垂直运输设施是指供垂直运送材料和施工人员上下的机械设备和设施。在砌筑工程中,不仅要运输大量的砖(或砌块)、砂浆,而且要运输脚手架、脚手板和各种预制构件;不仅有垂直运输,而且有地面和楼面的水平运输。其中,垂直运输是影响砌筑工程施工速度的重要因素。
目前,砌筑工程采用的垂直运输设施有井架、龙门架、塔式起重机和建筑施工电梯等。本节主要介绍塔式起重机和建筑施工电梯。
塔式起重机的起重臂安装在塔身顶部且可作 360°回转。它具有较高的起重高度、工作幅度和起重能力,速度快、生产效率高,且机械运转安全可靠,使用和装拆方便,因此被广泛地用于多层和高层的工业与民用建筑的结构安装。塔式起重机按起重能力可分为轻型塔式起重机,起重量为0.5~3 t,一般用于6 层以下的民用建筑施工;中型塔式起重机,起重量为 3~15 t,适用于一般工业建筑与民用建筑施工;重型塔式起重机,起重量为 20~40 t,一般用于重工业厂房的施工和高炉等设备的吊装。
塔式起重机的布置应保证其起重高度与起重量满足工程的需求,同时起重臂的工作范围应尽可能地覆盖整个建筑,以使材料运输切实到位。此外,主材料的堆放、搅拌站的出料口等均应尽可能布置在起重机工作半径之内。
塔式起重机一般分为固定式、附着式、行走式、爬升式等,如图3.15 所示。
图3.15 各种类型的塔式起重机
塔式起重机的选用要综合考虑建筑物的高度、结构类型,构件的尺寸和质量,施工进度,施工流水段的划分和工程量,现场的平面布置和周围环境条件等各种情况。同时,要兼顾装、拆塔式起重机的场地和建筑结构满足塔架锚固、爬升的要求。
选用塔式起重机时,应注意以下事项:
①确定塔式起重机形式及高度时,应考虑塔身锚固点与建筑物相对应的位置以及塔式起重机平衡臂是否影响臂架的正常回转等问题。
②在多台塔式起重机作业条件下,应处理好相邻塔式起重机塔身高度差,以防止两塔碰撞,应使彼此工作互不干扰。
③考虑塔式起重机如何安装时,应考虑塔式起重机的顶升、接高、锚固以及完工后的落塔、拆运等,如起重臂和平衡臂是否落在建筑物上、辅机停车位置及作业条件、场内运输道路有无阻碍等。
④安装塔式起重机时,应保证顶升套架的安装位置(即塔架引进平台或引进轨道应与臂架同向)及锚固环的安装位置正确无误。
⑤应注意外脚手架与挑出建筑物的距离,以免与塔式起重机转台尾部回转时发生碰撞。
施工电梯又称外用施工电梯,是一种安装于建筑物外部,供施工人员和建筑材料垂直提升的机械。采用施工电梯运送施工人员上下楼层,可节省工时,减轻工人体力消耗,提高劳动生产率。因此,施工电梯被认为是高层建筑施工不可缺少的关键设备之一。
施工电梯一般分为齿轮齿条驱动电梯和绳轮驱动电梯两类。
(1)齿轮齿条驱动施工电梯
齿轮齿条驱动施工电梯由塔架(又称立柱),包括基础节、标准节、塔顶天轮架节、吊厢、地面停机站、驱动机组、安全装置、电控柜站、门机电联锁盒、电缆、电缆筒、平衡重、安装小吊杆等组成,如图3.16 所示。
图3.16 齿轮齿条驱动施工电梯
1—外笼;2—导轨架;3—对重;4—吊笼;5—电缆导向装置;6—锥鼓限速器;
7—传动系统;8—吊杆;9—天轮
塔架由钢管焊接格构式矩形断面标准节组成,标准节之间采用套柱螺栓连接。其特点是:刚度好,安装迅速;电机、减速机、驱动齿轮、控制柜等均装设在厢内,检查、维修、保养方便;采用高效能的锥鼓式限速装置,当厢下降速度超过 0.65 m/s时,厢会自动制动,从而保证不发生坠落事故;可与建筑物拉结,并随建筑物施工进度而自升接高,升运高度可达 100~150 m。
齿轮齿条驱动施工电梯按厢数量分为单厢式和双厢式,厢尺寸一般为 3 m×1.3 m×2.7 m。按承载能力分为两级:一级载重量为 1 000 kg或乘员 11~12 人,另一级载重量为 2 000 kg或乘员 24 人。
(2)绳轮驱动施工电梯
绳轮驱动施工电梯是近年来开发的新产品,由三角形断面钢管塔架、底座、单吊厢、卷扬机、绳轮系统及安全装置等组成,如图3.17 所示。其特点是结构轻巧,构造简单,用钢量少,造价低,能自升接高。吊厢平面尺寸为 2.5 m×1.3 m,可载货 1 000 kg或乘员 8~10 人。
图3.17 绳轮驱动施工电梯
1—盛线筒;2—底架;3—减震器;4—电气箱;5—卷扬机;6—引线器;7—电缆;8—安全机构;9—限速机构;10—工作笼;11—驾驶室;12—围栏;13—立柱;14—连接螺栓;15—柱顶
高层建筑外用施工电梯的机型应根据建筑体型、建筑面积、运输总重、工期要求、工程造价等选择。从节约机械费用出发,20 层以下的高层建筑宜使用绳轮驱动施工电梯;25 层特别是 30 层以上的高层建筑,应选用齿轮齿条驱动施工电梯。根据施工经验,一台单吊厢式齿轮齿条驱动施工电梯的服务面积为 20 000~40 000 m 2 。参考此数据,高层建筑配置施工电梯应尽可能选用双吊厢式。