桅杆起重机.doc

桅杆起重机

桅杆起重机

五冶机电公司

2004年4月

一、桅杆起重机
1.概述
起重桅杆又称抱子、扒杆，是一种简单的起重机械。在起重作业中常用它来起吊和安装设备。由于它的吊装效率低，作业人员劳动强度大，已不能满足现代化大规模施工要求。但在某些施工场合中，由于施工场地狭窄，其他大型起重机械不便进入施工场地进行作业，或者施工现场缺乏其他起重机械，或者起重的工作量不多，采用其他大型起重机械不经济，使用桅杆式起重机可以弥补大型起重机械成本高、机动性不足的缺点。所以桅杆在起重作业中也是不可少的组成部分。同时，由于桅杆制作较简单方便，安装和拆除也方便，起重量也较大，而且在使用中对安置的地点要求不高。因此，目前桅杆起重机在起重作业中仍然得到广泛应用。在施工现场中，可根据作业任务的大小，起重作业工作量的多少，施工现场的好坏，起重量的大小，施工周期的长短等条件，选择合适的桅杆起重机。合理选用桅杆起重机可以加快施工进度和降低成本。
起重桅杆必须与滑车、卷扬机相结合。由于桅杆起重机系缆多，灵活性差，移动不方便，因此，它仅实用于在起吊工作集中、移动范围较小的起重作业中。
起重桅杆以金属材料制作为宜，可分为金属管式桅杆和金属格构式（桁架式）桅杆两种。桅杆的形式可分为：独杆式桅杆起重机、人字式桅杆起重机、三角式桅杆起重机、龙门式桅杆起重机、摇臂式桅杆起重机、悬臂式桅杆起重机和回转桁架式起重机。
2.金属管式桅杆起重机的构造
A
A视图
1
2
3
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6
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8
9
10
11
至卷扬机
金属管式桅杆起重机的结构示意图
1-缆风绳，2-缆风盘，3-缆风绳连接卸扣，4-吊耳，5-起重滑车组连接卸扣，6-起重
滑车组定滑车，7-钢管桅杆，8-起重滑车组动滑车，9-导向滑车，10-底座，11-下吊耳

金属管式桅杆起重机一般是用无缝钢管制成，为了便于搬运和拆除，可将桅杆分成几段，每段长度以6~8米为宜，在每段的端部焊接法兰，可根据起吊高度的需要将几段用螺栓连接起来。也可采用焊接的方法将桅杆加长，在焊接处焊缝应倒坡口，为增加焊缝的强度，在焊缝处应用角钢加固。在桅杆的顶部设有系结缆风绳的缆风盘（或焊有拉耳）和吊耳，起重滑车组通过卸扣联结在吊耳上，在桅杆的底部设有底座，用以扩大桅杆底部的受力面积。

3.独脚管式桅杆起重机的性能
用无缝钢管制作的管式桅杆起重机，其起重量一般小于30吨力，起重高度一般也在30米以内，独脚桅杆倾斜一般在5~100之间，不得大于100。根据实际起重作业要求，必须对其强度和稳定性进行计算，符合要求后方可使用。独脚管式桅杆起重机的性能可参见下表：
金属管式桅杆起重机性能表
起重量
（吨力）
桅杆高度（米）
8
10
15
20
25
30
钢管截面尺寸（外径×壁厚、毫米）
3
152×6
152×6
219×8
299×9
351×10
426×10
5
152×8
168×10
245×8
299×11
351×11
426×10
10
194×8
194×10
245×10
299×13
351×12
426×12
15
219×8
219×10
273×8
325×9
351×13
426×12
20
245×8
245×10
299×10
325×10
377×12
426×14
30
325×9
325×9
325×9
325×12
377×14
426×14
独脚式桅杆起重机起重能力大，可以在狭窄的施工场地内进行起重吊装作业，使用灵活方便。但其缺点是，起吊重物只能作垂直上下运动，而不能作空间运动。
独脚式桅杆起重机是由缆风绳来固定的，在桅杆顶部的缆风盘上，圆周等份布置系结缆风绳，缆风绳一般为4~6根。绳与地面的夹角一般不大于450，只有在特殊情况下可以增大至600。在作业现场条件许可的情况下，缆风绳与地面的夹角应尽量小一些。缆风绳的固定，可尽量利用现场周围的建筑物，不能利用建筑物时就必须埋设地锚。锚坑的深度应视当地土质而定，一般不小于1.5米。对于起重量较大的桅杆起重机缆风绳（包括卷扬机）的固定，可采用混凝土坑锚。
4.人字式桅杆起重机的性能
人字桅杆起重机与独脚桅杆起重机相比，由于构造上多了一根桅杆，具有横向稳定性好，架设和移动方便，起吊能力大，可起吊较大体积的重物等优点，而且能改变桅杆的竖立角度，可使桅杆在一定角度范围内变幅，使被吊物可在水平方向短距离移动。因此，在起重作业中以人字桅杆吊装重量大的物体应用得比较广泛。它适用于临时性吊装大件，检修设备及装卸车等。
5.人字式桅杆起重机的构造
人字式桅杆起重机是由两根钢管交叉捆绑成人字形。在顶部交叉处一般搭成25~350的夹角，交叉处用钢丝绳绑扎（亦可用金属制作成专用联结件，用轴销连接），并在交叉处系结缆风绳和系挂起重滑车组，在其中一根桅杆的根部设置一个导向滑车，把起重滑车组绳索引向卷扬机。在桅杆两脚之间用绳索连接固定，防止在起吊重物时两脚向外侧滑移。如桅杆需倾斜起吊重物时，应在倾斜方向的前方，在桅杆的根部用绳索固定两脚，以免桅杆受力后根部向后滑移。
人字式桅杆起重机缆风绳的布置一般有可调节和不可调节两种形式。在桅杆的纵向前后各布置2根缆风绳（共4根），缆风绳与纵向中心线之间的夹角，一般在15~250之间（即两根缆风绳之间夹角30~500），这样桅杆的稳定性好。斜立人字桅杆起重机需在桅杆吊重的相反方向增加一副变幅滑车组。

至卷扬机
1
至卷扬机
2
3
5
4
6
7
8
9
斜立人字桅杆起重机示意图
1—变幅滑车组，2—钢管桅杆，3—起重钢丝绳，4—导向滑车，5—起重滑车组，6—固定桅杆钢丝绳，7—防滑移钢丝绳，8—缆风绳，9—地锚

钢管式人字式桅杆起重机性能表
桅杆高度（米）
起重量（吨）
钢管截面尺寸（毫米）
桅杆段数
6
10
108×8
1
9
20
168×8
1
12
20
219×8
2
15
30
273×10
2
20
30
325×12
3
6.摇臂式桅杆起重机的性能
独脚桅杆起重机和人字桅杆起重机所起吊的重物，只能作上下垂直运动或小距离的前后移动。因此使用范围较狭窄。在某种施工场合，起重量虽然不大，但作业批量大，范围宽，且要求被吊物在空间运动。为适应这种需要而产生了摇臂式桅杆起重机。摇臂式桅杆起重机的特点是，不仅能垂直起吊重物，还可以在吊臂活动范围内，将重物前后左右水平移动，在使用性能上提高了一大步，因此摇臂式桅杆起重机是一种比较灵便的起重装置。
7.摇臂式桅杆起重机的构造
摇臂式桅杆起重机，按其结构形式可分为附着建筑物式摇臂起重机和系缆式摇臂起重机两种。
7.1.附着建筑物式摇臂起重机

建

筑

物
3
4
5
6
1
2
1
10
12
至卷扬机
7
9
8
11
1- 变幅滑车组
2- 上吊耳
3- 拉耳
4- 下吊耳
5- 起重滑车组
6- 拉绳
7- 导向滑车
8- 底座
9- 铰接轴承
10- 钢管桅杆
11- 厂房结构
12- 千斤绳
摇臂式桅杆起重机示意图
摇臂桅杆由无缝钢管制成，在其顶部用一整块钢板嵌在钢管中间焊牢，在钢板上制有上下两只吊耳，上吊耳与变幅滑车组连接，下吊耳系挂起重滑车组；在顶部左右两侧各焊两只拉耳，作为系结调整摇臂的拉绳之用。在桅杆底部用铰接转轴把桅杆与底座连接在一起。使桅杆既能变幅，又能左右回转，作业范围较大。在桅杆底部还焊有下吊耳，供系挂导向滑车之用。这种摇臂起重机不用缆风绳，占用空间小，依靠坚固的建筑物来承担起重负荷。

7.2.系缆式摇臂起重机
这种起重机的结构，主要由主桅杆和起重摇臂两部分组成。起重摇臂依靠主桅杆的支撑，进行起重作业，因此，必须考虑主桅杆的承重能力和稳定性。主桅杆的构造与独脚式桅杆起重机相同（也可使用人字桅杆），由于主桅杆是用缆风绳固定，所以占用空间较大。其他构造与附着建筑物式摇臂起重机基本相同。
系缆式摇臂起重机示意图

主桅杆
缆风绳
起重摇臂

8.悬臂式桅杆起重机
悬臂式桅杆起重机是在摇臂起重机的基础上改进的，即将摇臂位置提高到主桅杆的中上部。它的最大优点是能够以不长的起重桅杆而获得较高的吊装高度；悬臂不仅能起落变幅，而且还能左右旋转2700这就为吊装带来很大方便。所以在施工现场被广泛使用。
悬臂式桅杆起重机，由于起重桅杆设置在主桅杆的中上部，在起吊重物时，起重桅杆作用在主桅杆上的水平分力对起重机的稳定性和承载能力有很大影响。为了提高起重机的起重量及稳定性，通常在主桅杆上加装拉杆，以平衡起重桅杆的水平作用分力。
悬臂式桅杆起重机的起吊重量一般都不大，主要用在建筑工地，或构件加工场及批量的小型结构安装。
平衡杆
拉绳
系缆式悬臂起重机示意图
至卷扬机
回转节点示意图

9.龙门式桅杆起重机

重物
３
１
２
４
５
６
龙门桅杆结构示意图
１－横梁，２－起重滑车组，３－桅杆，４－底座，５－底架连接件，６－缆风绳挂耳
龙们桅杆主要由两副独脚桅杆（或金属格构式桅杆）加上横梁组成。在横梁上安装起重滑车组，或安装电动葫芦。在两副桅杆的顶部系结缆风绳，用来固定龙们桅杆的位置。

龙门式桅杆起重机有较大的灵活性，一般用来吊装较重的设备。对于重量大，较长的物体，可以采用两副龙门式桅杆起重机联合抬吊。
10.系缆式格构桅杆起重机
系缆式格构桅杆起重机又称回转桁架式起重机，主要由四根角钢构成框架并用角钢作为斜撑和横撑，把四根角钢连起来。
桅杆的截面为方形，有等截面何不等截面两种。为了装卸和搬运方便，通常将为桅杆做成几段构件，一般每段长度为6~8米，安装时可根据实际工作需要，用螺栓连接起来成为一整体。
根据实际工作需要采用特制的、能回转的桅杆，桅杆顶部的缆风盘套在桅杆的转轴上，而桅杆的底部为一半球体，坐在带有凹形半球体的底座上。这种桅杆能把重物起吊后在空中旋转到任何需要的位置放下，给吊装工作带来很大的方便性。
2
1
3
4
至卷扬机
9
8
7
6
5
系缆式回转桅杆起重机示意图
格构式桅杆起重机的特点是起重能力很大，可以起吊几十吨到几百吨的重物。一般可采用一根或两根联合进行起吊，也可在桅杆上单面受力或双面受力同时起吊一重物。在特殊情况下，也可设立多根桅杆群联合起吊一重物。

图中所示：1-桅杆顶部转盘，2-缆风绳，3-主桅杆，4-导向滑车，5-上部吊耳，
6-变幅滑车组，7-起重滑车组，8-起重桅杆，9-底座转盘
系缆式回转桅杆起重机的缆风绳布置，可根据起重量大小或主桅杆的高度而定，一般为6~13根，等份布置。如果起重桅杆长度大于主桅杆长度，根据旋转范围，可采用2400等份布置。
桅杆断面示意图
缆风绳布置示意图
1200
2400

11.金属格构式桅杆的规格及性能表（独脚）
起重量
（吨力）
高度
（米）
框架角钢
（毫米）
横、斜撑角钢
（毫米）
桅杆断面尺寸（毫米）
中面
两端
20
25
4*L75*10
L50*5
650*650
350*350
20
40
4*L90*12
L50*5
900*900
600*600
25
40
4*L100*12
L50*5
1000*1000
700*700
30
25
4*L90*12
L50*5
900*900
600*600
30
30
4*L100*12
L50*5
750*750
450*450
30
35
4*L100*12
L50*5
1000*1000
700*700
35
30
4*L100*12
L50*5
1000*1000
700*700
40
25
4*L100*12
L50*5
1000*1000
700*700
40
45
4*L125*14
L65*5
1200*1200
800*800
45
20
4*L125*12
L50*5
1000*1000
700*700
45
40
4*L160*12
L65*6
1200*1200
800*800
50
35
4*L125*14
L65*6
1200*1200
800*800
50
40
4*L160*12
L70*6
1000*1000
800*800
50
45
4*L160*14
L65*6
1200*1200
800*800
55
30
4*L125*14
L65*6
1200*1200
800*800
55
40
4*L160*14
L65*6
1200*1200
800*800
60
25
4*L125*12
L65*6
1200*1200
800*800
65
20
4*L125*12
L65*6
1200*1200
800*800

12.斜撑式桅杆起重机
斜撑式桅杆起重机，在构造上与系缆式桅杆起重机的不同，只是采用了两根刚性斜撑代替了系缆，以维持起重机的稳定。为平衡斜撑之间用水平地梁连接起来，这样就形成一刚性空间结构，使主桅杆支座和两斜撑承受垂直分力。两地梁之间的水平夹角为60~900。起重臂的旋转角度在240~2700之间。
3
1
2
斜撑式桅杆起重机示意图
1- 斜撑，2-底梁，3-主桅杆，4-变幅滑车组，5-起重桅杆，
6-起重滑车组，7-底座转盘
4
至卷扬机1
7
5
6

二、桅杆起重机的应用
作业实例：一九九五年上海浦东“中国金融大厦”屋顶避雷装置的吊装，设计标高为188.88m，受高度空间限制，现场的塔式起重机不能满足吊装，后采用“系缆式摇臂起重机”解决了吊装难题。
1.概况
中国金融大厦屋顶标高为141.7m，在顶部设置一套避雷装置，该装置为锥体空间钢塔架，设计最大标高为188.88m，该装置本体结构实际高度达47.18m,塔架的主体钢架为焊接箱型柱，塔体为直径2 m的钢筒体，钢结构实物量为113.2t（不包括底部圈梁）。
▽188.88m
▽170.88m
钢结构塔架
避雷针
塔架示意图
主 楼
▽188.88m
▽170.88m
▽141.70m
钢结构塔架
避雷针
塔架示意图

2桅杆起重机吊装作业平面布置
1
2
3
4
5
7
6
▽141.70m
▽137.7 0m
说明：
1. 缆风绳锚点
2. 缆风绳
3. 桅杆
4. 钢架柱
5. 卷扬机
6. 桅杆作业道
7. 筒体
锚固件埋设示意图
▽148.70m

3.吊装作业技术措施
3.1.由于受作业面限制及超高空条件制约，系缆式桅杆起重机的缆风绳固定锚点必须在土建施工时事先埋设好。（见平面布置）
3.2.为便于吊运，将钢架和筒体在制作时进行合理分段，具体分段见下表：
名称
钢架柱
筒体
避雷针
件号
长度m
重量t
长度m
重量t
长度m
重量t
1
7.3
3.5
3.9
2.5
8
2
2
3.8
1.75
6.8
4.5
6
3
6.8
3.2
4.6
3
6
4
10.3
5
6.5
4

其中最重件为4#件，单件吊装重量5吨，共4件。
3.3.由于屋面的承载能力小，必须对起重桅杆作业的承重点进行加固。
桅杆作业道
用20#工字钢架设
起重桅杆

A作业点
B作业点
屋面起重桅杆作业点加固平面示意图

▽148.7m

用ø300×10
无缝钢管加固
用工字钢架设桅杆作业道
起重摇臂桅杆
主桅杆
至卷扬机
起重桅杆底部加固示意图
▽148.7m

4

3

2

1

1

3

3

1

2

2
4
4
圈梁
屋顶机房

1

避雷针
避雷针
长度18m
▽170.88m
▽152.60m
▽148.70m
▽141.70m
▽188.88m
构件分段示意图

4.吊装方法及程序
4.1.塔架方柱和筒体的吊装
4.1.1采用系缆式摇臂桅杆起重机分段吊装的方法。
桅杆采用Ø300×10无缝钢管制作。
主桅杆长20m，分为3段。
起重桅杆（摇臂）总长24m，分为4段。
各段桅杆的连接，采用焊接法兰，高强螺栓连接。
牵引机械： 3t双筒电动卷扬机一台，2t单筒电动卷扬机一台。
4.1.2.塔架方柱和筒体的吊装分两个阶段进行：
第一阶段在▽148.70m屋顶平台上竖立高20m的钢管摇臂桅杆一组，分别作业在A、B两个位置（见吊装作业平面布置）。吊装塔架方柱和筒体的1~3段（▽141.70m~▽158.60m）及圈梁、十字梁和平台。
第二阶段将桅杆移至▽152.60m的十字梁平台上，吊装第四段塔架方柱和筒体（▽158.60m~▽170.88m）。同时完成外部平台爬梯等构件的安装。筒体内部的各层隔板、平台暂不安装，为避雷针吊装提供条件。

2

1

1

3

3

1

2

2
圈梁
屋顶机房

1

▽152.60m
▽148.70m
▽141.70m
塔架第一阶段吊装示意图
主桅杆20m
摇臂桅杆18m
R=7m

4

3

2

1

1

3

3

1

2

2
4
4
圈梁
屋顶机房

1

▽170.88m
▽152.60m
▽148.70m
▽141.70m
塔架第二阶段吊装示意图
主桅杆20m
摇臂桅杆24m

4.2.避雷针的吊装方法
.避雷针吊装采用筒体内“平衡法整体提升”工艺。
4.2.1.在吊装筒体的同时将避雷针吊入筒体内，并逐段组装成整体。
4.2.2.在避雷针下部增加10m平衡竿和3t配重块，平衡竿可利用拆除的起重桅杆与避雷针连接固定，并在连接处焊接吊耳（见附图）。
4.2.3.在筒体顶部设置2组滑车组，用卷扬机牵引，整体提升避雷针。
4.2.4.当避雷针整体提升穿出筒体时，应先将顶部警示灯装好。
4.2.5.当避雷针整体提升到位后，立即用螺栓和定位板临时固定，进行效正，精调后焊接固定。
4.2.6. 避雷针整体焊接固定后，方能拆除平衡竿和配重块。

▽170.88m
▽188.88m
避雷针
警示灯
筒体
滑车组
平衡竿
配重块
▽170.88m
▽148.70m
避雷针吊装示意图
固定筋板
(1)
(2)
▽148.70m

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