第二章高层建筑施工机具

第二章高层建筑施工机具高深长杂建筑高度大,垂直运输工作量大基础埋深为建筑高度的1/12~1/18施工场地狭小，条件复杂施工周期长施工特点高层建筑施工使用机械设备的费用占土建总造价的5%~10%,所以合理地选用和有效地使用机械，对降低高层建筑的造价能起到一定的作用。合理地选用垂直运输设备，是保证高层建筑施工效率的重要前提。塔式起重机是高层建筑施工必不可少的设备，能够完成施工原材料、构配件，模板机具的垂直和水平运输。满足高层施工只有塔式起重机还不够，还需要满足施工人员的垂直运送的施工电梯，完成混凝土水平运送的混凝土搅拌车，完成混凝土垂直运送的混凝土泵，还有高层施工用的各种脚手架等，都是高层建筑施工所需要的施工机具，在施工中应该根据工程的实际情况合理选用，科学配置。第一节塔式起重机一、塔式起重机的分类二、塔式起重机的选择四、内爬式塔式起重机三、附着式塔式起重机塔式起重机简称塔吊，是高层建筑吊装施工和垂直运输的主要机械设备。特点：吊臂长，工作幅度大，吊钩高度高，起重能力强，效率高。一、塔式起重机的分类按其使用架设的要求分固定式塔式起重机轨行式塔式起重机附着式塔式起重机内爬式塔式起重机二、塔式起重机的选择1、影响起重机选择有关因素：建筑物的体型、平面布置、建筑工期、环境条件、资源条件、吊装实物量、搭机供应条件及经济效益分析；2、选择塔式起重机的主要因素：起吊半径、起升高度、起吊重量、起重力矩A、幅度：工作半径（R）回转中心线至吊钩中心线的水平距离。一般是通过建筑外形尺寸作图确定，然后由图中的幅度选择塔式起重机。B、起重量：以最重吊物的重量为准。如：装配式大板建筑——最大外墙重现浇混凝土结构——最大混凝土料斗容量（1.5~2.5T）钢结构——最大构件重C、起重力矩：起重量与相应工作幅度的乘积

M=Q.R

对于钢筋混凝土高层和超高层建筑，最大幅度的起重力矩必须满足施工需要。对于钢结构高层和超高层建筑，最大起重量时的起重力矩必须符合需要。D、起升高度基础顶面至吊钩中心的垂直距离。施工时所需要起吊高度，通过作图计算确定，然后选择塔式起重机。3、台班生产率必须充分满足需求台班生产率P=8QnKqKt

注意：根据施工流水段及吊装进度的要求，对塔式起重机台班作业生产率进行校核，保证施工进度计划不会因塔吊生产效率而受到拖延。起重量（t）一小时内的吊次n=60/T额定起重量利用系数≤1工作时间利用系数≤14、形式合适根据经验10层以上使用轨道式塔式起重机10~15层使用固定式塔式起重机15~30层使用附着式塔式起重机30层以上使用内爬式塔式起重机5、投资少，经济效益好选择塔吊的形式还要考虑到企业自身所具备的条件，是租赁、购买还是现有，要根据不同的情况进行综合经济效益分析。三、附着式塔式起重机特点：是高层建筑施工中常见的塔式起重机。能较好地适应建筑体型和层高变化的需要，不影响建筑物内部施工安排，安装拆卸方便，不妨碍操作者的视线，生产效率高。B顶升过程准备顶升顶升塔顶推入塔身标准节安装塔身标准节塔顶与塔身连成整体1、附着式塔式起重机的构造及顶升过程A构造2、附着式塔式起重机混凝土基础的构筑

A根据底部钢筋混凝土基础形式可分为分离式和整体式。

B起重机基础施工时，先夯实基础，放钢筋、支模板、放预埋件、浇注混凝土。钢筋采用二级螺纹钢筋，混凝土强度为C30或C35。C塔机安装构造要求1）直接安装在基坑中：单独浇筑混凝土基础；采用墩柱结构与筏板基础连接在一起；在基础底板灌注前，先浇筑塔机基础再浇筑筏板基础使之相连接。2）安装在裙房顶上：进行结构核算，板顶加固3）安装在土基坑旁：采用灌注桩承台基础4）安装在回填沙石层：应分层夯实，防止不均匀沉降3、附着式塔式起重机的附着当塔式起重机的自由高度超过一定限度时，就需要与建筑结构垃结附着。自由高度与塔式起重机的额定起重能力和塔身结构强度有关。附着式塔式起重机分为轻、中型起重机和重型起重机轻、中型起重机的起始附着高度为25~30米，第一道附着与第二道附着为16~20米重型起重机的起始附着高度为40~50米，第一道附着与第二道附着为20~35米一般情况下，附着式塔式起重机装设2~3道附着就可满足需要。附着距离：塔身中心到建筑物外墙皮的水平距离为附着距离。附着距离一般规定为4~6米，有时到10~15米。四、内爬式塔式起重机特点：安装在建筑物内部结构上，依靠爬升机构随建筑物向上建造而向上爬升的起重机，一般每隔两层爬升一次。对于超高层建筑，可优先考虑用内爬式塔式起重机。1、爬升过程准备状态提升套架提升起重机2、爬升作业注意事项A风速超过六级、夜间禁止进行爬升B在爬升过程中，禁止转动起重臂C整个爬升过程必须设专人负责指挥D爬升结束后，立即锚固塔机底座，切断爬升系统电源。3、爬升式起重机的拆除爬升式起重机的拆除工序复杂且是高空作业，困难较多，必须周密布置细致安排。内爬式塔式起重机的拆除顺序：A降落起重臂到屋顶B拆平衡重逐块放到地面C拆起重臂、平衡臂、逐节下放到地面D拆塔帽、转台、操作室下放地面E拆支承回转装置及承座下放地面F逐节拆除标准节下放地面4.拆除时的注意事项（1）建筑物外檐要有可靠的防护措施，以免碰坏建筑物外饰面（2）为避免发生意外，拆卸范围四周要设置防护栏杆，禁止闲人入内（3）要尽可能做到随拆随运，以节省二次搬运费用（4）要有统一指挥和统一检查，以便于拆卸作业的安全顺利进行五．塔式起重机的操作要点（1）应有专职司机操作，司机必须受过专业训练;（2）工作气温一般为-20~40，风速小于六级。风速大于六级及雷雨天，禁止操作;（3）安装后，必须遵照《建筑机械技术试验规程》进行试验和试运转;（4）起重机必须有可靠接地，所有外壳应与机体连接;（5）起重机安装好后，应调试各种安全装置和限位开关;（6）起重机行驶轨道不得有障碍或下沉现象。轨道面应水平，偏差不得超过3mm。直轨要平直，弯轨要符合弯道要求，轨道末端1m处必须设有止挡装置和限位器撞杆;

（7）工作前应检测各控制器的转动装置,如不符合要求,应及时修整;(8)起重机工作时必须严格按照额定重量起吊,不准斜拉重物;(9)得到信号后,司机方可操作.操作前必须按电铃,发信号;(10)起重机的安全装置必须完整,灵敏可靠(11)作业后,需要做到：

1、不得将重物悬挂在空中；

2、起重杆转到顺风方向；

3、将每个控制开关放至零位,并切断电源开关；

4、如有八级以上警报,应另拉缆风绳与地面固定.为保证高层建筑施工效率，应该合理地选用、配备垂直运输设备。塔式起重机能够完成施工原材料、构配件，模板机具的垂直和水平运输，是高层建筑施工必不可少的设备。第二节施工外用电梯施工电梯又称人货两用电梯,是高层施工设备中惟一可运送人员上下的垂直运输设备。如果不采用施工电梯，高层建筑施工中的净工作时间损失可达30%左右。可以说施工电梯是高层建筑提高生产率的关键设备之一。第二节施工外用电梯一、施工电梯分类、性能及架设高度二、齿轮齿条驱动式施工电梯三、绳轮驱动施工电梯四、安装与拆卸五、施工电梯的应用一、施工电梯分类、性能及架设高度1、分类1）按传动型式分齿轮齿条式、绳轮式、混合式2）按承重能力分

1000Kg（11~12人）、2000Kg（24人）2、施工电梯型号表示：类组代号—S:施工升降机型号代号—C：齿轮齿条式S：钢丝绳式H:混合式特性代号—D：有配重（无配重省略）主要参数代号—额定载重量×10Kg

变型更新代号—用A、B、C….表示比如:型号----SCD100

齿轮齿条式，有配重，额定载重量1000Kg二、齿轮齿条驱动式施工电梯齿轮：安装在吊厢框架上齿条：安装在塔架立杆上按吊厢数量可分为单吊厢式和双吊厢式。每个吊厢可配用平衡重，也可以不配平衡重。齿轮齿条电梯有可靠的安全装置，自升接高，安装快捷，与建筑物拉结，稳定性好。提升速度：一般≥40米/分，最大达90米/分架设高度：一般100~200米，最大300米齿轮齿条驱动式施工电梯的主要特点：采用方形断面焊接格桁结构塔架，刚度好；为了检查维修保养方便，将电机、减速机、驱动齿轮、控制柜等装设在吊厢内。国产外用施工电梯最大升运高度可达220米，适于建造25层特别是30层以上的高层建筑。三、绳轮驱动施工电梯常称为施工升降机施工升降机是采用三角断面钢管桁结构立柱，单吊厢，无平衡重，结构比较轻巧，能自升接高，构造比较简单，用钢量少，造价仅为齿轮齿条施工电梯的2/5，附着装置费用也比较省，适用建造20层以下的高层建造使用。施工升降机安全装置：限速，机电联锁提升速度：一般≤40米/分架设高度：一般100米以下四、安装与拆卸1、基础准备混凝土基础，预埋地脚螺栓或者预留孔，预留孔用高强度等级混凝土浇筑2、安装顺序装底笼与两个标准节（h=1508mm）装梯笼接标准节随附墙支撑配重3、直度控制A两个标准节允许偏差2mmB任何高度上允许偏差10mm4、安装注意事项

A地基预埋件必须牢固可靠

B确保导轨架垂直度

C齿轮与齿条间的齿顶间隙21~24mmD站台应具有足够的承受力，两边设护拦5、使用注意事项A电梯司机凭证上岗，身体健康B严禁超载偏重C班前制动检查—方法：满载起动1m高度停止2分钟无下滑。D保养润滑，并定期检查E对于梯笼，严禁人货混装6、禁止使用十种情况1）控制原件失灵，控制系统不全；2）导轨架与导轨连接松动3）视野差（雾、雨、雪）4）齿轮齿条齿合不正常5）钢丝绳卡不牢或者生锈断裂6）限速、手动刹车失灵7）风速大于六级（12m/s）8）导轨架偏差（垂直度）9）减速器声音不正常10）齿轮与齿条摩擦量大，齿厚摩擦量＞1.0mm，导轨架管壁厚，摩擦过大。五、施工电梯的应用施工电梯主要用于运送人员上下楼层，运送人员所用的时间占运营时间的60%~70%，运货仅占30%~40%。统计资料：10层每名工人上下楼所用时间为30分钟，每增加一层需增5分钟，表明施工人员沿楼梯进出施工部位所耗用的上、下班时间，随楼层增高而聚居增加。提高施工电梯工作效率，关键是提高运人效率，措施：1、底层不停

2、高层间歇停（采用两层一停、三层一停）3、一台施工电梯的服务楼层面积约为600平方米。注意：施工电梯使用时要注意夜间照明及与结构的连接。第三节泵送混凝土施工机械在高层建筑的混凝土结构中，混凝土的运输量非常大，在施工中正确的选择混凝土运输机械是相当重要。在高层建筑混凝土中，传统的方式是塔机加吊斗，但随着浇筑量与高度的增加，用吊斗浇筑混凝土的缺陷明显暴露出来。案例1、衡阳市华新开发区电力8栋三楼混凝土吊斗实测10个吊斗用时49分52秒，每个吊斗平均时间近5分钟，每小时12*0.5=6m3案例220世纪60年代中期，南京大桥桥墩封底，一次浇注3000m3混凝土，耗时72小时，每小时浇筑42m3；80年代宝山钢铁厂电厂7000m3基础，采用混凝土输送泵，用时28小时，每小时浇筑250m3目前混凝土输送机械有：混凝土搅拌运输车、混凝土泵、混凝土泵车一、混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车具有搅拌、运输双重功能的车辆。简称为搅拌车。1、混凝土搅拌运输车分类：1）按汽车底盘结构形式分：普通汽车底盘、专用汽车底盘2）按搅拌筒驱动力分：汽车发动机引出动力、单独设发动机供给动力3）按搅拌车传动形式分：机械式、液压式4）搅拌筒容积分8.9~10.5m3,8.9m3的搅拌筒可装拌合料6m3,

10.5m3的搅拌筒可装拌合料7m35）运输车搅拌与转动分：正转拌料、反转拌料2、混凝土搅拌运输送车使用注意事项二、混凝土泵1、混凝土泵分类按移动方式不同分：固定泵、拖式泵、混凝土泵车按挤推力不同分：机械推压、水压隔膜、液压2、混凝土泵的工作原理两个混凝土缸并列布置，两个油缸驱动，通过转化阀，交替吸入或推出混凝土，使混凝土连续输送出去。混凝土泵分配阀是核心机构，是最容易损坏的部件，分为闸板阀、S阀、C阀。3、混凝土泵型号与性能

NBT100A1813RSNBT—拖式混凝土泵

100—最大理论输出量100m3/hA—设计序列

18—主油缸行程1800mm13—泵出口压力13MPaR—原动机类型：

R内燃机，无R为电动机S—换向阀形式：S管阀Z闸板阀4、混凝土泵实际平均输出量

Q1=Qimax×α1×n

其中：α1为配管条件系数取0.8~0.9n作业效率取0.5~0.75、混凝土搅拌运输车台数的确定当混凝土泵连续作业时，每台混凝土泵需配备的运输车数量：N1=Q1/60V1×[60L1/S0+T1]N1—运输车的台数

Q1—每台混凝土泵实际平均输出量（m3/h）

V1—每台混凝土搅拌车容量（m3）

L1—搅拌车往返距离（Km）

S0—混凝土搅拌车平均行驶速度（km/h）

T1—混凝土搅拌车总计停歇时间（min）6、泵送混凝土运送延续时间1）未掺外加剂混凝土出机温度25~300C,运输延续时间50~60分钟混凝土出机温度5~250C,运输延续时间60~90分钟

2）掺外加剂A混凝土强度≤30

温度≤250C运输延续时间120分钟温度＞250C运输延续时间90分钟B混凝土强度＞30温度≤250C运输延续时间90分钟温度＞250C运输延续时间60分钟7、混凝土泵的布置要求1）场地应该平整，坚实，满足重车行走条件；2）尽量靠近浇筑地点，并满足混凝土搅拌车供料；3）多台泵车或者混凝土泵工作时，应该同时完成，不留施工缝。4）泵车或混凝土泵停放，应满足混凝土搅拌输送车供料5）应靠近水源，便于清洗混凝土泵或泵车；6）在作业范围内，不得有障碍物；7）混凝土泵转移运输时，注意安全要求。8、混凝土泵的故障及处理大致可以分为四个方面的故障1）堵管2）液压系统故障3）摆阀故障4）混凝土缸或活塞头磨损1）堵管产生原因：最容易产生堵管的是S形阀，如果前一次使用后，未能进行彻底清洗，第二次工作时，天气过热或中间停顿时间过长，在残留的混凝土处将逐渐加厚，最终造成堵管。解决方法：找准部位，先将料斗内的混凝土排出，击打S形阀下部和两侧，使干结混凝土破碎脱落。2）液压系统故障产生的原因：A液压泵在高负荷下工作，磨损大；B油温过高造成油温过高的原因：液压箱油量不足、冷却器回路堵塞，风扇停转，散热片积尘、液压回路零件损坏，液压系统内泄漏过大。解决方法：采用外循环水降温，保证液压油清洁或提高过滤器精度。3）摆阀故障产生的原因：A料斗与摆动杆的支承密封磨损，增加了阻力，使S阀不能转动或转动不能到位；B由于缺油磨损直接咬死、根本无法转动。解决的方法：经常添加润滑剂4）混凝土缸或活塞头磨损产生的原因：随着工作时间加长，活塞头逐渐磨损。当磨损到一定程度后，活塞向前推进时，部分混凝土沙浆就会停留在混凝土缸中，造成混凝土缸与活塞头磨损。解决的方法：每排送3~5万m3混凝土后，应更换混凝土缸三、混凝土泵车1、工作原理：将混凝土泵安装在汽车底盘上，利用柴油发动机的动力，通过动力分动箱将动力传给液压泵，然后带动混凝土泵进行工作。混凝土通过布料杆，可送到一定高程和一定的距离。

2、混凝土泵车型号HBC80A1816RSHBC—混凝土车载泵

80—最大理论输出量80m3/hA—设计序列

18—主油缸行程1800mm16—泵出口压力16MPaR—内燃机

S—换向阀形式第四节脚手架

脚手架是建筑施工中的重要施工工具，长期以来，我国从竹木脚手架和钢管脚手架并转变为以钢管脚手架为主，并出现包括扣件式、门架式、碗扣式等的多种新型脚手架；脚手架的功能多样化，脚手架的搭设、安装和设计计算也逐步趋向规范化。脚手架的分类：1）按照施工中的用处分为：结构工程脚手架、装修工程脚手架2）按使用的位置分：外脚手架、内脚手架3）按构造形式分：扣件式钢管脚手架、挂脚手架、吊篮脚手架、满堂红脚手架、碗扣式脚手架

一、扣件式钢管脚手架

1、脚手架材料要求钢管、扣件、底座、脚手板等钢管：作为立杆、大横杆、小横杆、剪力撑钢管为φ48×3.5或者φ51×3，无开裂或严重锈蚀。长度为4~6.5米，小横杆长度为1.8~2.2米。扣件：不得有裂纹、气孔、砂眼等影响使用性能的缺陷。底座：底座底板不小于150×150×8

脚手板：厚度>50mm,宽度>200mm，重量>20Kg.

2、扣件式脚手架的优缺点

优点：搭设简便、搬运方便、通用性强；使用量最多，占脚手架使用总数的70%左右。

缺点：安全性能差，工效底，搭设高度有限，适于一类高层建筑使用。最大搭设高度为33米，不能满足高层建筑施工的需要。由于扣件式脚手架在高度上受到了限制，不能满足高层建筑施工的发展需要。近几年研发出了门式脚手架、碗扣式脚手架，并推广应用，取得较好的效果。为了满足高层建筑施工的需要，整体爬架和悬挑式脚手架也得到了发展，并取得了很好的经济效果。二、门式钢管脚手架特点：具有装拆简单、承载性好、使用安全可靠等。一般高为1700~1950mm,宽为914~1219mm,搭设高度为25米，最高不超过45米。垂直和水平方向每隔4~6米设一个扣墙管与外墙连接，门式架超过10层应加设辅助支承。使用要求1）组装前的准备工作：组装门架之前，场地必须平整，立框的底部要安装底座，基础有高差时，应使用可调底座。对运到现场的门架构件应该进行检查，组装前还必须做好施工设计。2）组装方法和要求立框组装要保持垂直，相邻立框保持平行，立框两侧要设置斜撑。在最上层和每隔三层以内立框必须设置横框，立框之间的高度应该用连接管进行连接。3）使用要求在允许荷载内使用，如果增加施工荷载时，必须先进行核算，保证使用安全。另外每隔30米应安装避雷针。在脚手板上放预制构件或设备时，必须铺设垫木，以免荷载集中，压坏脚手板。4）拆除和维护管理要求拆除门式脚手架时，用滑轮或者绳索吊放，严禁向下摔落。拆除的部件应及时清理，如有变形应及时修补，使各部件保持完好。拆除的部件应分类堆放。三、碗扣式