垂直运输设施是指在建筑施工中担负垂直运输材料、设备、人员的机械设备和设施，它是施工技术措施中的重要环节。
目前，建筑施工中使用的垂直运输设施大致可分为塔式起重机、施工电梯、物料提升架、混凝土泵、小型物料提升设施五大类，总体情况见表9－3所示。
表9－3 垂直运输设施的总体情况
续表9－3
9.2.1 井架
井架又称井子架，是施工中最常用、最简便的垂直运输设施。它的稳定性好，运输量大，除可采用型钢或钢管加工而成的定型井架之外，还可以采用多种脚手架搭设，从而使井架的应用更加广泛和便捷（如图9－14、图9－15）。井架的搭设高度一般可达50m以上，目前附着式高层井架的搭设高度已经超过了100m。
1）井架的构造
一般井架多为单孔，也可以组装成两孔、三孔或多孔。单孔井架内设置吊盘或在吊盘下加设混凝土斗；两孔或三孔井架内可分设吊盘和料斗。井架上也根据需要设置扒杆，其起重量一般为0.5～1.5t，回转半径可达10 m。各种井架的搭设步骤和要求与一般脚手架相同。
2）吊盘
吊盘是指井架、龙门架装载材料、物品等用的各种吊盘。它主要由底盘、竖吊杆、斜拉杆、横梁、角撑等部分组成，底盘又由两根长向大梁、多根横向搁栅和底盘铺板构成。
图9－15 角钢井架构造图
1—立柱；2—平撑；3—斜撑；4—钢丝绳；5—缆风绳；6—天轮；7—导轨；8—吊盘；9—地轮；10—垫木；11—摇臂拔杆；12—滑轮组
3）吊盘停车安全装置
吊盘停车安全装置是防止吊盘在停车装卸料时卷扬机制动失灵而产生跌落，确保停车位置准确和避免装卸料时重心移动而使吊盘摇晃所设置的安全稳定装置，形式有自动安全支杠和人工安全挂钩两种。人工安全挂钩因使用麻烦，目前很少见。
4）吊盘钢丝绳断后的安全装置
这种安全装置是由550mm长的φ40mm×3.5mm的无缝钢管，内装220mm长的螺旋弹簧和φ32mm、长420mm的圆钢制成的可伸缩“舌头”，以及穿过螺旋弹簧与圆钢里头小环连接的细钢丝绳组成。无缝钢管固定在吊盘横梁的两端，细钢丝绳的另一端穿过导向滑轮与吊盘钢丝绳相连，其连接点距吊盘横梁有一段距离。该安全装置的原理是：当吊盘钢丝绳受力收紧时，细钢丝绳也将拉紧圆钢舌头并压缩弹簧，使圆钢舌头缩进无缝钢管内；当吊盘钢丝绳突然拉断时，细钢丝绳和吊盘钢丝绳会立即松掉，无缝钢管内的弹簧会迅速将圆钢舌头弹出，搁置在井架或龙门架的横杠上，制止吊盘继续往下跌落。
9.2.2 龙门架
龙门架是由两根立柱和横梁（天轮梁）构成的门式架。在龙门架上装设滑轮（天轮、地轮和导向轮）、导轨、吊盘、安全装置、起重的吊盘钢丝绳和缆风绳后，即可构成一套完整的垂直运输体系。普通龙门架的基本构造如图9－16所示。
1）龙门架的特点
构造简单，制作容易，用料少，装拆方便，因此广泛应用于中小型工程。但由于立杆的刚度和稳定性较差，一般架设高度不超过30m，适用于单层或多层建筑工程施工。
2）龙门架的分类
目前常用的普通龙门架，按其立杆的组成情况不同分为组合立杆龙门架、钢管龙门架和木龙门架3类。
3）龙门架的设置位置和要求
龙门架一般是单独设置。在有外脚手架的情况下，可设置在脚手架的外侧或转角部，其稳定靠拉设缆风绳解决；龙门架也可以设置在脚手架的中间，用拉杆将龙门架立杆与脚手架拉结结合起来，以便加强龙门架的稳定。但是在垂直墙面方向的外侧仍需要拉风绳拉结，靠墙侧设置附墙拉结件，与龙门架相接处的脚手架应像端头脚手架一样加设必要的剪刀撑加固。
4）龙门架的支立
（1）龙门架支立前的准备工作
先将龙门架在现场组装好，装好起重滑轮组、起重钢丝绳、缆风绳、缆风绳地锚等；用梢径不小于80mm的杉木杆对龙门架进行加固，增强立杆吊装时的刚度；支立好竖立龙门架用的扒杆和相应设施、起重机械等。所有准备工作完成后再进行一次全面细致的检查，确认安全可靠后进行竖立龙门架的试吊，然后再检查各种机构的工作状态及龙门架的加固状态，确认无异后才能正式起吊。
（2）龙门架的竖立方法和要求
采用独脚扒杆和缆风绳竖立龙门架的方法有旋转法和直角法两种；采用起重机械安装的方法也有整体安装法和分节安装法两种。
龙门架竖立起来后，应立即将龙门架的底角和缆风绳同时进行固定，木龙门架埋入土中的，其埋深不小于1.5m。龙门架高度在12m以下者，设置一道缆风绳；高度在12m以上者，每增高5～6m，应增设一道缆风绳；每道缆风绳不少于6根，与地面成45°夹角；缆风绳直径不小于8mm的I级钢筋。条件许可时，用杉杆和8号铁丝将每个楼层范围内的龙门架与建筑物连接牢固，以便增强龙门架的稳定性。
图9－16 龙门架基本构造图
1—立杆；2—导轨；3—缆风绳；4—天轮；5—吊盘停车安全装置；6—地轮；7—吊盘
9.2.3 小型起重设施
常用的小型起重设施主要有屋顶悬臂起重机和移动式胶轮轻便提料机。
（1）墙头吊
墙头吊采用独根钢管作立杆，长2.7m，顶端用钢板封口，并焊有钢筋拉环，下端焊有用钢板焊接而成的“∏”型卡墙底座，底座上焊有用短钢管制成的摇臂插座。摇臂采用钢管，下端通过销孔和钢销使其与插管相连，插管座在立杆底座上的插座上（见图9－17）。起重质量为0.25t。
图9－17 墙头吊
1—鹅头；2—拉环；3—摇臂；4—缆风绳；5—立杆；6—连接板；7—至卷扬机
图9－18 附着式提升机
1—夹具；2—套管；3—横杆；4—电动机；5—卷扬机；6—立杆；7—斜杆；8—顶紧丝杆；9—滑轮；10—吊钩
（2）附着式提升机
采用钢管作立杆、横杆、斜杆组装成三脚架，在其上安装小型电动机、卷扬机、滑轮组和吊钩后成为小型提升机，再用卡墙夹具和丝杆顶紧在墙体窗口处或用扣件固定在脚手架上，起重质量为0.15t（见图9－18）。
（3）屋顶悬臂起重机
屋顶悬臂起重机由悬臂机架、卷扬设备和吊桶等三部分组成，是一种搁置在屋顶上的小型起重设备，起重高度最大为25m（受小型卷扬机钢丝绳长度所限），起重质量为160～500kg，最大可达1 000kg（见图9－19）。
图9－19 屋顶悬臂起重机
1—悬臂机架；2—卷扬机；3—吊桶
9.2.4 施工升降机
施工升降机又称建筑施工电梯，它是高层建筑施工中主要的垂直运输设备，属于人货两用电梯。它附着在外墙或其他结构上，随建筑物升高，架设高度可达200m以上。
施工升降机按其传动型式，可分为齿轮齿条式、钢丝绳式和混合式3种。
外用施工升降机是由导轨（井架）、底笼（外笼）、梯笼、平衡箱以及动力、传动、安全和附墙装置等构成（见图9－20）。
施工升降机注意事项：
（1）电梯司机必须身体健康（无心脏病和高血压），并经培训合格，持证上岗，严禁非司机开车。
（2）司机必须熟悉电梯的结构、原理、性能、运行特点和操作规程。
图9－20 建筑施工电梯
1—吊笼；2—小吊杆；3—架设安装杆；4—平衡箱；5—导轨架；6—底笼；7—混凝土基础
（3）严禁超载，防止偏重。载重质量为1.0～1.2t的电梯一般可乘12～15人。严禁采用同笼混运人和混凝土。
（4）班前、满载和安装电梯时均应作电动机制动效果检查（点动1m高，停2min，里笼无下滑）。
（5）电梯出现各种不正常情况或司机身体不适，均应立即停车，严禁司机和电梯带病坚持工作；大雾和雷雨天气、六级风力以上、滑道杆结冰及其他恶劣作业条件下严禁使用电梯。
（6）司机开电梯时要思想集中，随时注意信号，遇事故、危险和不正常情况时立即停车。
（7）坚决执行定期技术检查、润滑、维修保养制度。一般规定：一般保养160h，二级保养480h；中修1 440h，大修5 760h。
9.2.5 起重机械(www.xing528.com)
结构安装用的起重机械，主要有桅杆式起重机、自行式起重机和塔式起重机。
1）桅杆式起重机
桅杆式起重机可分为独角拔杆、人字拔杆、悬臂拔杆和牵缆式桅杆起重机等，这种机械的特点是制作简单，装拆方便，起重量可达100t以上，但起重半径小，移动较困难，需要设置较多的缆风绳。它适用于安装工程量集中、结构重量大以及施工现场狭窄的情况。
（1）独角拔杆
由拔杆、起重滑轮组、卷扬机、缆风绳和地锚等组成，如图9－21所示。根据制作材料不同可分为木独角拔杆、钢管独角拔杆和金属格构式拔杆等。其中，木独角拔杆由圆木制成，圆木梢径为200～300mm，起重高度在15m以内，起重量10t以下；钢管独角拔杆起重30t以下，起重高度在20m以内；金属格构式独角拔杆起重高度可达70m，起重量可达100t。各种拔杆的起重能力应按实际情况验算。但独角拔杆在使用时应保持一定的倾角（不宜大于10°），以便在吊装时构件不致撞拔杆。拔杆的稳定主要依靠缆风绳，缆风绳一般为6～12根，依起重量、起重高度和钢索强度而定，但不能少于4根。缆风绳与地面夹角一般为30°～45°，角度过大则对拔杆产生过大压力。
图9－21 独角拔杆
（2）人字拔杆
人字拔杆是由两根圆木或钢管或格构式构件用钢丝绑扎或铁件铰接成人字形，如图9－22所示。拔杆在顶部夹角以30°为宜。拔杆的前倾值，每高1m不得超过10cm。两杆下端要用钢丝绳或钢杆拉住。缆风绳的数量，根据起重量和起吊高度决定。
图9－22 人字拔杆
1—缆风绳；2—卷扬机；3—拉绳；4—拉杆；5—锚锭
（3）悬臂拔杆
在独角拔杆的中部2／3高处装上一根起重杆，即成悬臂拔杆。悬臂起重杆可以旋转和起伏，因此有较大的起重高度和相应的起重半径。悬臂起重杆能左右摆动（120°～270°），但起重量很小，多用于轻型构件安装（见图9－23）。
图9－23 悬臂拔杆
1—拔杆；2—起重臂；3—缆风绳
图9－24 牵缆式桅杆起重机
1—桅杆；2—起重臂；3—起重滑轮组；4—变幅滑轮组；5—缆风绳；6—回转盘；7—底座；8—回转索；9—起重索；10—变幅索
（4）牵缆式桅杆起重机
牵缆式桅杆起重机是在独角拔杆的根部装一个可以回转和起伏的吊杆而成（见图9－24）。这种起重机起重臂不仅可以起伏，而且整个机身可做全回转，因此工作范围大，机动灵活。由钢管做成的牵缆式起重机起重量在10t左右，起重高度达25m；由格构式结构组成的牵缆式起重机起重量为60t，起重高度可达80m。但这种起重机使用缆风绳较多，移动不方便，因此多用于构件多且集中的结构安装工程或固定的起重作业，如高炉安装。
2）履带式起重机
履带式起重机主要由动力装置、传动机构、行走机构（履带）、工作机构（起重杆、滑轮组、卷扬机）以及平衡重等组成，如图9－25所示，是一种360°全回转的起重机。它操作灵活，行走方便，能负载行驶；缺点是稳定性较差，行走时对路面破坏较大，行走速度慢，在城市中和长距离转移时需用拖车进行运输。目前它是结构吊装工程中常用的机械之一。
常用的履带式起重机主要有国产W－50型、W－100型、W－200型和一些进口机械。
W－50型起重机的最大起重量为10t，适用于吊装跨度在18m以下、高度在10m以内的小型单层厂房结构和装卸工作。W－100型起重机最大起重量为15t，适用于吊装跨度18～24m的厂房。W－200型起重机的最大起重量为50t，适用于大型厂房吊装。
3）汽车式起重机
汽车式起重机是将起重机构件安装在普通载重汽车或专用汽车底盘上的一种自行式回转起重机，如图9－26所示。它具有行驶速度快、能迅速转移、对路面破坏性很小的优点；缺点是吊重物时必须支腿，因而不能负荷行驶。
图9－25 履带式起重机
1—底盘；2—机棚；3—起重臂；4—起重滑轮组；5—变幅滑轮组；6—履带A、B—外形尺寸符号；L—起重臂长度；H—起升高度；R—工作幅度
图9－26 汽车式起重机示意图
我国生产的汽车式起重机型号有Q－8、Q－12、Q－16、Q－32、QY40、QY65、QY100等多种，表9－4为Q－8型、Q－12型、Q－16型汽车式起重机性能表。
表9－4 汽车式起重机性能
4）轮胎式起重机
轮胎式起重机是将起重机构件安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的全回起重机，如图9－27所示。吊装时一般用4个支腿支撑以保证机身的稳定性。国产轮胎式起重机有QL2－8型、QL3－16型、QL3－25型、QL3－40型、QL1－16型等，其性能见表9－5。
表9－5 轮胎式起重机性能
5）塔式起重机
塔式起重机是起重臂安装在塔身上部，具有较大的起重高度和工作幅度，工作速度快，生产效率高，广泛用于多层和高层的工业与民用建筑施工。
塔式起重机按起重能力分为：轻型塔式起重机，起重量为0.5～3t，一般用于6层以下民用建筑施工；中型塔式起重机，起重量为3～15t，适用于一般工业建筑与高层民用建筑施工；重型塔式起重机，起重量为20～40t，一般用于大型工业厂房的施工和高炉等设备的吊装。
塔式起重机按构造性能分为轨道式、爬升式、附着式和固定式4种（如图9－28、图9－29）。
图9－27 轮胎式起重机示意图
1—起重杆；2—起重索；3—变幅索；4—支腿
图9－28 轨道式塔式起重机示意图
图9－29 附着式塔式起重机
1—撑杆；2—建筑物；3—标准节；—操纵室；5—起重小车；6—顶升套架
常用的轨道式塔式起重机能够在轨道上旋转塔身，来回行走、转弯，使用范围较广，其型号有QT15型、QT16型、QT20型、QT40型、QT60／80型、QT315型等。
爬升式塔式起重机主要安装在建筑物内部框架或电梯间结构上，每隔1～2层爬升一次。其特点是机身体积小，安装简单，适用于现场狭窄的高层建筑结构安装。目前常用的型号主要有QTP60型、QTP80型、QTP100型、QTP160型等。其爬升过程为固定下支座→提升套架→下支座脱空→提升塔身→固定下支座。
附着式塔式起重机是固定在建筑物附近钢筋混凝土基础上的起重机，它随建筑物的升高，利用液压自升系统逐步将塔顶顶升，塔身接高。为了减少塔身的计算长度，应每隔20m左右将塔身与建筑物用锚固装置连接起来。常用型号主要有QTZ40型、QTZ50型、QTZ63型、QTZ80型、QTZ125型、QTZ160型、QTZ200型等几种。
固定式与轨道式相同，但不能行走。
6）起重机的起重能力
起重机的起重能力主要由3个参数决定，即起重量、起重高度和起重半径。3个工作参数存在着相互制约的关系，其取值大小取决于起重臂长度及其仰角。当起重臂长度一定时，随着仰角增大，起重量和起重高度增加，而起重半径减小；当起重臂的仰角不变时，随着起重臂长度的增加，起重半径和起重高度增加，而起重量减小。
7）起重机的稳定性验算
起重机超载吊装或者接长吊杆时需要进行稳定性验算，以保证起重机在吊装中不会发生倾倒事故。稳定性应以起重机处于最不利工作状态即车身与行驶方向垂直的位置进行验算，也可以直接在使用说明书中查找起重性能表，满足规定的工作要求。
复习思考题
1.试述脚手架的作用及其分类。
2.试述扣件式钢管脚手架的优点、组成、作用。
3.试述扣件式钢管脚手架的构造要求。
4.试述碗扣式钢管脚手架的优点和构造特点。
5.试述悬挑式钢管脚手架的适用范围、构造及搭设要点。
6.常用里脚手架有哪些？简述其构造。
7.试述脚手架的安全技术要求。
8.试述垂直运输设施的种类及其适用范围。
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