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1、第九章 现代高层建筑施工,第一节 高层建筑垂直运输机械,现代高层建筑施工的主要特点是：（1）垂直运输量大、运距高；（2）结构、水电、装修齐头并进，交叉作业多，安全隐患大；（3）工期紧张；（4）施工人员上下频繁，人员交通量大；（5）组织管理工作复杂。 高层建筑施工常用的垂直运输机械有：塔式起重机、快速提升机、井架起重机、施工电梯、混凝土泵等。 一、塔式起重机 （一）概述 塔式起重机又称塔吊或塔机。塔式起重机的结构特点是有一个直立的塔身，起重臂安装在垂直塔身的上部，它是高层、超高层建筑施工的主要施工机械。随着现代新工艺、新技术的不断广泛使用，塔式起重机的性能和参数将不断提高。,塔式起重机由金属结构
2、部分、机械传动部分、电气控制与安全保护部分及与外部支承设施组成。 1、塔式起重机的分类 （1）按工作方式分类 可分为固定式塔式起重机和行走式塔式起重机。 （2）按变幅方式分类 可分为动臂变幅塔式起重机和水平小车变幅塔式起重机。 （3）按起重能力分类 轻型塔式起重机：起重量为0.53.0t，适用于5层以下的住宅楼施工。 中型塔式起重机：起重量为3.015t，适用于多层工业厂房施工。 重型塔式起重机：起重量为1540t，适用于高层建筑施工。 特重型塔式起重机：起重量40t，适用于超高层建筑及高炉设备的安装。,图9-1 QT4-10型塔式起重机 (a)全貌图；(b)性能曲线；(c)锚固装置图,2、塔
3、式起重机的特点 （1）起重量、工作幅度和起升高度较大。 （2）360全回转，并能同时进行垂直、水平运输作业。 （3）工作速度高。塔式起重机的起升速度已超过200m/min，变幅小车的运行速度可达90m/min。 （4）能起吊各种类型的建筑材料、制品、预制构件及建筑设备，特别适合起吊超长、超宽的重、大构件。 （5）起重高度能随安装高度的升高而增高。 （6）机动性好，不需其他辅助稳定设施（如缆风绳），能自升。 （7）驾驶室（操纵室）位置较高，操纵人员能直接（或间接）看到作业全过程，有利于安全生产。 （8）机械化、标准化程度高，能适应频繁的工作转移，工作平稳，安全可靠。,3、塔式起重机的主要性能参数
4、 塔式起重机的主要性能参数包括幅度、起重量、起重力矩、起升高度、工作速度等参数。选用塔式起重机进行高层建筑施工时，首先应根据施工对象确定所要求的参数。 4、塔式起重机的选择 （1）选择塔式起重机的原则 参数应满足施工要求；塔吊生产效率应能满足施工进度要求；充分利用现有机械设备，以减少投资；塔吊效能要得到充分发挥，避免大材小用，尽量降低台班费用，提高经济效益；选用的塔吊应能适应施工现场的环境，便于进场安装架设和拆除退场。 （2）选择塔式起重机的步骤 根据拟施工建筑物的特点，选定塔式起重机的类型。 根据建筑物体形、平面尺寸、标准层面积和塔式起重机布置情况（单侧、双侧布置等）计算塔式起重机必须具备的
5、幅度和吊升高度。,根据构件或载料容器物的重量，确定塔式起重机的起重量和起重力矩。 根据上述计算结果，参照塔式起重机技术性能表，选定塔式起重机的型号。 （3）选择塔式起重机应注意的问题 选择附着式塔式起重机时应考虑塔身错固点与建筑物相对应的位置，以及平衡臂是否影响臂架正常运转。 选择多台塔式起重机同时作业时，要处理好相邻塔式起重机塔身的高度差，以防止互相碰撞。 考虑塔式起重机安装时，还应考虑其顶升、接高、锚固及完工后的落塔（起重臂和平衡臂是否落在建筑物上）、拆卸和塔身节的运输。 考虑自升塔式起重机安装时，应处理好顶升套架的安装位置（塔架引进平台或引进轨道应与臂架同向）和锚固环的安装位置正确等。,
6、5、塔式起重机的布置 只有在确定起重机的平面位置后，才能确定起重机的起重幅度，从而选择机型。塔式起重机的平面布置主要决定于建筑物的平面形状、构件重量、施工现场条件以及起重机的种类。 （二）附着式塔式起重机 附着式塔式起重机是直接固定在建筑物近旁的混凝土基础上，依靠爬升系统随着建筑物升高而自行向上接高。塔式起重机的附着是指为减小塔身计算长度，每隔20m左右用系杆与结构锚固，它广泛适用于高层建筑的施工。 1、顶升原理 附着式塔式起重机的自升接高目前主要是利用液压缸顶升，采用较多的是外套架液压缸侧顶式。如图9-2所示为其顶升过程，可分为以下五个步骤： （1）将标准节吊到摆渡小车上，并将过渡节与塔身标
7、准节相连的螺栓松开，准备顶升，如图9-2(a)所示。,（2）开动液压千斤顶，将塔吊上部结构包括顶升套架向上顶升到超过一个标准节的高度，然后用定位销将套架固定。于是塔吊上部结构的重量就通过定位销传递到塔身，如图9-2(b)所示。 （3）液压千斤顶回缩，形成引进空间此时将装有标准节的摆渡小车开到引进空间内，如图9-2(c)所示。 （4）利用液压千斤顶稍微提起标准节，退出摆渡小车，然后将标准节平衡地落在下面的塔身上，并用螺栓加以连接，如图9-2(d)所示。 （5）拨出定位销，下降过渡节，使之与已接高的塔身联成整体，如图9-2(e)所示。如一次要接高若干节塔身标准节，则可重复以上工序。,图9-2 QT
8、4-10型塔式起重机顶升过程示意图 (a)准备状态；(b)顶升塔顶；(c)推入塔身标准节；(d)安装塔式标准节；(e)塔顶与塔身联成整体,2、附着式塔式起重机的锚固 附着式塔式起重机随施工进行向上接高到限定的自由高度后，便需利用附着装置与建筑结构进行拉结锚固，以减少塔身长细比，改善塔身结构受力性能，同时将塔身上部传来的水平力、不平衡力矩及扭矩等通过附着装置传递给已施工的建筑结构。 塔身与建筑物墙（柱）之间连接的附着杆主要有三杆式和四杆式（如图9-3）。,（三）爬升式塔式起重机 爬升式塔式起重机又称内爬式塔式塔吊，特点是：在电梯井或楼板预留孔洞中爬升，一次可以爬升一个楼层或两个楼层，特别造合超高
9、层建筑施工，不占施工用地，对现场狭窄的工程有利；来自塔吊上部的荷载，通过支撑系统和模紧装置传递给楼板结构。利用建筑物逐层向上爬升，故可节约塔身节的用量。爬升机构有液压式和机械式两种。,图9-7 内爬式塔式起重机爬升过程示意图,二、施工电梯 施工电梯又称施工升降机，是一种安装于建筑物外部，施工期间用于运送施工人员、建筑材料及建筑设备的垂直提升机械。它附着在外墙或其他结构部位上，随建筑物升高，架设高度可达200m以上（国外施工电梯的最高提升高度已达645m）。 （一）施工电梯的分类 施工电梯按其驱动形式可分为绳轮驱动、齿轮齿条驱动和星轮滚道驱动三种形式（如图9-8和图9-9所示）。,图9-8 齿轮
10、齿条驱动施工电梯,图9-9 绳轮驱动施工电梯,（二）齿轮齿条驱动施工电梯 齿轮齿条驱动的施工电梯主要部件为立柱导轨架、带有底笼的平面主框架结构、吊笼、驱动装置、安全装置、电气控制与操纵系统等。 （三）绳轮驱动施工电梯 绳轮驱动施工电梯构造特点是：采用三角断面钢管焊接格桁结构立柱，单吊笼，无平衡重，设有限速和机电联锁安全装置，附着装置简单。能自升接高，可在狭窄场地作业，转场方便，吊笼平面尺寸为1.2（2 2.6）m2，结构较简单，用钢量少。 （四）施工电梯的选择和使用 1、施工电梯的选择 现场施工经验表明，为减少施工成本，20层以下的高层建筑，采用绳轮驱动施工电梯，2530层以上的高层建筑选用齿
11、轮齿条驱动施工电梯。高层建筑施工电梯的机型选择，应根据建筑体型、建筑面积、运输总量、工期要求以及施工电梯的造价与供货条件等确定。,2、施工电梯的使用 施工电梯安装的位置应满足下列要求： 有利于人员和物料的集散；各种运输距离最短；方便附墙装置安装和设置；接近电源，有良好的夜间照明，便于司机观察。 三、混凝土运输机械 (一)混凝土搅拌运输车 混凝土搅拌运输车由混凝土集中搅拌站将商品混凝土装运到施工现场，并卸入预先准备好的料斗里，再由混凝土泵或塔式起重机输送到浇筑部位。 混凝土搅拌运输车主要由汽车底架、搅拌筒、发动机、静液驱动系统、加水系统、装料及卸料系统、卸料溜槽、卸料振动器、操作平台、操纵系统及
12、防护设备组成（如图9-11所示）。,图9-11 极东MR系列搅拌输送车结构 1-滚道；2-搅拌简；3-轴承座；4-油箱；5-减速器；6-液压马达；7-散热器； 8-水箱；9-油泵；10-漏斗；11-卸料槽；12-支架；13-托滚；14-滑槽,（二）混凝土泵 混凝土泵是在压力推动下沿管道输送混凝土的一种设备。它能连续完成高层建筑的混凝土的水平运输和垂直运输，配以布料杆还可以进行混凝土的浇筑。它具有功效高、劳动强度低等特点，是高层建筑施工中混凝土运输的关键设备。 1、液压活塞式混凝土泵的工作原理 液压活塞式混凝土泵主要由料斗、液压缸、活塞、混凝土缸、分配阅、Y形管、冲洗设备、液压系统和动力系统等部
13、分组成，如图9-12所示。,图9-12 液压活塞式混凝土泵的工作原理 1-混凝土缸；2-推压混凝土的活塞；3-液压缸；4-液压活塞；5-活塞杠； 6-料斗；7-吸入阀门；8-排出阀门；9-Y形管；10-水箱；11-水洗装置换向阀； 12-水洗用的高压软管；13-水洗用的法兰；14-海绵球；15-清洗活塞,（三）混凝土布料杆 混凝土布料杆是完成输送、布料、摊铺混凝土浇筑入模的一种专用设备。它具有劳动消耗量少、生产效率高、劳动强度低和挠筑施工速度快、易于保证质量等优点。 混凝土布料杆大致可分为汽车式布料杆（亦称混凝土泵车布料杆和独立式布料杆两大类。 混凝土泵车布料杆由折叠式臂架与泵送管道组成。施工
14、时是通过布料杆各节臂架的俯、仰、屈、伸，能将混凝土泵送到臂架有效幅度范围内的任意一点。 独立式布料杆根据它的支承结构形式大致上有三种形式：移置式布料杆、管柱式机动布科杆、装在塔式起重机上的布料杆。,图9-13 移置式混凝土布料杆,（四）混凝土泵的选用及其注意事项 1、混凝土输送管的水平长度的确定 在选择混凝土泵和计算泵送能力时，通常是将混凝土输送管的各种工作状态换算成水平长度，换算长度可按表9-2换算。,表9-2 混凝土输送管的水平换算长度,2、混凝土泵的泵送排量 混凝土泵的实际排量，是由混凝土泵或泵车标定的最大排量乘以泵送距离影响系数、作业效率系数来确定。混凝土泵的实际排量按下式计算： 式中
15、：QA混凝土泵的实际平均排量（m3/h）； Qmax混凝土泵的最大理论排量（m3/h） ； 配管条件系数，取0.80.9； 作业效率系数，根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间歇时间、拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.40.8。 4、混凝土泵的泵送能力验算 根据具体的施工情况和有关计算应符合下列要求：,（1）混凝土输送管道的配管整体水平换算长度，应不超过计算所得的最大水平泵送距离。 （2）按表9-3换算的总压力损失，应小于混凝土泵正常工作的最大出口压力。 表9-3 混凝土泵送的换算总压力损失,（五）混凝土泵的布置要求 在泵送混凝土的施工中，混凝土泵和泵车的停放布置是一个关键，这不仅影响
16、输送管的配置，同时也影响到泵送混凝土的施工能否按质按量地完成，必须着重考虑。因此，混凝土泵车的布置应考虑下列条件： 1、混凝土泵设置处，应场地平整、坚实，具有重车行走条件。 2、混凝土泵应尽可能靠近浇筑地点。在使用布料杆工作时，应使浇筑部位尽可能地在布料杆的工作范围内，尽量少移动泵车即能完成浇筑。 3、多台混凝土泵或泵车同时浇筑时，选定的位置要使其各自承担的浇筑最接近，最好能同时浇筑完毕，避免留置施工缝。 4、混凝土泵或泵车布置停放的地点要有足够的场地，以保证混凝土搅拌输送车的供料、调车的方便。 5、为便于混凝土泵或泵车，以及搅拌输送车的清洗，其停放位置应接近排水设施并且供水、供电方便。,6、在混凝土泵的作业范围内，不得有碍阻物、高压电线，同时要有防范高空坠物的措施。 7、当在施工高层建筑或高耸构筑物采用接力泵泵送混凝土时，接力泵的设置位置应使上、下泵的输送能力匹配。设置接力泵的楼面或其他结构部位，应验算其结构所能承受的荷载，必要时应采取加固措施。 8、混凝土泵的转移运输时要注意安全要求，应
