14 起重设备与混凝土结构吊装工程
14-1 索具设备
14-1-1 白棕绳
白棕绳一般用于起吊轻型构件（如钢支撑）和作为受力不大的缆风、溜绳等。
白棕绳是由剑麻茎纤维搓成线，线搓成股，再将股拧成绳。
白棕绳有三股、四股和九股三种。又有浸油和不浸油之分。浸油白棕绳不易腐烂，但质料变硬，不易弯曲，强度比不浸油的绳要降低10%~20%，因此在吊装作业中少用。不浸油白棕绳在干燥状态下，弹性和强度均较好，但受潮后易腐烂，因而使用年限较短。
14-1-1-1 白棕绳的技术性能
国产旗鱼牌白棕绳技术性能见表14-1。
旗鱼牌白棕绳技术性能表14-1
14-1-1-2 白棕绳的允许拉力计算
白棕绳的允许拉力，按下列公式计算：
[F z]＝F z/K（14-1）
式中[F z]——白棕绳的允许拉力（kN）；
F z——白棕绳的破断拉力（kN），旧白棕绳的破断拉力取新绳的40%~50%；
K——白棕绳的安全系数，当用作缆风、穿滑车组和吊索（无弯曲）时K＝5；当用作捆绑吊索时K＝8~10。
14-1-1-3 白棕绳使用注意事项
1．白棕绳穿绕滑车时，滑轮的直径应大于绳直径的10倍。
2．成卷白棕绳在拉开使用时，应先把绳卷平放在地上，将有绳头的一面放在底下，从卷内拉出绳头（如从卷外拉出绳头，绳子就容易扭结），然后根据需要的长度切断。切断前应用细铁丝或麻绳将切断口两侧的白棕绳扎紧，以防止切断后绳头松散。
3．白棕绳在使用中，如发生扭结，应设法抖直，否则绳子受拉时容易拉断。有绳结的白棕绳不应通过滑车等狭窄的地方，以免绳子受到额外压力而降低强度。
4．白棕绳应放在干燥和通风良好的地方，以免腐烂，不要和油漆、酸、碱等化学物品接触，以防腐蚀。
5．使用白棕绳时应尽量避免在粗糙的构件上或地上拖拉。绑扎边缘锐利的构件时，应衬垫麻袋、木板等物。
14-1-2 钢丝绳
钢丝绳是吊装中的主要绳索，它具有强度高、弹性大、韧性好、耐磨、能承受冲击载荷等优点，且磨损后外部产生许多毛刺，容易检查，便于预防事故。14-1-2-1 铜丝绳的构造和种类
结构吊装中常用的钢丝绳是由六束绳股和一根绳芯（一般为麻芯）捻成。绳股是由许多高强钢丝捻成（图14-1）。
图14-1 普通钢丝绳截面
钢丝绳按其捻制方法分有右交互捻、左交互捻、右同向捻、左同向捻四种（图14-2）。
图14-2 钢丝绳捻制方法
（a）右交互捻（股向右捻，丝向左捻）；（b）左交互捻（股向左捻，丝向右捻）；
（c）右同向捻（股和丝均向右捻）；（d）左同向捻（股和丝均向左捻）同向捻钢丝绳中钢丝捻的方向和绳股捻的方向一致；交互捻钢丝绳中钢丝捻的方向和绳股捻的方向相反。
同向捻钢丝绳比较柔软、表面较平整，它与滑轮或卷筒凹槽的接触面较大，磨损较轻，但容易松散和产生扭结卷曲，吊重时容易旋转，故吊装中一般不用；交互捻钢丝绳较硬，强度较高，吊重时不易扭结和旋转，吊装中应用广泛。
钢丝绳按绳股数及每股中的钢丝数区分，有6股7丝，7股7丝，6股19丝，6股37丝及6股61丝等。吊装中常用的有6×19、6×37两种。6×19钢丝绳可作缆风和吊索；6×37钢丝绳用于穿滑车组和作吊索。
14-1-2-2 钢丝绳的技术性能
常用钢丝绳的技术性能见表14-2和表14-3。
6×19钢丝绳的主要数据表14-2
注：表中，粗线左侧，可供应光面或镀锌钢丝绳，右侧只供应光面钢丝绳。
6×37钢丝绳的主要数据表14-38
注：表中，粗线左侧，可供应光面或镀锌钢丝绳，右侧只供应光面钢丝绳。
14-1-2-3 钢丝绳的允许拉力计算
钢丝绳允许拉力按下列公式计算：
[F g]＝αF g/K（14-2）
式中[F g]——钢丝绳的允许拉力（kN）；
F g——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；
α——换算系数，按表14-4取用；
K——钢丝绳的安全系数，按表14-5取用。
钢丝绳破断拉力换算系数表14-4
钢丝绳的安全系数表14-5
[例] 用一根直径24mm,公称抗拉强度为1550N/mm2的6×37钢丝绳作捆绑吊索，求它的允许拉力。
[解] 从表14-3查得F g＝326.5kN
从表14-5查得K＝8
从表14-4查得α＝0.82
允许拉力[F g]＝αF g/K＝0.82×326.5/8＝33.47kN
如果用的是旧钢丝绳，则求得的允许拉力应根据钢丝绳的新旧程度乘以0.4~0.75的系数。
14-1-2-4 钢丝绳的安全检查
钢丝绳使用一定时间后，就会产生断丝、腐蚀和磨损现象，其承载能力减低。一般规定钢丝绳在一个节距内断丝的数量超过表14-6的数字时就应当报废，以免造成事故。
钢丝绳报废标准（一个节距内的断丝数）表14-6
当钢丝绳表面锈蚀或磨损使钢丝绳直径显著减少时应将表14-6报废标准按表14-7折减并按折减后的断丝数报废。
钢丝绳锈蚀或磨损时报废标准的折减系数表14-7
断丝数没有超过报废标准，但表面有磨损、腐蚀的旧钢丝绳，可按表14-8的规定使用。
14-1-2-5 钢丝绳使用注意事项
1．钢丝绳解开使用时，应按正确方法进行，以免钢丝绳产生扭结。钢丝绳切断前应在切口两侧用细铁丝捆扎，以防切断后绳头松散。
2．钢丝绳穿过滑轮时，滑轮槽的直径应比绳的直径大1~2.5mm。滑轮槽过大钢丝绳容易压扁；过小则容易磨损。滑轮的直径不得小于钢丝绳直径的10~12倍，以减小绳的弯曲应力。禁止使用轮缘破损的滑轮。
3．应定期对钢丝绳加润滑油（一般以工作时间四个月左右加一次）。
4．存放在仓库里的钢丝绳应成卷排列，避免重叠堆置，库中应保持干燥，以防钢丝绳锈蚀。
5．在使用中，如绳股间有大量的油挤出，表明钢丝绳的荷载已相当大，这
时必须勤加检查，以防发生事故。
钢丝绳合用程度判断表14-8
14-1-2-6 钢丝绳夹（GB 5976-86）
钢丝绳夹作绳端固定或连接用。其外形及规格如表14-9。
钢丝绳夹规格表14-9
钢丝绳夹使用注意事项：
（1）钢丝绳夹应按图14-3所示方法把夹座扣在钢丝绳的工作段上，U形螺栓扣在钢丝绳的尾段上，钢丝绳夹不得在钢丝绳上交替布置。
图14-3钢丝绳夹的正确布置方法
（2）每一连接处所需钢丝绳夹的最少数量如表14-10所示。
钢丝绳夹使用数量和间距表14-10
（3）绳夹正确布置时，固定处的强度至少为钢丝绳自身强度的80%，绳夹在实际使用中受载1、2次后螺母要进一步拧紧。
（4）离套环最近处的绳夹应尽可能地紧靠套环，紧固绳夹时要考虑每个绳夹的合理受力，离套环最远处的绳夹不得首先单独紧固。
（5）为了便于检查接头，可在最后一个夹头后面约500mm处再安一个夹头，并将绳头放出一个“安全弯”（图14-4）。当接头的钢丝绳发生滑动时，“安全弯”即被拉直，这时就应立即采取措施。
图14-4 安装钢丝绳夹放“安全弯”方法
14-1-3 吊装工具
14-1-3-1 吊钩
1．概述
起重吊钩常用优质碳素钢锻成。锻成后要进行退火处理，要求硬度达到95~135HB。吊钩表面应光滑，不得有剥裂、刻痕、锐角、裂缝等缺陷存在，并不准对磨损或有裂缝的吊钩进行补焊修理。
吊钩在钩挂吊索时要将吊索挂至钩底；直接钩在构件吊环中时，不能使吊钩硬别或歪扭，以免吊钩产生变形或使吊索脱钩。
2．带环吊钩规格
带环吊钩规格见表14-11。
带环吊钩规格（mm）表14-11
14-1-3-2 卡环（卸甲、卸扣）
1．概述
卡环用于吊索和吊索或吊索和构件吊环之间的连接，由弯环与销子两部分组成。
卡环按弯环形式分，有D形卡环和弓形卡环；按销子和弯环的连接形式分，有螺栓式卡环和活络卡环。螺栓式卡环的销子和弯钩采用螺纹连接；活络卡环的销子端头和弯环孔眼无螺纹，可直接抽出，销子断面有圆形和椭圆形两种（图14-5）。
图14-5 卡环
（a）螺栓式卡环（D形）；（b）椭圆销活络卡环（D形）；（c）弓形卡环2．D形卡环规格
D形卡环规格见表14-12。
常用卡环规格（GB 559）表14-12
使用活络卡环吊装柱子时应注意以下几点：
（1）绑扎时应使柱起吊后销子尾部朝下，以便拉出销子（图14-6）。同时，吊索在受力后要压紧销子。
图14-6 用活络卡环绑扎柱
1-吊索；2-活络卡环；3-销子安全绳；4-白棕绳；5-柱；6-镀锌钢丝（2）在构件起吊前要用白棕绳（直径10mm）将销子与吊索末端的圆圈连在一起，用镀锌钢丝将弯环与吊索末端的圆圈捆在一起。
（3）拉绳人应选择适当位置和起重机落钩中的有利时机，即当吊索松弛不受力且使白棕绳与销子轴线基本成一直线时拉出销子。
14-1-3-3 吊索（千斤）
吊索有环状吊索（又称万能吊索或闭式吊索）和8股头吊索（又称轻便吊索或开式吊索）两种（图14-7）。
图14-7 吊索
吊索是用钢丝绳做成的，因此，钢丝绳的允许拉力即为吊索的允许拉力。在工作中，吊索拉力不应超过其允许拉力。
吊索拉力取决于所吊构件的重量及吊索的水平夹角，水平夹角应不小于30°，一般用45°~60°。在知道构件重量和水平夹角后，两支吊索的拉力可从表14-13中查得。
两支吊索的拉力计算表表14-13
注：G-构件重力。
当采用如图14-8所示的四支等长的吊索起吊构件时，每支吊索的拉力可用下式计算：
β
cos
4
G
F=（14-3）
式中F——一根吊索的拉力；
G——构件重力；
β——吊索与垂直线的夹角。
图14-8 四支等长吊索拉力计算
如果已知构件吊环的相互位置和起重机吊钩至构件上表面的距离，则
2
2
24
2
cos
h
b
a
h
+
+
=
β（14-4）
即G
h
h
b
a
F?
+
+
=
8
42
2
2
（14-5）
式中a——在构件纵向两吊环的距离；
b——在构件横向两吊环的距离；
h——起重机吊钩至构件上表面的距离。
14-1-3-4 横吊梁（铁扁担）
横吊梁常用于柱和屋架等构件的吊装。用横吊梁吊柱容易使柱身保持垂直，便于安装；用横吊梁吊屋架可以降低起吊高度，减少吊索的水平分力对屋架的压力。
常用的横吊梁有滑轮横吊梁、钢板横吊梁、钢管横吊梁等。
1．滑轮横吊梁
滑轮横吊梁一般用于吊装8t以内的柱，它由吊环、滑轮和轮轴等部分组成（图14-9），其中吊环用Q235号圆钢锻制而成，环圈的大小要保证能够直接挂上起重机吊钩；滑轮直径应大于起吊柱的厚度，轮轴直径和吊环断面应按起重量的大小计算而定。
图14-9 滑轮横吊梁
1-吊环；2-滑轮；3-吊索
2．钢板横吊梁
钢板横吊梁一般用于吊装10t以下的柱，它是由Q235号钢钢板制作而成（图14-10）。
图14-10 钢板横吊梁
1-挂吊钩孔；2-挂卡环孔
钢板横吊梁中的两个挂卡环孔的距离应比柱的厚度大20cm ，以便柱“进档”。 设计钢板横吊梁时，应先根据经验初步确定截面尺寸，再进行强度验算。 钢板横吊梁应对中部截面（图14-10中的A-C ）进行强度验算和对吊钩孔壁、卡环孔壁进行局部承压验算。计算荷载按构件重力乘以动力系数1.5计算。
（1）中部截面强度验算
中部截面一般只验算受拉区AB 部分的强度，BC 部分可通过取较大尺寸（如取BC ＝0.4l ~0.5l ）并用钢板或角钢加固来保证安全。
中部截面AB 部分的强度按下列公式验算：
][322στσ≤+ （14-6）
式中 σ——AB 截面最上边缘的正应力，
W
KQl
W M 4==σ，其中，Q 为构件重力，K 为动力系数（取1.5），l 为两卡环孔之间的距离，W 为AB 截面的抵抗矩；
τ——AB 截面的剪应力，τ＝KQ /A ，其中，A 为AB 截面面积，K 、Q 符
号意义同前；
[σ]——钢材的容许应力，对Q235钢，取140N/mm 2。 （2）吊钩孔壁局部承压验算 吊钩孔壁局部承压强度按下式验算：
][1
cd cd b KQ
σδσ≤?=
∑ （14-7）
式中 σcd ——孔壁计算承压应力；
b ——吊钩厚度；
Σδ1——挂吊钩孔壁钢板厚度总和；
[σcd ]——钢材端面承压容许应力，对Q235钢取0.9f （f 为钢材的强度设计
值）；
K 、Q ——符号意义同前。 （3）卡环孔壁局部承压验算 卡环孔壁局部承压强度按下式验算：
][22
cd cd d KQ
σδσ≤=
∑ （14-8）
式中 d ——卡环直径；
Σδ2——挂卡环孔壁钢板厚度总和； [σcd ]、K 、Q 符号意义同前。 3．钢管横吊梁
钢管横吊梁一般用于吊屋架，钢管长6~12m （图14-11）。
图14-11 钢管横吊梁
钢管横吊梁在起吊构件时承受轴向力N 和弯矩M （由钢管自重产生的）。设计时，可先根据容许长细比[λ]＝120初选钢管截面，然后，按压弯构件进行稳定验算。荷载按构件重力乘以动力系数1.5，容许应力[σ]取140N/mm 2。钢管横吊梁中的钢管亦可用两个槽钢焊接成箱形截面来代替。
14-1-3-5 垫铁、钢楔和木楔
常用斜垫铁、钢楔和木楔的规格见表14-14，常用钢楔详图如图14-12所示。
常用斜垫铁、钢楔和木楔的规格 表14-14
2号钢楔400 90 50 150 安装柱子
图14-12 钢楔详图
（a）1号钢楔；（b）2号钢楔
1-－380×90×6；2-－390×90×6；3-－380×（8~73）×6；
4-－380×（38~103）×6；5-－120×90×20；6-－150×90×20
14-1-4 滑车、滑车组
14-1-4-1 滑车
滑车（又名葫芦），可以省力，也可改变用力的方向。
滑车按其滑轮的多少，可分为单门、双门和多门等；按连接件的结构形式不同，可分为吊钩型、链环型、吊环型和吊梁型四种；按滑车的夹板是否可以打开来分，有开口滑车和闭口滑车两种（图14-13）。
图14-13 滑车形式
（a）单门开口吊钩型；（b）单门闭口吊钩型；（c）双门闭口链环型；
（d）双门吊环型；（e）三门闭口吊环型；（f）三门吊环型；
（g）四门吊环型；（h）五门吊环型；（i）五门吊梁型
滑车按使用方式不同，可分为定滑车和动滑车两种（图14-14）。定滑车可改变力的方向，但不能省力；动滑车可以省力，但不能改变力的方向。
图14-14 定滑车和动滑车
滑车的允许荷载，根据滑轮和轴的直径确定，使用时应按其标定的数量选用，
不能超过。
常用钢滑车的允许荷载见表14-15。
常用钢滑车允许荷载表14-15
14-1-4-2 滑车组
滑车组是由一定数量的定滑车和动滑车及绕过它们的绳索组成的。
1．滑车组的种类
滑车组根据跑头（滑车组的引出绳头）引出的方向不同，可分为以下三种（图14-15）。
图14-15 滑车组的种类
（a）跑头自动滑车引出；（b）跑头自定滑车引出；（c）双联滑车组（1）跑头自动滑车引出：用力的方向与重物移动的方向一致；
（2）跑头自定滑车引出：用力的方向与重物移动的方向相反；
（3）双联滑车组：有两个跑头，可用两台卷扬机同时牵引。具有速度快一倍、受力较均衡、工作中滑车不会产生倾斜等优点。
2．滑车组的穿法
滑车组中绳索有普通穿法和花穿法两种（图14-16）。
图14-16 滑车组的穿法
（a ）普通穿法；（b ）花穿法
普通穿法是将绳索自一侧滑轮开始，顺序地穿过中间的滑轮，最后从另一侧滑轮引出。这种穿法，滑车组在工作时，由于两侧钢丝绳的拉力相差较大，因此滑车在工作中不平稳，甚至会发生自锁现象（即重物不能靠自重下落）。
花穿法的跑头从中间滑轮引出，两侧钢丝绳的拉力相差较小，故在用“三三”
1
以上的滑车组时，宜用花穿法。
3．滑车组的计算
滑车组的跑头拉力（引出索拉力）按下式计算：
S ＝f 0KQ （14-9）
式中 S ——跑头拉力；
K ——动力系数，当采用手动卷扬机时K ＝1.1；当采用机动卷扬机起重量
在30t 以下时K ＝1.2，起重量在30~50t 时K ＝1.3，起重量在50t 以上时K ＝1.5；
Q ——吊装荷载，为构件重力与索具重力之和； f 0——跑头拉力计算系数，当绳索从定滑轮绕出时，n
n
f f f f ?--=
1
10f0，当绳索从动滑轮绕出时，1
01
1
-?--=
n n f f f f f （一般可按表14-16取用），
其中，n 为工作绳数；f 为滑轮阻力系数，滚动轴承取1.02；青铜衬套取1.04；无青铜衬套取1.06。
需注意：从滑车组引出绳到卷扬机之间，一般还要绕过几个导向滑轮，所以，
1
由三个定滑车和三个动滑车组成的滑车组称为“三三”滑车组。