第五章 垂直运输和脚手架

第五章垂直运输及脚手架搭拆主讲：刘炳南1高层建筑施工设备特点2高层建筑施工脚手架4混凝土输送机具设备5高层建筑施工的安全技术3垂直运输、起重设备本章内容高层建筑施工应着重解决如下问题：垂直运输高程大；结构和装修多是齐头并进、交叉施工、吊装运输量浩大；施工人员频繁上下楼层并进出施工工作面，人员交通量大；工期紧迫，运流密集，组织工作繁重，对工期影响大；建筑材料、制品、设备的数量规格繁多，要求复杂；劳动安全防护问题突出。一高层建筑施工设备特点塔式起重机、井架起重机垂直运输塔架、柔性滑道提升机、混凝土运输搅拌机及泵车、混凝土布料杆、施工电梯、人员升降机、高梯、升降平台、脚手架、吊篮等。高层建筑施工设备列举高层建筑起重运输体系可按下列情况组合：起重运输机械的组合方式：施工需要+费用高低+综合经济效益塔式起重机+施工电梯塔式起重机+混凝土泵+施工电梯（多采用）塔式起重机+快速提升机（井架起重机）+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塔式起重机+混凝土泵+施工电梯选择以上组合时应考虑：运输能力满足工期要求机械费用低综合经济效益好安全文明施工在高层建筑施工中，脚手架占很重要位置，它的选用，对施工安全、工程质量、施工进度、工程成本都将产生极大地影响。脚手架种类常用的有：扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、门式钢管脚手架、悬挑式脚手架、外挂式脚手架、插口式脚手架、附着式升降机脚手架等。二高层建筑施工脚手架（1）钢管扣件脚手架高层建筑钢管扣件脚手架的材料性能和搭拆方法与一般多层脚手架相同，但在搭设高度与立杆间距方面有限制要求：搭设高度在20~30m，单根立杆纵距为1.8m；搭设高度在30~40m，单根立杆纵距为1.5m；搭设高度在40~50m，单根立杆纵距为1.0m。1、高层建筑施工用脚手架1.1外墙脚手架钢管扣件脚手架的搭设高度大于30m时，应采用钢制可调节连接杆，承受拉力要求不低于6.8kN，并与高层建筑物连接，按下列要求施工：按垂直方向每隔3.6m，水平方向每隔5.4m设置按上述位置，在施工中将预埋件埋置在混凝土柱墙、圈梁内，且预埋件应保持上下垂直一线；连墙杆尽量靠近小横杆与立杆的连接处，但不应将小横杆作连墙杆。(2)悬挑式外脚手架是利用建筑结构外边缘向外伸出的悬挑结构作支承的脚手架。其关键是悬挑结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，并能将脚手架的荷载传递给±0以下结构工程不能及时回填土，而主体高层建筑主体结构四周有裙房，脚手架不超高建筑施工时，脚手架搭设高度超过了容许搭设高度，因此将整个脚手架按允许搭设高度分成若干段，每段脚手架支承在建筑结构向外悬挑的结构上。(3)门式钢管脚手架是由螺旋千斤顶底座、门式框架、碗臂锁扣、十字撑、脚手板、梯子、承插连接扣等组成。门式钢管脚手架上部未连墙件的自由高度不得大于6m。搭设高度的限值为：当施工总荷载≤3KN/m²时为60m；当施工总荷载≤5KN/m²时为45m。将脚手架吊篮的悬挂点固定在建筑物顶部的悬挑装置上，由卷扬机驱动，通过滑轮组和钢丝绳，可使吊篮在建筑物外侧升降，除进行外墙装饰作业外，还能进行建筑设备的安装及外墙清洗等作业。吊篮脚手架一般由吊篮、支承设施、吊索、滑轮组、升降设备和安全装置组成。支承设施有两种，一种为由固定挑梁和平衡重组成的支承设施；另一种为可以纵向移动的支承设施。升降设备为电动驱动机构。1.2吊篮脚手架1.3附着升降脚手架附着升降脚手架即利用附着装置将脚手架附着于结构（墙体框架等）边侧，并利用自身携带的提升设备按照施工的需要向上提升或向下降落。由于这种脚手架是处于高空作业，安全问题十分突出，因而需要配置防倾、防坠安全装置和控制设备。类别：套框（管）式，导轨式，导座式，挑轨式，套轨式，吊套式，吊轨式。2、高层建筑脚手架工程计算悬挑式脚手架构造计算实例附着升降式脚手架形式和工作原理构造、安装和使用计算悬吊式脚手架2.1悬挑式脚手架构造：斜拉式和下撑式、三角式挑架挑梁、钢底梁、小横梁、压板、定位销悬挑式脚手架的计算：钢底梁的计算：简支梁抗弯强度计算抗剪强度计算局部承压计算整体稳定验算挠度计算实例三角挑架的计算内力计算：验算挑梁拉弯强度:钢挑梁埋入验算:钢挑梁嵌固端混凝土局部承压验算:斜杆验算强度:稳定性:斜杆焊缝验算:cosccNNzpEANlNzzFFNxNyNablPEIlEIalFaEIFlp32)3/(3323sin32333NNEAlEAlEIFabEIFlNycz2.2附着升降式脚手架形式和工作原理套管式整体提升式互升降式构造、安装和使用构造要求：架体结构：足够强度和刚度，构造合理附着支承结构：安全可靠、适应与主体结构特点，防倾要求升降动力装置：可靠控制系统：保证同步升降防坠安全装置：可靠安装和使用的有关要求计算架体结构和附着支承结构按“概率极限状态设计法”计算：γ0S≤R吊具、索具按机械设计的“容许应力设计法”计算：Kσ≤[σ]荷载：恒载标准值施工活荷载标准值风荷载标准值：Wk=KβzμsμzW0按“概率极限状态设计法”设计：吊具、索具荷载计算时：查表荷载计算系数材料及材料强度钢材：Q235A扣件：查表焊缝强度设计值：查表螺栓强度设计值：查表吊具、索具材料容许应力取值：结构计算规定：三种工况：使用、升降与坠落材料强度设计值与容许应力值：（考虑材料强度调整系数m）查表升降机构中吊具、索具的安全系数应达到6.0设计计算包括下列项目：垂直运输设备是高层建筑机械化施工的主导机械，担负着大量的建筑材料、施工设备和施工人员垂直运输任务。目前，我国高层建筑结构施工用垂直运输设备主要有：塔式起重机、混凝土泵和施工电梯。三垂直运输、起重设备塔式起重机简称塔吊，是一种具有竖立塔身、吊臂装在塔身顶端的转臂起重机，由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。类型：★按旋转方式分为上旋转式和下旋转式。★按行走机构分为固定式、轨道式、爬升式和附着式等。1塔式起重机幅度：工作半径或回转半径。塔机工作面一般为300~400m²，工作面计算长度可取为60~80m。起升高度：自钢轨顶面至吊钩的垂直距离，不仅取决于塔身结构的强度和刚度，而且取决于起升机构卷筒钢丝绳容量和吊钩滑轮组的倍率。这是一项关键参数，可通过作图和计算加以确定，属强制性参数。起重量：吊起的重物重量。铁扁担、吊索和容器重的总和，分为最大幅度时的额度起重量(Q0)和最小幅度时的最大起重量(Qmax)。起重力矩：起重量与相应工作幅度的乘积。一台自升式塔机常有多条起重力矩曲线，分别表示吊臂不同组合长度条件下起重力矩变化情况。对于钢筋混凝土结构，重要的是最大起重量时的起重力矩必须符合需要。工作速度参数：还包括起升高度、回转速度、小车速度、大车速度和动臂储仰变幅速度。（1）塔式起重机的选择原则塔吊参数应满足施工要求对塔吊各主要参数应逐项检查，务使所选用塔吊的幅度、起重量、起重力矩和起重吊钩高度等与施工要求相适应；1.1塔式起重机的选择塔吊的生产效率应满足施工进度要求；充分利用现有机械设备，充分发挥塔吊效能，做到台班费用最省，选用塔吊要适应施工现场环境要求，便于进场安装、架设和拆除、退场。（2）塔式起重机选择步骤根据高层建筑的体型、平面尺寸及标准层面积，确定塔吊应具备的幅度及吊钩高度参数；根据建筑构件尺寸及质量，确定塔吊起重量和额定起重力矩参数；依据上述参数确定塔吊的型号。根据施工方法、施工工艺、现场条件及设计要求，根据计划进度、施工流水段划分及工程量和吊次的计算，确定塔吊配置台数、安装位置及轨道基础走向。（3）注意事项在确定塔吊形式及高度时，应考虑塔身的锚固点与建筑物的位置；塔臂的平衡臂是否影多台塔吊作业条件下，务使彼此互不干扰，处理好相邻塔吊的高度差，防止两塔吊碰撞。塔吊安装时，应保证顶升套架及锚固环的安装位置正确；同时考虑外脚架的搭设形式与挑出建筑物的距离，以免与下回转塔吊转台尾部回转时相撞。根据施工经验，下旋轨道塔式起重机用于15层以下的高层建筑；15层以上的高层建筑常选用附着式塔式起重机；30层以上的高层建筑优先考虑采用爬升式塔式起重机。1.2附着式塔式起重机和爬升式塔式起重机（1）附着式塔式起重机附着式塔式起重机的塔身固定安装在建筑物外侧的钢筋混凝土基础上，随着塔身的升高，每隔20m左右用一套锚固装置与高层建筑结构相连接，以保证塔身的刚度和稳定。一般高度为70~100m，特点是适合狭窄工地施工。附着式塔吊的锚固装置由套在塔身上的锚固环、附着杆及固定在建筑结构上的锚固支座构成(图10.2)。锚固环必须装设在塔身标准节对接处，或设置在水平腹杆断面处；锚固环必须牢固，紧紧地箍紧塔身结构，不得松脱。建筑物上的锚固支座可安装在柱上或埋设在现浇混凝土墙板内，锚固点应紧靠楼板，其距离以不大于20cm为宜。附着式塔吊锚固装置的安装与拆卸必须遵守有关安全操作规程的规定，编写安装与拆卸方案,在施工时应特别注意以下几点：安装和固定附着杆时，必须用经纬仪对塔身结构的垂直度进行检查。在塔式起重机使用过程中，应经常对锚固装置各个部位及连接件进行检查，如有松动或短缺，应立即加以紧固或补齐。降落塔身与拆除附着杆系应同步进行，严禁先期拆卸附着杆，再逐节拆卸塔身，以免大风造成塔身扭曲倒毁事故。（2）爬升式塔式起重机爬升式塔式起重机特别适宜于超高层建筑结构施工。它通过电梯或楼板预留开孔的空间进行爬升，一次可以爬升一层或二层楼；来自塔吊上部的荷载，通过支承系统和楔紧装置传根据爬升孔的尺寸和建筑结构特点，确定楼板开孔通过变幅小车，使塔吊起重臂和平衡臂方向平衡，以便塔身平稳爬升；爬升时，起重臂的指向应与液风速达5爬升式起重机进行爬升作业时，应注意以下事项：爬升过程中如有异常响声或出现故障，必须立即爬升到要求的楼层后，应立即伸出塔身底座的支腿并锚固，并通过爬升框架支承塔吊传来的荷载；爬升作业完成后，必须经过周密检查，确认无异常后，方可投入正式使用。施工电梯是安装于高层建筑物外部，供运送施工人员和建筑器材的垂直提升机械。施工电梯主要有两种，即单笼式和双笼式。一般载重量1t，可乘12人；重型可载重2t，可乘24人。2施工电梯主要用于施工人员上下楼层，运送材料和小型机具。按驱动方式：齿轮齿条驱动式和绳轮驱动式吊厢和塔架。施工电梯的平面布置：结合流水段的划分施工电梯应由专职司机操作施工电梯的提升速度约0.6m/s。服务楼层面积约为600m2。为使施工电梯充分发挥效能，其安装位置应满足：便于施工人员和物料的集散；便于安装和设置附墙装置；靠近电源，有良好的夜间照明。严格对人货电梯运输的组织与管理。采取施工楼层相对集中，增加作业班次，白天运送人员为主、晚上以运送材料为主等措施，缓解高峰时的运输矛盾。3起重运输机械的选择起重运输机械选择的原则：根据工程特点、施工条件按参合理、生产率充分满足需要和投资少、经济效益高的原则进行。塔式起重机：起重参数、工作速度参数塔式起重机台班工作生产率：)254(23600snntvhnQT)264(8tqKQnKP附着自升式塔式起重机基础分离式:整体式:桩基础:上海博物馆附着式塔式起重机与建筑物的拉结:超过限定自由高度附着装置:锚固环和附着杆附着装置的布置方式:三杆式和四杆式LGVhHMe31fLCGVP32ABCFxFyMN1N2N3内爬式塔式起重机将塔身支撑在建筑结构的梁、板上或电梯井壁的预留孔内，利用自身装备的液压顶升系统随建筑结构的升高而逐层向上爬升。内爬式塔式起重机的三个爬升框架分别安装在三个不同楼层上，最下面的框架用作支承底架，承受塔式起重机全部荷载并传递给建筑结构。上面两套框架用作爬升导向架和交替用作定位和支承底架。上、下两道支承架的水平力和扭力：)224(220