《土木工程施工技术》.doc

重庆科技学院建筑工程学院 《土木工程施工技术》课程设计指导书

《土木工程施工技术》
课程设计指导书

1 目的
本课程设计是在《土木工程施工技术》课程结束后安排的一个独立实践环节。通过本次课程设计，使学生加深对所学理论知识的理解，培养学生运用理论知识分析和解决实际工程施工问题的能力，使学生在设计、计算、查阅规范资料及使用设计手册等方面的基本技能得到训练和提高。
2 设计任务
主要内容是（单层工业厂房结构吊装施工方案）的设计。
3 设计周期
2周（17-18周）
4 设计资料
某金工车间采用钢筋混凝土排架结构，建筑平面图及剖面图如图1--1所示，柱网尺寸为6米，跨度为24、27、30米，共10～15个节间，为预应力混凝土T形屋架，米大型屋面板，T形吊车梁，车间北面靠围墙，南面有旧房屋，东面预留扩建场地，西面为厂区道路，道路以西尚有部分空地可利用，如图1--2所示。24米跨车间主要构件如表所示（假定27、30米跨构件柱、梁参数不变，屋架、屋面板参数按比例简单换算）
序号
轴线
跨度（m）
构件名称及编号
数量
重量(KN)
长度(m)
安装标高(m)
1
A-B
24
边柱Z1
11~15
72
12.4

2
A-B
24
抗风柱KZ1
6
58
14.65

3
A-B
6
吊车梁DL-1
20~28
28.4
2.97
8.4
4
A-B
24
屋架YWJ24-1
11~15
106
24
11.1
5
A-B
24
屋面板YWB

12
5.97
14.65
在结构安装前，现场“三通一平”和基础工程已经完成，施工单位现有两台起重机械设备可供选择，一台为W1-100，一台为W1-200型履带式起重机（相关参数见下表）。要求柱子、屋架现场预制，其余构件，如吊车梁、连系梁、大型屋面板及地梁等在预制厂生产，施工现场所需的人力、材料及设备均可按照需要给予安排。请对该单层工业厂房的结构吊装施工方案进行设计。

注：A-B边柱中尺寸 5500（错误） 改为 6900

履带式起重机技术性能表
参 数
型 号
W1-100
W1-200
起重臂长度（m）
13
23
15
30
40
最大工作幅度（m）
12.5
17.0
15.5
22.5
30
最小工作幅度（m）
4.23
6.5
4.5
8.0
10.0
起重量（KN）
最大工作幅度
150
80
500
200
80
最小工作幅度
35
17
82
43
15
起重高度（m）
最大工作幅度
11.0
19.0
12.0
26.8
36.0
最小工作幅度
5.8
16.0
3.0
19.0
25.0

履带式起重机外形尺寸
符号
名称
型号
W1-100
W1-200
A
机身尾部到回转中心距离
3300
4500
B
机身宽度
3120
3200
C
机身顶部到地面的高度
3675
4125
D
机身底部到地面的高度
1045
1190
E
起重臂下铰点中心距地面高度
1700
2100
F
起重臂下铰点中心距回转中心距离
1300
1600
G
履带长度
4005
4950
M
履带架宽度
3200
4050
N
履带板宽度
675
800
J
行走底架距地面高度
275
390
K
机身上部支架距地面高度
4170
6300

5 设计内容及要求
一、 设计内容
完成单层工业厂房的吊装设计
二、 设计要求
1） 完成工程吊装方案
2）完成现场预制构件平面布置与起重机的开行路线的确定
6 参考资料
1） 土木工程施工教材
2） 课程设计指导书
3） 建筑施工手册
4） 相关的技术标准以及规范等

课程设计指导内容
一、 工程概况
（一） 主要内容：
1、 项目基本情况：结构形式，跨度、长度，柱距，节间，建筑面积，厂房方位，厂房与周边环境的关系（如：与原有建筑物的距离关系，有无预留扩建场地，厂区道路及运输情况等）。
2、 构件选用情况：主要构件名称、类型、规格、尺寸、控制标高（柱子：牛腿标高、柱顶标高；屋架：下弦标高；联系梁：梁底标高）；抗风柱的设置（位置、间距）。
3、 主要构件的生产情况：柱子、屋架采用现场生产；吊车梁、联系梁、基础梁、屋面板、天沟板等采用场外预制生产，运至现场，按规定位置排放。
（二） 具体要求：
1、 文字叙述应作到清楚、正确、简洁；
2、 按适当的比例在计算书上绘出车间平面位置图，结构布置平面图和剖面图；
3、 书写及作图均应符合规定（以下同此要求）。
二、 主要承重构件一览表

序号
轴线
跨度（m）
构件名称及编号
数量
重量(KN)
长度(m)
安装标高(m)

三、 施工前的准备工作
（一） 主要内容：
1、 场地清理与道路铺设：
要点：起重机开行路线，道路清理与压实，雨季施工的排水措施等。
2、 装配式钢筋混凝土杯形基础的准备：
要点：定位轴线、杯底抄平、杯口弹线、杯口覆盖、基坑回填等。
3、 构件的运输方法与注意事项：
要点：运输工具的选择、各类构件的运输方法、运输时的注意事项（强度、支承位置、装车方法、运输道路、运输顺序、卸车位置等），运输的要求等。
4、 构件的就位与堆放：
要点：位置确定、场地堆放、堆放层数、构件稳定性等。
5、 构件的检查与清理：
要点：构件的型号与数量、构件吊装时的强度、构件的外形尺寸、预埋件尺寸及位置、构件质量（有无缺陷、损伤、变形、裂缝等）等。
6、 构件的弹线与编号：
要点：柱、屋架、梁的弹线位置及弹线方式、编号的位置等。
7、 吊具的准备：
要点：钢丝绳、吊具、滑车、电焊机、梯子、垫片、楔块等。
（二） 具体要求：
1、 结合工程实际，逐条考虑，做到准备工作全面完整，合理可行。
2、 文字叙述简练、通顺，避免不分场合、不分条件大段摘录教材中的有关章节。
四、 起重机选择及工作参数的计算
（一） 主要内容：
1、 起重机的选择：
起重机的选择，主要是根据厂房跨度、构件重量、吊装高度、现场条件及现有设备等确定。
先确定起重机的类型，然后进一步选择起重机的型号及起重臂长度，所选择起重机的三个参数：起重量、起重高度、起重幅度均应满足结构吊装的要求。
当起重机可以不受限制地开到构件吊装位置附近时，在计算了起重量Q及起重高度H后，便可查阅起重机工作性能表来选择起重机型号及起重臂长度，并可查得与一定起重量Q、起重高度H对应的起重半径R，以此作为确定起重机开行路线及停机位置时的参考。
当起重机不能直接开到构件吊装位置附近时，要根据起重量Q、起重高度H、起重半径R三个参数，查阅起重机工作性能表来选择起重机型号及起重臂长度。
同一种型号的起重机可能具有几种不同长度的起重臂，要选择既能满足三个参数要求又最短的起重臂。
当起重机的起重臂需经过已吊装好的构件上空去吊装构件时（如跨过屋架吊装屋面板）还要考虑起重臂是否会与已经吊装好的构件相碰。
2、 计算公式：
（1） 起重量：
式中：Q――起重机的起重量（KN）
Q1――构件重量（KN）
Q2――吊具重量（一般取0.2KN）
（2） 起重高度：
式中：h1――吊装支座表面高度（m），从停机面算起，如支座表面高度低于停机面，取为0；
h2――吊装间隙，视具体情况而定，一般不小于0.3米；
h3――绑扎点到构件吊起后底面的距离（m）；
h4――索具高度（m），自绑扎点至吊钩钩口的距离。视具体情况而定。柱子采用一点绑扎且为斜吊时，可取2.0米；屋架采用两点绑扎或四点绑扎时，可分别取3.0米或6.0米；
H――起重机的起重高度，从停机面算至吊钩钩底。
（3） 起重半径R
a、 最小起重臂长度：

式中：
L――起重臂长度；
h――起重臂底铰至构件吊装支座的高度,h＝h1－E;
h1―――停机面至构件吊装支座的高度；
f――起重钩需跨过已吊装结构的距离；
g――起重臂轴线与已吊装屋架间的水平距离，至少取1米；
E――起重臂底铰至起重机停机面的距离，可由起重机外形尺寸查表得；
F――起重臂底铰至起重机回转中心的距离，可查表得；
――起重臂倾角。
根据以上计算结果，按照起重机所能提供的不同起重臂，选择适当的起重臂，便可计算出工作幅度。
按计算出的工作幅度及选择的起重臂长，查起重机工作性能表，复核起重量及其重高度，如能满足构件的吊装要求，便可根据R值确定起重机吊装屋面板的停机位置。
b、 复核是否满足吊装最边缘一块屋面板的要求：
以上求出的是起重机位于跨中，吊装跨中屋面板所需臂长及起重倾角。实际吊装时，尚需复核按所确定的臂长及倾角能否满足吊装最外边缘一块屋面板的要求。如不满足要求可采取：选择较长的起重臂及改变起重倾角；起重机行驶至跨边去吊装跨边的屋面板，复核方法可采用作图法。
3、 需要计算的有关构件：
（1） 柱子：选用最重的柱及抗风柱分别计算
采用斜吊绑扎吊装，需计算起重量、起重高度。
（2） 屋架：采用两点绑扎吊装，需计算起重量、起重高度。
（3） 屋面板：屋面板吊装方式采用单吊或迭吊。所谓迭吊是指一次吊装两块屋面板，这样可以充分发挥起重机的起重能力，提高生产率。此时，两屋面板之间的距离取0.55米，绑扎点距吊钩钩口取2～2.5米，需计算起重量、起重高度，计算时应首先考虑跨中屋面板的吊装，然后复核边缘屋面板的吊装（待起重臂长度取定后）。
4、绘出结构吊装工程参数表：
构件名称

吊装工作参数
Q（KN）
H(M)
R(M)
Q（KN）
H(M)
R(M)
Q（KN）
H(M)
R(M)
计算所需工作参数

选定起重臂工作参数

（二） 具体要求：
1、 选取有代表性的构件进行计算，要求计算正确无误；
2、 绘出柱、屋架起重高度计算简图，屋面板吊装工作参数计算简图及屋面板的布置图；
3、 选择起重机时，既要求满足吊装要求，又经济合理。
五、 现场预制构件平面布置与起重机的开行路线
(一) 主要内容：
1、 确定结构吊装方法：
A、 分件吊装法；
B、　综合吊装法
本工程用分件吊装法，柱与屋架在现场预制场地平整及杯形基础浇筑完毕后进行。
2、 起重机的开行路线及停机位置：
起重机的开行路线及停机位置，起重机的性能，构件的尺寸及重量，构件的平面布置，构件的供应方式，吊装方法等因素有关。
A、 屋架、屋面板等屋面构件，跨中开行。
B、 柱，跨中开行或跨边开行，视以下具体情况确定：
，跨中开行，每个停机点可吊装两根柱子；
，跨中开行，每个停机点可吊装四根柱子；
，跨边开行，每个停机点可吊装一根柱子；
，跨边开行，每个停机点可吊装两根柱子；
式中 起重半径（m）；厂房跨度（m）；柱间距（m）；起重机开行路线到跨边的距离（m）。
3、 预制阶段构件的平面布置：
（1） 柱的布置（跨内、跨外）
A、 斜向布置：
B、 纵向布置：一点一吊，两点共弧
　一点两吊，两点共弧
C、 横向布置：主要适用于抗风柱
柱的布置应优先考虑三点共弧，以利于起重机采用旋转法吊装。
采用叠浇时，起重机宜停在两柱基的中间，距两柱有相同的工作半径，以便于吊装。此外，应注意采取隔离措施，防止两柱发生粘结，上层柱由于不能绑扎，故需设置吊环。
由于抗风柱数量少而长度大，为避免妨碍交通，故可放在跨外预制，但在吊装前，须先排放，然后在吊装。
（2） 屋架布置：
屋架吊装一般采用跨内平卧生产，每叠3-4榀，布置方式有三种：
斜向布置、正反斜向布置、正反纵向布置
宜优先采用斜向布置，以便于屋架的扶直排放。
如为预应力混凝土屋架，在屋架的一端或两端留出抽管及穿筋所必需的长度。
屋架之间应留出1米左右的间隙，以利于支模及浇筑混凝土；屋架之间相互搭接的长度视场地大小及需要而定，布置屋架时还应考虑以下要求：
a、 起重机在吊装柱子回转时，尾部是否与屋架相碰；
b、 屋架的扶直排放及先后顺序（先扶直的放在上层）；
c、 屋架的朝向及预埋件的位置。
（3） 吊车梁布置：
当吊车梁在现场预制时，可靠近柱基顺纵向轴线或稍作倾斜布置，也可插在柱子空档中预制，亦可采用场外集中预制。
4、 吊装阶段构件的平面布置及堆放：
吊装阶段构件的平面布置及堆放，是指柱子吊装完毕，针对屋架、吊车梁、屋面板等构件而言。
（1） 屋架就位：
按就位的位置不同，分为同侧就位和异侧就位。采用异侧就位时，需将屋架从预制的一边转到起重机开行路线的另一边排放，此时应注意屋架两端的朝向及预埋件位置的变化。
就位方式：靠柱边斜向就位；靠柱边成组纵向就位；
采用靠柱边斜向就位时，需按一定的作图步骤完成。此时应注意两个问题：起重机回转半径范围内不能布置屋架（至少与回转半径相聚0.5米）；1轴线屋架由于安装了抗风柱，故需向后退至2轴线屋架排放位置附近就位。
采用靠柱边成组纵向就位时，一般以3--4榀为一组，靠柱边顺轴就位，屋架与柱之间、屋架与屋架之间净距离不小于200mm，每组屋架之间应留3米左右的间距作为横向通道，为避免与已吊装的屋架相碰，每组屋架的排放中心线应位于改组屋架倒数第二榀吊装轴线之后2米处。
（2） 屋面板的运输、堆放：
该类构件均在预制场或附近场地预制，然后运入现场，构件运至现场后，应按已规定的位置，按编号及构件吊装顺序进行就位或集中堆放。
a、 吊车梁、联系梁可采用：位于吊装位置的柱列附近就位；直接由运输车辆起吊至牛腿上两种方式。
b、 屋面板可采用：跨内排放，后退3-4个节间开始排放；跨外排放，后退1-2 个节间开始排放。
(二) 具体要求：
1、 按以上主要内容分别说明结构安装方法，柱与屋架的预制地点、时间、吊装柱与屋架及屋面结构时起重机的开行路线，然后，按预制地点、制作方式、吊装方法、起重机开行路线相距相应轴线距离、停机位置、是否与构件相碰等顺序，分别规定：A柱列的预制位置；B柱列的预制位置；抗风柱的预制位置；屋架的预制位置。
2、 根据以上预制构件的布置方案，完整地叙述起重机的开行路线（自进厂连续行驶至退场）及构件的安装顺序。
3、 柱子、屋盖系统构件就位草图，按适当比例绘制在计算书上。
六、 结构吊装验算
1、 柱子吊装验算；
2、 屋架扶直验算。
七、 吊装质量、安全、文明施工等措施
（一） 主要内容：
1、 起重机械安全要求；
2、 索具安全要求；
3、 高空及地面工作人员的安全注意事项；
4、 安全用电、避雷与防爆。
5、 质量措施
6、 文明施工措施
（二） 具体要求：
逐条文字说明，要求措施具体、科学、可靠、可行、并以此作为安全交底的依据。
八、 绘制施工平面图
（一） 预制构件平面图
要求在图上反映如下内容：
1、 柱子的预制方式，牛腿朝向（如为叠浇应标明所属轴线），柱底、柱顶到相应轴线的距离；
2、 起重机吊装柱子的开行路线（与相应纵向轴线之间、行驶方向），停机点位置、起重半径、起重机型号、起重机回转半径（回转中心与机尾至距）。
3、 抗风柱预制位置；
4、 屋架预制方式、朝向、位置，每叠屋架榀数及相应轴线的关系，起重机进行屋架扶直开行路线；
5、 用较小的比例在图上单独标明起重机安装柱子的开行路线，起重机进行屋架扶直就位的开行路线。
（二） 屋盖系统构件就位布置图
要求在图上反映如下内容：
1、 屋架就位位置（就位时，内外控制线之间的距离，以及到相应轴线和起重机开行路线的距离），就为方式，所属轴线，朝向；
2、 起重机吊装屋架的开行路线，起重半径、停机点位置、起重机型号、回转范围；
3、 屋面板就位位置、堆放方式、起重半径（吊装跨中屋面板及吊装最边缘屋面板）、数量（指每一节间所需块数）；
4、 吊车梁、联系梁就位位置、数量；
5、 用较小的比例在图上单独标明起重机安装屋架的开行路线，起重机吊车梁、联系梁的开行路线。
（三） 具体要求
1、 作图应符合制图标准，要求图面美观、清晰、均衡；
2、 字体采用工程字（仿宋字），清楚、工正；
3、 图纸幅面规格：2#；比例：1：200
4、 采用合理、简洁、清楚的表示方式，正确表达设计意图。
柱子、屋面板，用细实线画出其外形线；
屋架，预制时用粗实线画出其轴线尺寸，就位时用粗实线画出其长度，吊车梁、联系梁用粗实线表示。
起重机，画出其简单外形。
起重机开行路线，用点划线表示。
停机点，用小圆圈表示。
起重机半径、回转范围、控制线用细虚线表示。
图标按下图绘制：

重庆科技学院建筑工程学院
土木工程施工课程设计
学 生

图名
专 业

教 师

班 级

日 期

图 号

第13页/共13页 2024-9-5