术）是 2005年发布的建筑业10项新术之一，其中：滑移法的直立双桅杆滑移法吊装大型设备技术、旋转法的龙门（八字）桅杆扳立大型设备(构件)技术、无锚点推吊大型设备技术、集群液压千斤顶整体提升（滑移）大型设备与构件技术是其主要单项技术。尤其是从集群液压千斤顶整体提升（滑移）吊装技术提升发展的“钢结构与大型设备计算机控制整体顶升与提升安装施工技术”成为2010年发布的建筑业10项新技术之一。
2.按吊装机具、设备分类的吊装方法
包括：塔式起重机吊装、桥式起重机吊装、流动式起重机（汽车吊、履带吊等）吊装/桅杆系统吊装、缆索起重机吊装、液压提升吊装、直升飞机吊装、坡道法提升吊装以及利用构筑物吊装方法等。
二、吊装方案编制要求与方案选用
（一）吊装方案编制
1.吊装方案的主要编制依据
（1）国家有关法规、有关施工标准、规范、规程；
（2）施工组织设计或施工组织总设计；
（3）施工技术资料：主要包括被吊装设备（构件）的设计制造图、设备基础施工图、设备平立面布置图、相关专业施工图、设计会审文件、施工现场地质资料等；
（4）施工现场条件：包括场地、道路、地下地上障碍物等；
（5）机具情况及技术装备能力: 包括自有的和可租赁机具的情况，以及租赁的价格、机具进场的道路、桥涵情况等。
2.吊装方案的主要内容
（1）编制说明与编制依据。
（2）工程概况：主要包括待吊设备的主要工艺特点、到货形式、设计单位、制造单位等。 、
（3）主要吊装参数：宜编制吊装参数表，内容包括: 设备位号、名称、规格尺寸、材质、金属总重量、吊装总重量（包括平台梯子、附塔管线、保温衬里、加固、吊耳等的重量）重心标高、吊点方位及标高、基础标髙。若采用分段吊装，应注明设备分段尺寸、分段重量。
（4）吊装工艺方法：工艺方法概述（如双桅杆滑移法、吊车滑移法）、按工序分层次详述作业方法与工艺要求。
（5）吊装技术措施和施工步骤:
1）起重吊装机具选用、机具安装拆除方法和要求，吊装机、索具设置；
2）待吊设备卸车方法、设备摆放状态、组装深度要求，设备局部或整体加固方法；
3）吊点位置及其结构；
4）吊装作业步骤及技术要求；
5）地基处理要求，场地占地要求I 影响到其他不能施工的工程内容等；
6）吊装计算书：载荷计算，设备（构件）重心计算；设备（构件）在各种吊装位置状态下受力计算或受力分析图；
7）起重机具（如桅杆、吊车等）最大受力、吊车最大负载率；吊耳、自行设计的吊具(如平衡梁等）的设计与核算。
（6）按最大受力选择机索具并进行安全性校核，编制起重机具受力与机索具选用一览表；地锚结构与核算；必要时，核算细长或薄壁设备、构件最不利受力状态下的强度及挠度，薄弱处采取的加固措施。
使用起重桅杆吊装超出使用说明书规定的参数范围使用时，则应根据桅杆的使用条件 对桅杆的强度及稳定性进行全面核算。
（7）劳动组织：人力资源计划、施工人员的岗位职责。
（8）机具、材料计划：起重机、索具汇总表，施工手段用料表。
（9）进度计划或工序安排。
（10）安全技术措施。
（11）吊装风险评价与应急反应措施。
（12）吊装平面布置图。应包括下列内容：
设备组装、吊装位置；设备运输路线；吊车站立位置及移动路线；吊装过程中机具与设备的典型相对位置；电源位置；吊装周围环境; 地下工程；需要做特殊处理的吊装场地范围；吊装警戒区。若采用桅杆起重机吊装，应有：桅杆安装（竖立、拆除）位置、移动路线与吊装位置；拖拉绳、缆风绳的平面分布；地锚位置或平面坐标；卷扬机摆放位置及主跑绳的走向。
（二）吊装方案的评价和选择
吊装方案应进行评价，并根据评价结论综合择优选用。评价主要论证方案的科学性、可行性、安全性、经济性等方面。
（1）技术先进性可行性论证: 根据设备特点、现场条件，对多个吊装方法进行比较，研究在技术上先进可行的吊装方法。例如， 进行超高层建筑的上部塔楼结构或设备吊装，由于超高层建筑的楼群面积较大，如采用履带式起重机常规的主臂工况实施吊装作业，起重机靠近塔楼，作业难度大。若采用履带式起重机的塔式工况，则可适应于塔楼上部结构或设备的吊装。
（2）安全性分析：包括设备安全（设备或构件在吊装过程中的变形、破坏）和人身安全两方面，找出不安全的因素和解决的办法。例如，流动式起重机吊装体长卧式构件，如不采取措施，构件可能发生变形破坏。又如在软地基上采用汽车起重机吊装重型设备，若不按要求进行地基处理，则可能在吊装过程中发生地基沉陷而导致起重机倾覆，发生重大吊装事故。
（3）进度分析：吊装往往制约着整个工程的进度，所采用的方法不能影响整个工程的进度。不同的吊装方法，其施工工期不一样，应进行工期分析。例如，采用桅杆吊装，工期要比采用流动式起重机吊装的工期长。
（4）成本分析：在保证吊装安全的前提下进行成本分析核算，选择较低成本的方法。
（三）起重吊装方案管理
起重吊装是一项风险大的特殊的工程，对吊装方案的编审，各行业通常都有要求。在房屋建筑和市政基础设施工程（统称建筑工程）中，起重吊装包括起重机械设备自身的安装、拆卸属于危险性较大的分部分项工程，应执行《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质〔2009〕87号）的要求。
1.吊装方案的编制与审批
（1）属于危险性较大的分部分项工程范围的吊装工程，施工单位应编制专项方案，技术部门组织本施工单位施工技术、安全、质量等部门的专业技术人员审核，由施工单位技术负责人签字。审核合格后报监理单位，由项目总监理工程师审核签字。实行施工总承包的建筑工程，专项方案由施工总承包单位组织编制。
（2）超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围的吊装工程专项方案，还应组织专家
对专项方案进行论证。
（3）这类工程包括: 采用非常规起重设备、方法，且单件起吊重量在10kN及以上的起重吊装工程。采用起重机械进行安装的工程。起重机械设备自身的安装、拆卸。
2.组织专家对专项方案进行论证
（1）实行施工总承包的，由施工总承包单位组织召开专家论证会。
（2）专家组应提交论证报告。施工单位应根据论证报告修改完善专项方案，并经施工单位技术负责人（实行施工总承包的，应当由施工总承单位、相关专业承包单位技术负责人）、项百总监理工程师、建设单位项目负责人签字后，方可组织实施。
（3）应提交论证报告的工程包括：采用非常规起重设备、方法，且单件起吊重量在10kN及以上的起重吊装工程。起重量300kN及以上的起重设备安装工程；高度200m及以上内爬起重设备的拆除工程。