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垂直运输设施解析
垂直运输设施
垂直运输设施为在建筑施工中担负垂直运(输)送材
料设备和人员上下的机械设备和设施,它是施工技术措施
中不可缺的重要环节。
随着高层、超高层建筑、高耸工程
以信超深地下工程的飞速发展,对策划直运输设施的要求
也相应提高,垂直运输技术已成为建筑施工中的重要技术
领域之一。
垂直运输设施的分类
由于凡具有垂直(竖向)提升(或降落)物料、设备
和人员功设备(施)均可用于垂直运输作业,种类较多,
可大致分以下五大类:
1、塔式起重机
塔式起重机具的提升、回转、水平输送(通过滑轮车
移动和臂杆仰俯)等,不仅是重要的吊装设备,而且也是
重要的垂直运输设备,用其重工和水平吊运长、大、重的
物料仍为其他垂直运输设备(施)所不及。
2、施工电梯
多数施工电梯为人货两用,少数为仅供货用。
电梯按
其驱动方式可分为齿条驱动和绳轮驱动两种;齿条驱动电
梯又有单吊箱(笼)式和双吊箱(笼)式两种,并装有可
靠的限速装置,适于 20 层以上建筑工程使用;绳轮驱动电
梯为单吊箱(笼),无限速装置,轻巧便宜,适于 20 层以
下建筑工程使用。
3、物料提升架
物料提升架包括井式提升架(简称“井架”)、龙门式
提升架(简称“龙门架”)、塔式提升架(简称“塔架”)和
独杆升降台等,它们的共同特点为:
⑴提升采用卷场,卷场机设于架体外;
⑵安全设备一般只有防冒顶、防坐冲和停层保险装置,
因而只允许用于物料提升,不得载运人员。
⑶用于 10 层以下时,多采用缆风固定;用于超过 10
层的高层建筑施工时,必须采取附墙方式固定,成为无缆
风高层物料提升架,并可在顶部设夜压顶升构造,实现井
架或塔架标准节的自升接高。
塔架是一种采用类似塔式起重机的塔身和附墙构造、
两侧悬挂吊笼和混凝土斗的、可自升的物料提升架。
此外,还有一种用于因囱等高耸构筑物施工的、随作
业平台升高的井架式物料提升机,同时供人员上下使用,
在安全设施方面需相应加强,例如增加限速装置和断绳保
护等,以确保人员上下的安全。
4、混凝土泵
它是水平和垂直输送混凝土的专用设备,用于超高层
建筑工程时则更显出它的优越性。
混凝土泵按工作方式分
为固定式和移动式两种;按泵的工作原理则分为挤压式和
柱塞式两种。
目前我国已使用混凝土泵施工高度超过 300m
的电视塔。
5、采用葫芦式起重机或其他小型起重机具的物料提升
设施
这类物料提升设施由小型(一般起重量在 1.0t 以内)
起重机具如电动葫芦、倒链、滑轮、小型卷扬机等与相应
的提升架、悬挂架等构成,形成墙头吊、悬臂吊、摇头把
杆吊、台灵架等。
常用于多层建筑施工或作为辅助垂直运
输设施。
垂直运输设施的设置要求
1、垂直运输设施的一般设置要求
⑴覆盖面和供应面
塔吊的覆盖面是指以塔吊的起重幅度度为半径的圆形
吊运覆盖面积;垂直运输设施的供应面是指借助于水平运
输手段(手推车等)所能达到的供应范围。
其水平运输距
离一般不宜超过 80m。
建筑工程的全部的作业面应处于垂
直运输设施的覆盖面和供应面的范围之内。
⑵供应能力
塔吊的供应能力等于吊次乘以吊量(每次吊运材料的
体积、重量或件数);其他垂直运输设施的供应能力等于运
次乘以运量,运次应取垂直运输和与其配合的水平运输机
具中的低值。
另外,还需乘以一个数值为 0.5~0.75 的折减
系数,以考虑由于难以避免的因素对供应能力的影响(如
机械设备故障和人为的耽搁等)。
⑶提升高度
设备的提升高度能力应比实际需要的升运高度高出不
少于 3m,以确保安全。
⑷水平运输手段
在考虑垂直运输设施时,必须同时考虑与其配合的水
平运输手段。
当使用塔式起重机作垂直和水平运输时,要解决好料
笼和料斗等材料容器的问题。
由于外脚手架(包括桥式脚
手架和吊篮)承受集中荷载的能力有限,因此一般不使用
塔吊直接向外脚手架供料;当必须用其供料时,则需视具
体条件分别采取以下措施:
1)在脚手轲外增设受料台,受
料台则悬挂在结构上(准备 2~3 层用量,用塔吊安装);
2)使用组联小容器,整体起吊,分别卸至各作业地点;
3)在脚手架上设置小受料斗(需加设适当的拉撑),将砂
浆分别卸注于小料斗中。
当使用其他垂直运输设施时,一般用手推车(单轮车、
双轮车和各种专用手堆车)作业水平运输。
其运载量取决
于可同时装入几部车子以及单位时间内的提升次数。
⑸装设条件
垂直设施装设的位置应具有相适应的装设条件,如具
有可靠的基础、与结构拉结和水平运输通道条件等。
⑹设备效能的发挥
必须同时考虑满足施工需要和充分发挥设备效能的问
题。
当各施工阶段的垂直运输相差悬殊时,应分阶段设置
和调整垂直运输设备,及时拆除已不需要的设备。
⑺设备的充分利用问题
充分利用现有设备,必要时添置或加工新的设备。
在
添置或加工新的设置时应考虑今后利用的前景。
一次使用
的设备应考虑在用毕以后可拆改它用。
⑻安全保障
安全保障是使用垂直运输设施中的首要问题,必须按
以下方面严格作好:
1)首次试制加工的垂直运输设备,需经过严格的荷载
和安全装置性能试验,确保达到设计要求(包括安全要求)
后才能投入使用。
2)设备应装设在可靠的基础和轨道上。
基础应具有足
够的承载力和稳定性,并设有良好的排水措施。
3)设备在使用以前必须进行全面的检查和维修保养,
确保设备完好。
未经检修保养的设备不能使用。
4)严格遵照设备的安装程序和规定进行设备的安装
(搭设)和接高工作。
初次使用的设备,工程条件不能完
全符合安装要求的,以及在较为复杂和困难的条件下,应
制定详细的安装措施,并按措施的规定进行安装。
5)确保架设过程中的安全,注意事项为:
①高空作业
人员必须佩戴安全带;②按规定及时设置临时支撑、缆绳
或附墙拉结装置;③在统一指挥下作业;④在安装区域内
停止进行有碍确保架设安全的其他作业。
6)设备安装完毕后,应全面检查安装(搭设)的质量
是否符合要求,并及时解决存在的问题。
随后进行空载和
负载试运行,判断试运行情况是否正常,吊索、吊具、吊
盘、安全保险以及刹车装置等是否可靠。
都无问题时才能
交付使用。
7)进出料口之间的安全设施:
垂直运输设施的出料口
与建筑结构的进料口之间,根据其距离的大小设置铺板或
栈板通道,通道两侧设护栏。
建筑物入料口设栏杆门。
小
车通过之后应及时关上。
8)设备应由专门的人员操纵和管理。
严禁违章作业和
超载使用。
设备出现故障或运转不正常时应立即停止使用。
并及时予以解决。
9)位于机外的卷场机应设置安全作业棚。
操作人员的
视线不得受到遮挡。
当作业层较高,观测和对话困难时,
应采取可靠的解决方法,如增加卷扬定位装置、对讲设备
或多级联络办法等。
10)作业区域内的高压线一般应予拆除或改线,不能
拆除时,应与其保持安全作业距离。
11)使用完毕,按规定程序和要求进行拆除工作。
2、高层建筑垂直运输设施的合理配套
在高层、超高层建筑施工中,合理配套是解决垂直运
输设施时应当充分注意的问题。
一般情况下,建筑高度超过 15 层或 40m 时,应设施工
电梯以解决施工人员的上下问题,同时,施工电梯又可承
担相当数量的施工材料的垂直运输任务。
但大宗的、集中
使用性强的材料,如钢筋、模板、混凝土等,特别是混凝
土的用量最大和使用最集中,能否保证及时地输送上去,
直接影响到工程的进度和质量要求。
因此,必须解决好垂
直运输设施的合理配套设置问题。
在选择配套方案时,应多从以下方面进行比较:
⑴短期集中性供应和长期经常性供应的要求,从专供、
联人供和分时段供的三种方式的比较中选定。
所谓联分共
方式,即“联供以满足集中性供应要求,分供以满足流水
性供应要求”;
⑵使设备的利用率和生产率达到较高值,使利用成本
达到较低值;
⑶在充分利用企业已有设备、租用设备或购进先进的
设备方面作出正确的氛抉择。
在抉择时,一要可靠,二要
先进,三要适应日后发展。
在技术要求高的超高层建筑施
工中,选用、引进先进的设备是十分必要的,因为企业利
用这些现代化设备不但可以出色地完成施工任务,而且也
使企业的技术水平获得显著地提高与发展。
井字架和龙门架
扣件式钢管井架
井式垂直运输架,通称井架或井字架,是施工中最常
用的、也是最为简便的垂直运输设施。
它的稳定性好、运
输量大,除用型金刚或钢管加工的定型井架之外、还可采
用许多种脚手架材料搭设起来,而且可以搭设较高的高度
(达 50m 以上)。
一般的井架多为单孔井架,但也可构成两孔或多孔井
架。
井架内设吊盘(也可在吊盘下加设混凝土料斗);两孔
或三孔井架可以分别设置吊盘或料斗,以满足同时运输多
种材料的需要。
井架上可视需要设置拔杆,其起重量一般为 0.5~1.5t,
回转半径可达 10m。
在使用井架中应特别注意以下两个方面:
确保井架的
承载性能和结构稳定性;确保料盘或料斗升降的安全。
随着高层和超高层建筑的发展、搭设高度超过 100m 的
附着式高层井架应运而生,已越来越多的得到应用并已取
得很好的效果。
1、30m 以下井架
30m 以内扣件式钢管井架有八柱、六柱和四柱三种,
其主要杆件和用料要求与扣件式钢管脚手架基本相同。
2、30m 以上井架
30m 以上扣件式钢管井架应采用四角和天轮梁下双杆
的 12 柱(50m 以下)或 16 柱结构(50m 以上),平面尺寸
为宽 2.0~2.4m,长 3.6~4.0m,起重量 1000kg。
搭设高层井架的注意事项为:
⑴专为屋面和装修工程使用的井架,可在主体结构完
成以后一次搭起,架高应超过屋面不少于 5.5m。
在主体结
构施工阶段使用的井架要分段搭设。
第一层高度不超过
30m。
按低层井架的要求设置缆风。
随着结构主体的升高,
每隔 1~2 层(不超过 6m)设一道附墙拉结,并可将靠里侧
的缆风随后拆除,在主体结构升至与井架相差 6m 以内时,
可以继续连接上一段井架,并把天轮梁翻到新接的井架段
的顶端。
⑵当井架宽度方向平行于墙面时,采用简单拉结,或
加强拉结;当井架宽度方向垂直于墙面时,采用展宽拉结;
⑶脚手架的悬空长度(位于拉结点之上)不得大于
10m;
⑷在未经可靠设计复核情况下,不宜在高层井加之上
加设拨杆或其他附加装置;
⑸进楼栈桥的立杆不得利用井架的立杆,应分开架设,
缩小间距并采用双杆搭设。
每层栈桥与井架之间应用不承
受垂直力的横杆进行拉结。
栈桥架的铺板层应根据设计荷
载加以限制;需要每层都铺板时,应采用重量轻的脚手板;
⑹井架的侧面除进出料口外,均应自下而上连续设置
剪刀撑;
⑺支撑天轮梁的横杆应采用双杆,与井架中立柱采用
双扣件连接,并加设斜支杆与井架角柱相连。
型钢井架和无缆风高层井架
1、普通型钢井架
型钢井架由立柱、平撑、斜撑等杆件组成。
在房屋建
筑中一般都采用单孔四柱角钢井架,有两种构造方法:
一
种是用单根角钢由螺栓连接而成,通常是把连接板焊在立
柱上,仅平撑、斜撑和立柱的连接以及立柱的接高用螺栓
连接。
在杆件重、井架大的情况下多采用这种方法;另一
种方法是在工厂组焊成一定长度的节段,然后运至工地安
装,一般轻型小井架多采用这种方法。
2、无缆风高层井架
无缆风高层,井架截面为 2m×2m,其主肢选用└
75×8 角钢、交叉和水平缀板采用└50×5 角钢,水平缀板
间距为 1.5m。
井架内装的自翻提料斗,配置 3t 快速卷扬机
提升,升速达 40m/min,斗容为 0.5m3,每台班可运输
40~60 m3。
井架的主肢上装有 9m 长吊杆,一个台班可提升
60 次,用于吊运钢筋和模板。
井架基础采用现浇钢筋混凝
土箱型结构,箱体内有 1.6m×1.5m×1.5m 空间,以适应料
斗装料的需要。
井架附墙,逐步接高,架设高度可达
100m,上部的自由高度限定 12m。
施工实践表明,采用无
缆风高层井架加悬臂杆吊进行 60m 以下现浇结构工程是比
较经济的。
采用自升技术、架设高、升速快和能力强的液压自升
式高速井架亦已面世。
其井架体由立柱、横杆和斜杆组成,
套架上装有导向轮,以立柱内角面为导向轨。
套架上有天
滑轮总成、把杆;下有液压顶升系统。
安装标准节时,液
压活塞向上顶起,用把杆将地面拼装好的标准节吊至建筑
物顶面,再用把杆进行安装。
安装至现定高度后固定与内
套架相连的封顶槽钢。
结构合理、整体稳定性好。
龙门架
龙门架是由二根立杆及天轮梁(横梁)构成的门式架。
在龙门架上装设滑轮(天轮及地轮)、导轨、吊盘(上料平
台)、安全装置以及起重索、缆风绳等即构成一个完整的垂
直运输体系。
近年来为适应高层建筑施工的需要,采用附着方式的
龙门架技术得到较快发展;
吊盘安全装置
井架和龙门架的吊盘应有可靠的安全装置,以防止吊
盘在运行中和停车装、卸料时发生附落等严重事故。
1、吊盘停车安全装置
吊盘停车安全装置是防止吊盘在装、卸料时卷扬机机
动失灵而产生跌落事故的一种装置,有安全支杠和安全挂
钩两种形式。
安全挂钩需要人工操作,使用比较麻烦,目
前很少使用,普遍使用的是安全支杠装置。
安全支杠装置是由安全杠和安全卡两部分组成。
各地
加工时,工作原理虽同,但个体构造上有各种不同的作法,
特别是安全卡的构造有多种形式,现介绍几种如下:
⑴用活动三角架作安全卡的安全支杠装置
这种装置的安全杠为两根钢管,设置在吊盘底部,两
根安全杠之间系以拉伸弹簧,使两杠间的距离可在一定范
围内变动。
安全卡由活动铁三角构成,装在井架或龙门架
的卸料平台部位。
为了安装和拆卸的方便,通常把安全卡做成两个半部,
安装使用时用螺栓紧固在一起。
但紧固螺栓要有足够的强
度和数量,否则会因冲击剪断。
同时安全卡要尽可能固定
在井架或龙门架的立杆节点上,保持不松动、不摇摆。
⑵用耳形铁肩作安全卡的安全支杠装置
这种安全装置是用角钢作成安全杠滑道,在角钢上焊
有耳形铁肩,以搁置吊盘上升到卸料平台时的安全杠。
这种安全装置与垂直运输架的连接一般采用螺栓,也
可在角钢滑道上焊短钢管,用扣件与钢管井架或龙门架的
杆件固定。
施工升降机(建筑施工电梯)
施工升降机(亦称:
建筑施工电梯、外用电梯)是高
层建筑施工中主要的垂直运输设备。
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
外施工升降机的最高提升高度 645m)。
施工升降机的分类、性能和架设高度
施工升降机按其传动型式分为:
齿轮齿条式、钢丝绳
式和混合式三种。
目前,我国各施工升降机厂家以生产 SC 系列居多,SS
系列和 SH 系列较少。
但多数产品的架设高度在 150m 以内。
施工升降机的架设高度取决于导轨架自重和偏心荷载、
风荷载等不利工况所产生的高应力区的情况。
一项有关这
方面的研究成果,使得在不加大标准节杆件截面的情况下,
通过采取新结构,即将底部标准节齿条加长,支于基础上,
限制齿条节点的位移,以此设计制作了最大节齿条加长,
支于基础上,限制齿条节点的位移,以此设计制作了最大
架设高度已达 325m 的 SC40 型超高升降机,并已在施工中
使用。
施工升降机的安全装置
1、限速制动装置
有重锤离心式摩擦捕捉器和双向离心摩擦锥鼓限速装
置两种。
前者在起作用时产生的动荷载较大,对电梯结构
和机构可能产生不利的影响。
双向离心摩擦锥鼓式限速装置的优点在于减少了中间
传力路线,在齿条上实现柔性直接制动,安全可靠性大,
冲击性小,且其制动行程也可以预调。
当梯笼超速 30%时,
其电器部分即自行切断主回路;超速 40%时,机械部分即
开始动作,在预测行程内实现制动。
可有效地防止上升时
“冒顶”和下降时出现“自由落体”坠落现象。
2、制动装置
除上述限速制动装置外,还有以下几种制动装置:
⑴限位装置:
由限位碰铁和限位开关构成。
设在梯架
顶部的为最高限位装置,可防止冒顶;设在楼层的为分层
停车限位装置,可实现准确停层。
⑵电机制动器:
有内抱制动器和外抱电磁制动器等。
⑶紧急制动器:
有手动楔块制动器和脚踏液压紧急刹
车等,在限速和传动机构都发生故事时,可紧急实现安全
制动。
3、断绳保护开关
梯笼在运行过程中因某种原因使钢丝绳断开或放松时,
该开关可立即控制梯笼停止运动。
4、塔形缓冲弹簧
装在基座下面,使梯笼降落时免受冲击,不致使乘员
受震。
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