第5讲-2H310000机电工程技术(三)(2011年新版).doc

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本节是机电工程施工技术的理论基础，机电工程涉及的专业技术很多，其中机电工程测量、机电工程材料、起重技术、焊接技术是本节的重点，也是机电工程建造师必备的专业技术知识。
1、 第二讲的内容
——2H311030起重技术；
——2H311040焊接技术；
2、 考纲要求
1）掌握主要起重机械与吊具的使用要求；
2）熟悉常用的吊装方法和吊装方案的选用原则；
3）掌握焊接工艺的选择与评定；
4）熟悉焊接的质量检测方法。

2H311030起重技术
在机电设备安装工程中，起重技术是一项极为重要的关键技术。随着我国工程建设向标准化、工厂化、大型化、集成化方向发展，吊装的重量不断上升，难度越来越大，各类重型设备和大型构件越来越多，对起重技术的要求也越来越高。
2H311031掌握主要起重机械与吊具的使用要求
一、 起重机械的分类、基本参数及载荷处理
(一)起重机的分类
起重机械可分为两大类：轻小起重机具和起重机。
1.轻小起重机具：千斤顶（齿条、螺旋、液压）、滑轮组、葫芦（手动、电动）、卷扬机（手动、电动、液动）、悬挂单轨吊等。
2.起重机：桥架式起重机（桥式、门式）、缆索式起重机、臂架式起重机（自行式、塔式、门座式、铁路式、浮式、桅杆式）。
建筑、安装工程常用的起重机有自行式起重机、塔式起重机、门座式起重机和桅杆式起重机。自行式起重机分为汽车式、履带式、轮胎式三类
(二)起重机的基本参数
主要有额定起重量、最大幅度、最大起升高度和工作速度等，这些参数是制定吊装技术方案的重要依据。
(三)载荷处理
——动载荷、不均衡载荷、计算载荷、风载荷
在起重工程的设计中，为了计入动载荷、不均衡载荷的影响，常以计算载荷作为计算依据，且分别用K1 和K2表示动载荷和不均衡载荷。
1．动载荷
起重机在吊装重物运动的过程中，要产生惯性载荷。习惯上把这个惯性载荷称为动载荷。在起重工程中，以动载荷系数计入其影响。
一般取动载荷系数K1为1.1。
2．在多分支(多台起重机、多套滑轮组、多根吊索等)共同抬吊一个重物时，工作不同步的现象称为不均衡。在起重工程中，以不均衡载荷系数计入其影响。
一般取不均衡载荷系数K2为1.1～1.2。
3．计算载荷
在起重工程的设计中，为了计入动载荷、不均衡载荷的影响，常以计算载荷作为计算依据。计算载荷的一般公式为：
Qj= K1 K2Q
式中：Qj——计算载荷； Q——设备及索吊具重量。

二、自行式起重机的选用
(一)自行式起重机的选用选择步骤
——必须按照自行式起重机的特性曲线进行。（每台起重机都有其自身的特性曲线，不能换用，既使起重机型号相同也不允许。）
第一步：根据被吊装设备或构件的就位位置、现场具体情况等确定起重机的站车位置。站车位置一旦确定，其幅度也就确定了；（定幅度）
第二步：根据被吊装设备或构件的就位高度、设备尺寸吊索高度等和站车位置(幅度)，由起重机的特性曲线，确定其臂长；（定臂长）
第三步：根据上述已确定的幅度、臂长，由起重机的特性曲线，确定起重机能够吊装的载荷；（定荷载）
第四步：如果起重机能够吊装的载荷大于被吊装设备或构件的重量，则起重机选择合格，否则重选。（定起重机）
(二)自行式起重机的基础处理
自行式起重机在吊装前必须对：
——吊车站立位置的地基进行平整和压实，按规定进行沉降预压试验。
——在复杂地基上吊装重型设备，应请专业人员对基础进行专门设计，验收时同样要进行沉降预压试验。

三、桅杆式起重机的使用要求
桅杆式起重机是非标准起重机，一般用于受到现场环境的限制，其他起重机无法进行吊装的场合。
(一)桅杆式起重机的基本结构与分类
桅杆式起重机结构组成：桅杆本体、起升系统、稳定系统、动力系统组成。
(二)缆风绳拉力的计算及缆风绳的选择
缆风绳是桅杆式起重机的稳定系统，它直接关系到起重机的安全工作，也影响着桅杆的轴力。
缆风绳的拉力分为工作拉力和初拉力。
1．缆风绳的初拉力

初拉力是指桅杆在没有工作时缆风绳预先拉紧的力。
一般按经验公式，初拉力取工作拉力的15%~20%。
2．缆风绳的工作拉力
工作拉力是指桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载荷。
在正确的缆风绳工艺布置中，总有一根缆风绳处于吊装垂线和桅杆轴线所决定的垂直平面内，这根缆风绳称为“主缆风绳”。
3．缆风绳选择的基本原则
——所有缆风绳一律按主缆风绳选取。
进行缆风绳选择时，其力的大小以主缆风绳的工作拉力与初拉力之和为依据。
T=Tg+Tc
式中：Tg——主缆风绳的工作拉力；
Tc——主缆风绳的初拉力。
（三）地锚的种类、地锚的计算
目前常用的地锚类型有全埋式、半埋式活动式和利用建筑物数种
1. 全埋式地锚可以承受较大的拉力，适合于重型吊装。计算其强度时通常需根据土质情况和横梁材料验算其水平稳定性、垂直稳定性和横梁强度
2. 活动式地锚承受的力不大．适合于改、扩建工程。计算其强度时需要计算其水平稳定性和垂直稳定性。
在工程实际中，还常利用己有建筑物作为地锚，如混凝土基础、混凝土柱等，但在利用已有建筑物前，必须获得建筑物设计单位的书面认可。

四、索、吊具及牵引装置的选用原则
(一)钢丝绳的选用
1．钢丝绳一般由高碳钢丝捻绕而成。
起重工程中常用钢丝绳的钢丝强度极限有1400MPa(1400N/mm2)、1550MPa、l700MPa、1850MPa、2000MPa等数种。
2．钢丝绳的规格较多，起重工程常用的为6×19+1、6×37+1、6×61+1三种。
在同等直径下：（6：钢丝绳股数，19、37、61：每股钢丝数，1：麻芯）
——6×19+1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+1钢丝绳中的钢丝最细，柔性好，但强度低；
——6×37+1钢丝绳的性能介于上述二者之间。
后两种常用作滑轮组的钢丝绳(俗称跑绳)和吊索。
3．在起重工程中，
用作缆风绳的安全系数不小于3.5；
用作滑轮组跑绳的安全系数一般不小于5；
用作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。
T=P/K
T：许用拉力 P:钢丝绳破断拉力（MPa） K:安全系数
4．使用较长时间后的钢丝绳会出现磨损、锈蚀和断丝（只要有一根断丝），使其破断拉力明显降低，应停止使用，立即更换。
(二)卷扬机
1．选择电动卷扬机的额定拉力时，应注意滑轮组跑绳的最大拉力不能大于电动卷扬机额定拉力的85%。
2．卷扬机使用时注意事项
1）钢丝绳应从卷筒下方绕入卷扬机，以保证卷扬机的稳定；
2）卷筒上的钢丝绳不能全部放出,至少保留3一4圈，以保证钢丝绳固定端的牢固；
3）应尽可能保证钢丝绳绕入卷筒的方向在卷筒中部与卷筒轴线垂直，以保证卷扬机受力的对称性；
4）卷扬机与最后一个导向轮的最小距离不得小于25倍卷筒长度，以保证当钢丝绳绕到卷筒一端时与中心线的夹角符合规定。

2H311032熟悉常用的吊装方法和吊装方案的选用原则
吊装成功的关键在于吊装方法的合理选择，吊装工程的安全问题往往出现在各种吊具的选择不合理。因此，吊装方案是指导吊装工程实施的技术文件，它在吊装工程中具有重要的位置。
一、常用的吊装方法
——对称吊装法、滑移吊装法、旋转吊装法、超高空斜承索吊运设备吊装法、计算机控制集群液压千斤顶整体吊装大型设备与构件的吊装方法、气(液)压顶升法。
(一)常用吊装方法的种类
1．对称吊装法：适用于在车间厂房内和其他难以采用自行式起重机吊装的场合。
2．滑移吊装法：主要针对自身高度较高的高耸设备或结构，如化工厂中的塔类设备、火炬塔架，电视发射塔，桅杆，烟囱，广告塔架等。
3．旋转吊装法的基本原理：是将设备或构件底部用旋转铰链与其基础连接，利用起重机使设备或构件绕铰链旋转，达到直立。
——人字桅杆扳立旋转法主要针对的是特别高和特别重的高耸塔架类结构；
——液压装置顶升旋转法主要针对的是卧式运输、立式安装的设备，适合应用在某些吊装空间特别狭窄或根本没有吊装空间的场合，如地下室、核反应堆中；
——无锚点推吊旋转法实际上是“人字桅杆扳立旋转法”的一种扩展应用，适用于场地特别狭窄，无法布置缆风绳，同时设备自身具有一定刚度的场合，如石化厂吊装大型塔、火炬和构件等。
4．超高空斜承索吊运设备吊装法：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。○
5．计算机控制集群液压千斤顶整体吊装大型设备与构件的吊装方法特点可以概括为：
液压千斤顶(提升油缸)多点联合吊装、钢绞线悬挂承重、计算机同步控制，目前该方法有两种方式：“上拔式”和“爬升式”两种，如大型龙门起重机吊装、体育场馆、机场候机楼结构吊装等。
6．气(液)压顶升法的工作原理是：提高和保持罐内一定的空气压力，利用罐内外空气压力差将大型贮罐上部向上顶升，稳定在要求的高度。如油罐的倒装法、电厂发电机组等。
大型设备和构件整体吊装技术为建筑业推广的十项新技术之一。
二、吊装方案的选择与方案编制
(一)吊装方案编制的主要内容
(1)工程概况：包括工程的规模、地点、施工季节、业主、设计者；现场环境条件、现场平面布置(一般用图纸表达)设备的工艺作用、工艺特点、特性、几何形状、尺寸、重量、重心等(一般用图纸和表格表达)；机具情况(自有和可租赁)、工人技术状况；执行的国家法律、法规、规范、标准等，要特别注意规范中的强制性条文；整个方案中的所有原始数据。
(2)按方案选择的原则、步骤，进行比较、选择，并得出结论，确定采用的吊装方案(应包括选择过程中必要的计算、分析和表格)。
(3)针对已确定的方案进行工艺分析和计算，在工艺分析和计算的基础上进行工艺布置。进行此项工作时应特别注意对安全性的分析和安全措施的可靠性分析。
(4)详细绘制吊装施工平面布置图和立面布置图，图中还应特别注意警戒区的设置。
(5)施工步骤与工艺岗位分工。如“试吊”步骤中，须详细写明：吊起设备的高度、停留时间、检查部位、是否合格的判断标准、调整的方法和要求等。在工艺岗位分工中，应明确每一个参加吊装施工的人员的岗位责任和职责，以做到施工有序。
(6)工艺计算：包括受力分析与计算、机具选择、被吊设备(构件)校核等。
(7)安全技术措施必须具体、明确,吊装工程安全操作规程中与方案有关的部分也应该列入。
(8)编制进度计划。
(9)资源计划：包括人力、机具、材料计划等。
(10)成本核算：必须对安全或进度均符合要求的施工方案进行最低成本核算，选择成本较低的吊装方法。如选择大型机械吊装时，要考虑机械台班费和大型机械进出厂费用。
(二)吊装方案的选择步骤
吊装方法的选择原则：安全、有序、快捷、经济。安全是第一位。
(1)技术可行性论证：根据设备特点、现场条件，研究在技术上可行的吊装方法。
例如：
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，如采用自行式起重机进行吊装，因起重机靠近塔楼，而从技术上不可行。
(2)安全性分析：包括质量安全(设备或构件在吊装过程中的变形、破坏)和人身安全(造成人身伤亡的重大事故)两方面。
例如：
自行式起重机吊装体长卧式构件，如不采取措施，构件会发生平面外弯曲和扭转变形而破坏。
又如在软地基上采用汽车式起重机吊装重型设备，如不对地基进行特殊处理，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：工程中吊装往往制约着整个工程的进度，必须对不同的吊装方法进行工期分析。不同的吊装方法，其施工需要的工期不一样，如采用桅杆吊装的工期要比采用自行式起重机吊装的工期长得多。
(4)成本分析：必须在保证吊装安全可靠的前提下，进行成本分析、比较和控制。
(5)根据具体情况做综合选择。

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