1、 高层建筑施工用起重运输机械高层建筑施工用起重运输机械 第一节第一节 起重运输机械的选择起重运输机械的选择 第二节第二节 塔式起重机塔式起重机 第三节第三节 外用施工电梯外用施工电梯 第四节第四节 混凝土泵和泵车混凝土泵和泵车 高层建筑施工，每天都有大量建筑材料、半成品、成品和施工人员要进行垂直运输，因此，起重运输机械的正确选择和使用非常重要。 在高层建筑施工中，垂直运输作业具有下述特点： 1、运输量大 2、机械费用大 3、对工期影响大 因此说，高层建筑的施工速度在一定程度上取决于施工所需物料的垂直运输速度。 高层建筑施工中垂直运输的物品： 对于目前我国应用最多的混凝土结构的高层建筑，施工过程2、中需要进行运输的物品主要是模板（滑模、爬模除外）、钢筋和混凝土，另外还有墙体、装饰材料以及施工人员的上下。第一节第一节 起重运输机械的选择起重运输机械的选择垂直运输的方法： 墙体材料和楼盖模板、钢筋等运输主要利用塔式起重机，由于其起重臂长度大，模板的拼装、拆除方便，钢筋或钢筋骨架亦可直接运至施工处，效率较高。对于高度较低的高层建筑，或对于中、小城市一些缺乏大型起重运输设备的施工企业，也可利用简易塔式起重机或井架起重机上附装的拔杆进行模板、钢筋的吊运。垂直运输的方法： 混凝土的运输可用塔式起重机和料斗、混凝土泵、快速提升机、井架起重机，其中以混凝土泵的运输速度最快，可连续运输，而且可直接进行浇筑3、，如加布料机则浇筑范围更大。垂直运输的方法： 高层建筑施工过程中，施工人员的上下主要利用人货两用施工电梯。 尺寸不大的非承重墙体材料和装饰材料的运输，可用施工电梯、井架起重机、快速提升机等。 基于上述分析，高层建筑施工时起重运输体系可按下列情况进行组合： 塔式起重机+施工电梯 塔式起重机+混凝土泵+施工电梯 塔式起重机+快速提升机（或井架）+施工电梯 井架起重机+施工电梯 井架起重机+快速提升机+施工电梯 上述各种起重运输体系组合，在一定条件下技术方面皆能满足高层建筑施工过程中运输的需要，但在进行选择时应全面考虑下述几方面：起重运输机械的选择起重运输机械的选择1、运输能力要能满足规定工期的要求4、2、机械费用低3、综合经济效益好从我国目前大中城市高层建筑施工时选用的起重运输机械的现状及发展趋势来看，采用塔式起重机加混凝土泵加施工电梯方案者愈来愈多。国外情况也类似。该方案对实现机械化，减轻劳动强度和加快施工速度有利。 起重运输机械的选择要满足下述要求起重运输机械的选择要满足下述要求选方案 塔塔 吊吊龙门架龙门架塔吊基础图 SSE150型自升式升降机型自升式升降机 1、按塔式起重机工地上使用架设的要求分 可分为固定式、轨行式、附着式、内爬式。 固定式不用铺设轨道，但其作业范围小 轨行式的优点是可沿轨道两侧全幅作业范围内进行吊装，对施工的建筑物无附加的作用力，整机重心低、稳定性好、装拆方便：5、其缺点是路基工作量大、占用施工场地大，使用高度受一定限制，只能用于高度不大的高层建筑第二节第二节 塔式起重机塔式起重机一、塔式起重机的基本形式一、塔式起重机的基本形式 附着式的优点是占地面积小，起重高度大可达100m以上，可自升高、安装方便；缺点是需增设附墙支撑、对建筑物作用有附加力，塔身固定臂幅作用范围受限制。内爬式的优点是起重机布置在建筑物中间，随建筑物的增高而向上爬升，对施工场地小的情况最适宜，作用的有效范围大，能充分发挥起重机能力，整机用钢量少，造价低。 对高度较大的高层建筑目前应用较多的是附着式和内爬式一、塔式起重机的基本形式一、塔式起重机的基本形式 2、按塔式起重机的起重变幅型式分6、 可分为起重臂架改变仰角变幅式、起重小车变幅式和折臂变幅式3、按塔式起重机旋转部位分 可分为上旋式和下旋式。 4、按塔身加节型式分 可分为上加节式、中加节式和下加节式。一、塔式起重机的基本形式一、塔式起重机的基本形式 根据我国高层建筑的施工经验，对高层建筑施工用塔式起重机一般有下述要求： 1、起重臂要长2、工作速度要高而且能调速 3、宜用起重小车变幅式的臂架 4、改善操纵条件二、对自升塔式起重机技术性能的要求二、对自升塔式起重机技术性能的要求 （一）基本参数的确定 塔式起重机的基本的参数是幅度、起重量、起重力矩和吊钩高度。高层建筑施工时需根据施工对象特征确定所需要的参数。三、塔式起重机的选用三7、塔式起重机的选用 1、幅度 指从塔式起重机回转中心线至吊钩中心线之间的水平距离，又称回转半径或工作半径。 它包括最大幅度和最小幅度两个参数。2、起重量 包括最大起重量和最大幅度时的起重量两个参数。3、起重力矩 幅度和与之对应的起重量的乘积称为起重力矩。4、吊钩高度、吊钩高度 是自轨道基础的轨顶表面或混凝土基础的顶面主吊钩中心的垂直距离。（一）基本参数的确定（一）基本参数的确定 （二）塔式起重机的选用1、选择塔式起重机型号时，先根据建筑特点，选定塔式起重机的型式；2、再根据建筑物的体形、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幅度和吊钩高度；3、然后8、根据构件或容器加重物的重量，确定塔式起重机的型号。4、最后再根据施工进度计划、流水段划分和工程量、吊次的估算，计算塔式起重机的数量，确定其具体的布置。 在高层建筑施工中，应充分发挥塔式起重机的效能，不要大材小用，使台班费用低，提高经济效益 （一）塔式起重机的基础 附着式、固定式塔式起重机，采用固定式混凝土基础，它由C35混凝土和钢筋浇筑而成。分为整体式和分离式两种。 前者是塔身节的四个肢通过预埋件固定在一厚钢筋混凝土板上，混凝土用量大，对预埋件位置、标高要求高，但它能起压载作用，提高塔身抗整体倾覆的稳定性。四、塔式起重机使用中的几个技术问题四、塔式起重机使用中的几个技术问题 （一）塔式起重机的9、基础1、整体式基础整体式混凝土基础的计算简图如图所示。其计算包括：（1）基础底面压力计算1）轴心荷载时 pfa2）偏心荷载时 pmax1.2fa（2） 防止塔身起重机倾覆计算 e=（Mt+H*h）/（V+G）L/3（一）塔式起重机的基础2、分离式基础（1）确定基础埋深一般塔式起重机基础埋深为11.5m,视地基情况而定（2） 计算基础底面面积A A=（V+G）/fa（3） 计算基础高度 hV/（0.6ftum）3、塔式起重机基础的布置（1）布置在基础边 当采用附着式塔式起重机时，如基坑面积与上部建筑面积相近时，基础施工阶段的塔式起重机一般布置在基坑边，此时其布置方式有以下三种： 1)布置在围护墙10、之外 2) 布置在水泥土墙围护墙上 3) 布置在桩上 （2）布置在基坑中央 随着地下空间的利用,有很多地下室不局限设在上部主体结构以下的范围内,而是比上部建筑面积大得多。此时基坑面积比上部建筑占地面积大得多，塔式起重机的布置往往不能设在基坑边，而需设在基坑中。（2）布置在基坑中央 基坑中央的塔式起重机的布置位置，可在地下工程施工前进行，其施工顺序为： 1）确定塔式起重机的布置位置 2）塔吊桩基及支撑立柱施工 3）塔吊承台 4）塔式起重机安装5）基坑开挖与系杆安装 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物拉结，以减小塔身长细比，改善塔身结构受力，同时将塔身上11、部传来的力矩、水平力等通过附着装置传给已施工的结构。 附着装置有整个塔身抱箍式和抱柱式两种。前者整体性好，但用钢量多，构造复杂；后者结构简单、安装方便。（二）附着式塔式起重机的附着装置1、 附着杆计算 附着杆内力按说明书规定取用；如说明书无规定，或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，则需进行计算。包括： （1）附着杆内力 （2）附着杆长细比计算 （3）稳定性计算（二）附着式塔式起重机的附着装置 附着支座与建筑物的连接，目前多采用预埋在建筑物构件上的螺栓相连接。预埋螺栓的规格、材料、数量和施工要求，塔式起重机使用说明书一般也有规定。 如无规定，可按下列要求确定： （1） 预埋螺栓用Q235镇静12、钢制作（2） 附着的建物构件的混凝土强度等级不应低于C20（3） 螺栓的直径不宜小于24mm（4） 螺栓埋入长度和数量按下式计算 0.75ndlf=N（5） 附着点应设在建筑物楼面标高附近，距离不宜大于200mm。附着点处结构需验算，必要时可加强。2、附着支座连接计算 附着式自升塔式起重机的加节两种接高方式一般分为上加节和中加节两种1、将标准节吊到摆渡小车上，将过渡节与塔身标准节相联的螺栓松开，图a；2、开动液压千斤顶，将塔顶及顶升套架顶升到超过一个标准节的高度，然后用定位销将顶升套架固定，图b；3、液压千斤顶回缩，借助手摇链轮将装有标准节的摆渡小车拉到套架中间的空间里，图c；4、用液压千斤顶13、稍微提升标准节，退出摆渡小车，然后将标准节落在塔身上，并用螺栓加以联结，图d；5、拔出定位销，下降过渡节，使之与新标准节联成整体，图e。（三）附着式自升塔式起重机的加节接高 内爬塔式起重机的爬升目前主要利用液压爬升系统，它分液压缸设在中间的中心顶升式内爬系统和液压缸设在塔身一侧支撑梁上的侧顶升内爬系统。 内爬塔式起重机的拆除，其过程与安装过程正相反。拆除过程一般是：开动液压顶升系统使塔机沿爬升井孔缓缓下降，使起重臂落到接近与屋面平齐拆卸平衡重拆卸重臂拆卸平衡臂拆卸塔顶及司机室开动液压顶升塔身拆卸转台及回转支撑装置拆卸承座继续顶升塔身并逐节拆卸塔身五、内爬塔式起重机的爬升与拆除五、内爬塔式起重机14、的爬升与拆除 外用施工电梯又称人货两用电梯，是一种安装于建筑物外部，施工期间用于运送施工人员及建筑器材的垂直提升机械。是高层建筑施工中垂直运输最繁忙的一种机械，为高层建筑施工不可缺少的关键设备之一。 外用施工电梯分为齿轮齿条驱动的和钢丝绳轮驱动的两大类，目前前者使用较多。前者又分为单厢式和双厢式，可配平衡重，亦可不配平衡重。外用施工电梯又有单塔架式和双外式之分，我国主要采用单塔架式。第三节第三节 外用施工电梯外用施工电梯 齿轮齿条驱动外用施工电梯由塔架（导轨架）、轿箱、驱动机构、安全装置、点控系统、提升接高机构等组成。 绳轮驱动的外用施工电梯，是近年来开发的新品种，它由三角形断面的无缝钢管焊接15、塔架、底座、轿厢、卷扬机、绳轮系统及安全装置等部件组成。其安全装置有上下限位开关，止缓冲装置、安全钳和轿厢自锁装置。安全钳由力的激发安全装置、速度激发安全装置和断电激发安全装置组成，在突然断电、卷扬机制动器失灵时起作用，使轿厢停止运行，制动后轿厢下滑距离不超过100mm。 高层建筑施工时，应根据建筑体型、建筑面积、运输量、工期及电梯价格、供货条件等选择外用施工电梯。要求它参数（载重量、提升高度、提升速度）满足要求、可靠性高、价格便宜。根据我国一些高层建筑施工时外用施工电梯配置数量的调查，一台单笼齿轮齿条驱动的外用施工电梯，其服务面积一般为24万平方米。 外用施工电梯布置的位置，应便利人员上下和16、物料集散；由电梯出口到各施工处的平均距离应最近；便于安装附墙装置；接近电源，有良好的夜间照明。 4.4 混凝土搅拌运输车与混凝土泵混凝土搅拌运输车与混凝土泵 混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车 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。混凝土搅拌运输车运输过程中，同时对混凝土进行不停地搅动，使混凝土免于在运输途中产生离析和初凝，并进一步改善混凝土拌合物的和易性和均匀性，从而提高混凝土的浇筑质量。混凝土搅拌运输车公称容量在在2.5m3以下者为轻型；以下者为轻型；46m3者属于者属于17、中型中型；8m3以上者为大型以上者为大型。实践表明，容量6m3的搅拌运输车经济效果最好。 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较低位置的混凝土的浇筑。近几年来，在高层建筑施工中泵送商品混凝土应用日益广泛，主要原因是泵送商品混凝土的效率高，质量好，劳动强度低。1. 混凝土泵的分类 混凝土泵按驱动方式分为活塞式泵和挤压式泵，目前用得较多的是活塞式泵； 4.3.2 4.3.2 混凝土泵混凝土泵 2. 2. 活塞式混凝土泵的工作原理活塞式混凝土泵的工作原理 活塞式混凝土泵主要由料斗、液压缸、活塞、混凝土活塞式混凝土泵主18、要由料斗、液压缸、活塞、混凝土缸、分配阀、缸、分配阀、Y Y形管、冲洗设备、液压系统和动力系统等形管、冲洗设备、液压系统和动力系统等部分组成，如图部分组成，如图4.154.15所示。所示。 3. 3. 液压活塞式混凝土泵的主要特点液压活塞式混凝土泵的主要特点1) 1) 运距远运距远 液压活塞式混凝土泵的工作压力，一般可达液压活塞式混凝土泵的工作压力，一般可达5MPa5MPa，最，最大可达大可达19MPa19MPa，水平运距达，水平运距达600m600m，垂直运距最大可达为，垂直运距最大可达为250m250m，排量为，排量为101080m3/h80m3/h。活塞式混凝土泵可排送坍熔。活塞式混凝土19、泵可排送坍熔度为度为5 520cm20cm的混凝土，骨料最大粒径为的混凝土，骨料最大粒径为50mm50mm，混凝土缸，混凝土缸筒的使用寿命达筒的使用寿命达50 000m3 50 000m3 。 2) 结构简单 泵的输送冲击小而稳定，排量可以自由调节，但是此类泵使用的关键是混凝土缸的活塞与缸体的磨损以及阀体的的工作可靠性。 图4.15 液压活塞式混凝土泵的工作原理图 4. 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设备。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。 汽车式布料杆由折叠式臂架与泵送管道组成。施工时是通过布料杆各节臂架的俯20、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。 移置式布料杆由底架支腿、转台、平衡臂、平衡重、臂架、水平管、弯管等组成。泵送混凝土主要是通过两根水平管送到浇注地点，整个布料杆可用人力推动围绕回转中心转动360，而且第二节泵管还可用人推动，以第一节管端弯管为轴心回转300。5. 混凝土泵的选用及其注意事项 混凝土泵的实际排量，为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。泵送距离影响系数如表4-4。作业效率系数由实测确定，一般为0.50.7。 混凝土的可泵性一般与单位水泥含量、坍落度等有关。一般来讲，水泥含量越多管道泵送阻力越小，混凝土的可泵性越好，我国规定泵送21、混凝土最低水泥含量为300kg/m3；坍落度越大，混凝土通过泵体时管道阻力就越小，相反则会影响到泵送能力，在一般建筑工程中泵送混凝土的坍落度控制在80180mm；泵送混凝土最好以卵石和河砂为骨料，一般要求要控制骨料最大粒径：碎石的直径不得超过输送管道直径的1/4，卵石不超过管径的1/3；含砂率对泵送能力的影响也很大，一般情况下，含砂率以40%50%泵送效果较好，骨料的粒度对泵送能力也有很大的影响，如骨料偏离标准粒度太大，会使泵送能力降低。 当排量增大时，输出的压力下降，也即输出的距离减少。反之，如排量减小，则输送压力增加，输送距离也增大。混凝土泵产品附送压力与排量的关系图。 4.3.3 4.322、.3 混凝土输送管路布置混凝土输送管路布置 1. 混凝土泵或泵车位置的选择 在泵送混凝土施工过程中，混凝土泵或泵车的停放位置仅影响输送管的配置，也影响到能否顺利进行泵送施工。混凝土泵车的布置应考虑下列条件： (1) 力求距离浇筑地点近，使所烧筑的基础结构在布料杆的工作范围内，尽量少移动泵车即能完成浇筑任务。 (2) 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量接近，最好能同时浇筑完毕。 (3) 混凝土泵或泵车的停放地点要有足够的场地，以保证运输商品混凝土的搅拌运输供料方便，最好能有供3台搅拌运输车同时停放和卸料的场地条件。 (4) 停放位置最好接近供水和排水设施，以便于清洗混23、凝土泵或泵车。2. 配管设计 输送管分多种。直管的常用管径有100m、125m、150m、180m四种，管段长度有0.5m、1.0m、2.0m、3.0m、4.0m五种。混凝土在弯管中流动产生的磨损比直管大得多，故弯管壁厚较大，约为直管的两倍，常见的弯管的弯曲角度有15、30、45、60和90。连接混凝土泵或泵车的混凝土缸和输送管的过渡管道称为锥形管，锥形管处压力损失大，易产生堵塞，一般锥形管的断面较平缓。软管装在输送管末端，作为施工用具直接用来浇筑混凝土，软管的特点是比较柔软、轻量，以便人工移动位置。管段之间用快速装拆的连接件称为管接头，常用的管接头内侧装有橡胶圈，用偏心杠杆夹紧。为了防止垂直24、输送管中的混凝土会因自重而返流，对混凝土泵或泵车产生背压，使混凝土泵重新启动困难，或使混凝土拌合物产生泌水、离析而造成堵塞，在泵出口处之外的水平输送管段处设截止阀。如图4.17所示。 图4.15 垂直配管示意 某一特定的泵车，它的输送压力是确定的，不同的管的压力损失是不一样的 ，为便于使用，须将锥形管、弯管、软管、向上的垂直管等按流动阻力相等的原则换算成一定长度的水平管。混凝土泵或泵车输送管的水平换算长度必须小于泵的最大泵送距离，才能保证正常的输送混凝土。 1m100、125、150垂直管的水平换算长度分别为4m、5m、6m；R=1m的弯角为90、45、30、15弯管的水平换算长度分别为9m、25、4.5m、3.0m、1.5m；R=0.5m的弯角为90、45、30、15弯管的水平换算长度分别为12m、6m、4m、2m；3m、5m长的软管的水平换算长度分别30m、18m；175150、150125、125100锥形管水平换算长度分别为4m、10m、20m。p237 如受场地条件限制，在向下倾斜管段的前端无足够场地布置水平管时，可用软管、弯管或环形配管代替以增大摩阻力，防止向下倾斜管段内的混凝土自流。由于向下泵送混凝土时，混凝土的自流与其坍落度关系密切，为防止产生向下自流，根据我国的施工经验，混凝土的坍落度宜适当减小。 3. 混凝土输送管的固定法举例 混凝土输送管的固定法如图4.18、图4.26、19、图4.20所示。 图图4.18 4.18 弯管固定示意图弯管固定示意图 图图4.184.18垂直管与固定式塔式起重机的塔身固定示图垂直管与固定式塔式起重机的塔身固定示图 图图4.19 4.19 垂直管与墙壁固定示意图垂直管与墙壁固定示意图 混凝土泵送施工技术混凝土泵送技术发展:分配阀混凝土拌合物的泵送性能混凝土可泵性混凝土可泵性:原材料和配合比原材料和配合比坍落度坍落度混凝土泵送施工泵送混凝土的供应泵送混凝土的供应泵送混凝土的拌制泵送混凝土的拌制泵送混凝土的运送泵送混凝土的运送混凝土泵的选择和配管混凝土泵的选择和配管混凝土泵的选择原则混凝土泵的选择原则:主要参数主要参数:实际平均输出量和最大输送距实际平均输出量和最大输送距离离配管配管:尽量缩短管线长度尽量缩短管线长度,少用弯管和软管少用弯管和软管混凝土泵送与浇筑混凝土泵送之前检查混凝土泵启动后开始泵送时正常泵送时长时间停泵泵送过程中混凝土输送管堵塞时混凝土泵送即将结束时混凝土泵送结束时浇筑