任务3.3 垂直运输设施
3.3.1 垂直运输设施的设置要求
垂直运输设施为在建筑施工中垂直运（输）送材料、设备和供人员上下的机械设备或设施，是施工技术措施中不可缺少的重要环节。随着高层建筑、超高层建筑、高耸工程以及超深地下工程的飞速发展，对垂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之一。垂直运输设施可大致分为塔式起重机、施工电梯、物料提升架、混凝土泵、采用葫芦式起重机或其他小型起重机具的物料提升设施五大类，如图3.40所示。
3.3.2 高层建筑垂直运输设施配套方案
在选择高层建筑垂直运输设施配套方案时，应多从以下方面进行比较（表3-3）。
（1）按照短期集中性供应和长期经常性供应的要求，从专供、联分供和分时段供三种方式中选定。所谓联分供方式，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。
（2）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。
图3.40 垂直运输设施种类
表3-3 高层建筑垂直运输设施常用配套方案
3.3.3 吊篮
吊篮是一种能够替代传统脚手架，可减轻劳动强度，提高工作效率，并能够重复使用的新型高处作业设备。建筑吊篮的使用已经逐渐成为一种趋势，在高层及多层高建筑的外墙施工、幕墙安装、保温施工和维修清洗外墙等高处作业中得到广泛使用，同时可用于大型罐体、桥梁和大坝等工程的作业，如图3.41所示。
图3.41 吊篮
1.吊篮的分类
（1）按用途划分，可分为维修吊篮和装修吊篮。前者为篮长不大于4m、载重量不大于5kN的小型吊篮，一般为单层；后者的篮长可达8m左右，载重量为5～10kN，并有单层、双层、三层等多种形式，可满足装修施工的需要。
（2）按驱动形式划分，可分为手动、气动和电动三种。
（3）按提升方式划分，可分为卷扬式（又有提升机设于吊箱或悬挂机构之分）和爬升式（又有a式卷绳和s式卷绳之分）两种。
2.吊篮的基本工作规定
（1）吊篮的工作环境温度为-20～40℃。
（2）吊篮的制造应按有关标准及设计图样进行，质量不合格的产品不准使用。
（3）使用环境相对湿度不大于90%（25℃）。
（4）电源电压偏离额定值不大于±5%。
（5）工作处阵风风速不大于10.8m/s（相当于6级风力）。
3.吊篮的施工注意事项
（1）采用吊篮进行外装修作业时，一般应选用设备完善的吊篮产品。自行设计、制作的吊篮应达到标准要求，并有严格的审批制度。
（2）使用吊篮的工程应对屋面结构进行复核，确保工程结构的安全。
（3）发现吊篮工作不正常时，应及时停止作业，检查和消除隐患。严禁在“带病”吊篮上继续进行作业。
3.3.4 塔式起重机
塔式起重机具有提升、回转、水平输送（通过滑轮车移动和臂杆仰俯）等功能，不仅是重要的吊装设备，而且也是重要的垂直运输设备，其垂直和水平吊运长、大、重物料的能力仍为其他垂直运输设备（施）所不及。
1.塔式起重机的分类
按回转方式，可以分为上回转塔式起重机[图3.42（a）]和下回转塔式起重机[图3.42（b）]；按有无运行机构，可分为移动式塔式起重机[图3.42（c）]和固定式塔式起重机。下面主要介绍固定式塔式起重机。
2.固定式塔式起重机
固定式塔式起重机又分附着式塔式起重机和动臂式塔式起重机。附着式塔式起重机按起重量分类，可分为轻型塔式起重机、中型塔式起重机和重型塔式起重机；附着式塔式起重机按头部结构分类，可分为平头塔式起重机[图3.42（d）]和带塔帽的塔式起重机[图3.42（e）]。下面主要介绍平头塔式起重机和动臂式塔式起重机。
1）平头塔式起重机的主要特点及适用范围
（1）平头塔式起重机的主要特点。
①取消了塔顶和起重臂拉杆，安装方便、快捷、省时。
②由于起重臂更容易在空中拼装，降低了安装塔式起重机时对施工场地、安装设备的要求。
图3.42 塔式起重机的种类
（2）平头塔式起重机的适用范围。
由于起重臂可在空中拆卸，平头塔式起重机特别适合一些特殊工程的施工要求，如电力行业冷却塔、斜拉索大桥的施工，以及工地狭窄、地面不平的场所。
2）动臂式塔式起重机的特点及适用范围
（1）动臂式塔式起重机的变幅是起重臂通过变幅机构钢丝绳的收放，绕着铰点上下仰、俯来实现的，如图3.43所示。其基本特点如下。
图3.43 动臂式塔式起重机
①起重臂上仰时，起升高度相应增加，而不需要靠增加塔身标准节来实现。
②动臂式塔式起重机平衡臂（转台）的回转半径很短，起重臂上仰时，塔式起重机工作幅度随之减小，因此十分有利于塔式起重机灵活地避开空中的障碍物，减少施工工地塔式起重机群之间的相互干扰。
③起重臂变幅式塔式起重机的最大起重量比相同起重力矩的水平臂塔式起重机的最大起重量大，很适合那些一次起吊的重量比较大的施工。
④动臂式塔式起重机结构复杂，能耗高。
（2）动臂式塔式起重机的适用范围如下。
①主要用于工期要求紧、吊装量大的建筑施工。
②起重量大的水电、火电建设工程。
③某些国家和地区（如英国、美国加利福尼亚州、东南亚某些国家）对塔式起重机臂架和平衡臂进入施工区域以外的空间有严格的法律规定，这些国家和地区只能使用动臂变幅式塔式起重机。
3.3.5 井架和龙门架
1.井架
井式垂直运输架，简称井架或井字架，如图3.44所示，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，除用型钢或钢管加工成定型井架之外，还可采用许多种脚手架材料搭设，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，但也可设置两孔或多孔井架。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。
普通型钢井架由立柱、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，其有两种构造方法：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。
图3.44 井架的基本构造（单位：mm）
2.龙门架
龙门架是由两根立杆及天轮梁（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、起重索、缆风绳等，即构成一个完整的垂直运输体系。普通龙门架的基本构造形式如图3.45（a）所示。图3.45（b）所示为门式升降机的基本构造：单吊笼，前后均装翻板门并设开门自锁装置；平台架，为自升式，套在导轨立柱架的顶部，可沿导轨架垂直升降；摇头拔杆，装设在架顶，用手动葫芦控制套架升降，套架外设有操作平台；附壁撑，由直撑和斜撑构成，每隔15m设置；底座架，为整体结构。该机架设有断绳保护、吊笼平层定位保护、防钢丝绳假断保护、超高限位保护及吊笼操作传呼信号等系统。
图3.45 龙门架的基本构造
3.3.6 门式起重机
门式起重机简称龙门吊，其操作要求如下。
（1）门式起重机的负荷能力标牌。
①醒目易读且能够抵抗不良气候和腐蚀。
②固定在操作舱内易被操作员读到的位置。
（2）操作舱中应该准备干粉灭火器。
（3）起重机上有吊钩安全限位装置，且有报警设施。
门式起重机起吊前必须进行设备检查（图3.46），其检查要求如下。
（1）所有起重设备在每天使用前应由一个专业的检查人员进行检查。
（2）起重设备的维修、检测应由有资质的单位进行。
图3.46 门式起重机起吊前检查内容
3.3.7 施工升降机
1.施工升降机概述
施工升降机是一种采用齿轮齿条啮合方式或钢丝绳提升方式，使吊笼做垂直或倾斜运动，用以输送人员和物料的机械，如图3.47所示。
图3.47 施工升降机组成
2.施工升降机的分类
施工升降机按其传动形式，分为齿轮齿条式、钢丝绳式和混合式三种。
3.3.8 混凝土布料机
混凝土布料机是泵送混凝土的末端设备，其作用是将泵压来的混凝土通过管道送到要浇筑构件的模板内。
混凝土布料机可分为移动布料机、塔式布料机、电梯井内爬布料机、船用布料机等，如图3.48所示。
图3.48 混凝土布料机的种类
图3.48 混凝土布料机的种类（续）
1.移动布料机
（1）移动布料机的组成：分12m、15m、18m三种，由两部分回转架组成的合成运动就能覆盖所有布料半径范围的布料点。
（2）移动布料机的结构如图3.49所示。
（3）移动布料机的使用注意事项。
①按照布料杆出厂安装说明书安装布料杆。
②布料杆使用前，必须在起旋转作用的弯管处使用短钢丝绳固定在上主梁架上做保险，防止连接处断裂坠落伤人。
图3.49 移动布料机的结构
③杆的塔身（及四方柱）上部每个角绑一钢丝绳做缆风绳，缆风绳的末端安装一弯钩。布料机安装完毕后，将4根缆风绳的弯钩与施工层钢筋相连，但缆风绳不要太紧，应留出布料杆受力变形的距离。验收合格后，方可投入使用。
④安放布料杆及其配重，要求布料杆中间必须架空200～300mm，支脚下面铺垫枕木或木方，且支腿下对于模板支撑架应进行加固，检查布料杆杆身是否垂直；布料杆安放在架体上时要用架管将支腿压实，安装在楼地面上时可不用。
⑤安装布料杆配重。在布料杆上维护保养作业人员应系挂安全带。
2.塔式布料机
塔式布料机是专门为铁路制梁场、核电等工程施工设计生产的专用混凝土浇筑布料设备。
3.电梯井内爬布料机
电梯井内爬布料机为高层建筑混凝土施工的布料设备。布料机固定在电梯井内，配置自动爬升机构，利用液压油缸顶升，在电梯井内自动爬升，使布料机随着楼层的升高而升高，省时省力、效率高。
4.船用布料机
船用布料机是一种为港湾、码头等工程施工设计生产的专用布料设备。