垂直运输机械

(4-9)
式中：——安全系数，=1.5。 4) 初步确定基础高度 基础高度的初步确定，见式(4-3)。 根据稳定性条件验算基础重量：
2Mk V a
(4-10)
式中：M——起重机倾覆力矩(N·m)； k——最小稳定系数(附载时)，不考虑惯性力、风力和离心力， k=1.4； V——基础体积(m3)； ——混凝土容重(t/m3)， =25t/m3。 5) 验算基础冲切强度及基础配筋计算 基础冲切强度及基础配筋计算同分块基础，但在进行冲切强度验算 时，式(4-4)中的安全系数应取值为2.2。
a2 M d
(4-8)
式中：a——基础边长，可按下式初步估算：a=1.4 F ； M ——有弯曲作用产生的压应力，其大小为 M =M/Wd M——起重机的倾覆力矩(N·m)；
Wd——基础底面对垂直于弯曲作用平面的截面模量，Wd =a3/6(m3)。
(2)
N G d da 2 M 0 a2
4．塔吊的布置
在编制施工组织设计、绘制施工总平面图时，合适的塔式起重机 安设位置应满足下列要求： (1) 塔式起重机的幅度与起重量均能很好地适应主体结构(包括基 础阶段)施工需要，并留有充足的安全余量。 (2) 要有环形交通道，便于安装辅机和运输塔式起重机部件的卡车 和平板拖车进出施工现场。 (3) 应靠近工地电源变电站。 (4) 工程竣工后，仍留有充足的空间，便于拆卸塔式起重机并将部 件运出现场。 (5) 在一个栋号同时装设两台塔式起重机的情况下，要注意其工作 面的划分和相互之间的配合，同时还要采取妥善措施防止相互干扰。
第4 章
高层建筑施工用垂直运输机械
● 4.1 塔吊
● 4.1.1 概述 ● 4.1.2 固定式塔吊基础的计算 ● 4.1.3 塔式起重机附墙装置的计算
● 4.2 施工电梯
● 4.2.1 概述 ● 4.2.2 施工电梯基础及附墙装置的构造做法
● 4.3 混凝土搅拌运输车与混凝土泵
● 4.3.1 混凝土搅拌运输车 ● 4.3.2 混凝土泵 ● 4.3.3 混凝土输送管路布置
● 4.1.2 固定式塔吊基础的计算
塔式起重机上部载荷传递到底座的力，大致由中心受压、在x或y 轴向的弯矩和起重臂旋转所引起的扭转惯性力等组成。随着塔式起 重机的类型不同，底座力传递对象也有所不同：行走式为轨道基础， 自升式、内爬式为支承架，附着固定式为钢筋混凝土基础。在 设 计计算中应根据具体作业特点分别计算。 高层建筑施工用的附着式塔式起重机，大都采用小车变幅的水平 臂架；幅度亦多在50m以上，无须移动作业即可覆盖整个施工范围， 因此多采用钢筋混凝土基础。 钢筋混凝土基础有多种形式可供选用。对于有底架的固定自升式塔 式起重机，可视工程地质条件、周围环境以及施工现场情况选用X 形整体基础、条块分隔式基础或者是独立块体式基础。对无底架的 自升式塔式起重机则采用整体式方块基础。 X形整体基础如图4.5所示的形状及平面尺寸大致与塔式起重机X 形底架相似，塔式起重机的X形底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝 土基础上。此种形式多用于轻型自升式塔式起重机。
a
4) 初步确定基础高度 按KTNC公式估算：
F
(4-2)
H x(a a0 )
(4-3)
式中：x——系数，x=0.38； a——基础边长； a0——柱顶垫板的边长。
基础的有效高度： h0=H－δ 式中：δ ——基础配筋的保护层厚度，一般不少于70mm。 5) 验算混凝土基础的冲切强度 混凝土基础的冲切强度应满足下式：
长条形基础如图4.6所示，由两条或四条并列平行的钢筋混凝土底 梁组成，分别支承底架的四个支座和由底架支座传来的上部载荷。 当塔式起重机安装在混凝土砌块人行道上或者是原有混凝土地面 上，均可采用此种形式的钢筋混凝土基础。
图4.5
X形整体式钢筋混凝土基础
图4.6 条块分隔式钢筋混凝土基础
分块式基础如图4.7所示，由四个独立的钢筋混凝土块体组成， 分别承受由底架结构传来的上部载荷，块体的构造尺寸视塔式起 重机支反力大小及地耐力而定。由于基础仅承受底架传递的垂直 力，故可作为中心负荷独立柱基础处理。其优点是：构造比较简 单，混凝土及钢筋用量都较少，造价便宜。
m/min，变幅小车的运行速度最快可达45m/min；某些进口塔式起重 机的起升速度已超过200m/min, 变幅小车的运行速度可达90m/min。 另一方面，现代塔式起重机具有良好的调速性和安装微动性，可以 满足构件安装就位的需要。 (4) 一机多用。为了充分发挥起重机的性能，在装置方面，配备有 抓斗、拉铲等装置，做到一机多用。 (5) 起重高度能随安装高度的升高而增高。 (6) 机动性好，不需其他辅助稳定设施(如缆风绳)，能自行或自升。 (7) 驾驶室(操纵室)位置较高，操纵人员能直接(或间接)看到作业 全过程，有利于安全生产。 3．塔吊的主要性能参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
● 4.1.3 塔式起重机附墙装置的计算
为了保证安全，一般塔式起重机的高度超过30～40m就需要附墙 装置，在设置第一道附墙装置后，塔身每隔14～20m须加设一道附 墙装置。 附墙装置由锚固环、附着杆组成。锚固环由型钢、钢板拼焊成方 形截面，用连接板与塔身腹杆相连，并与塔身主弦杆卡固。附墙拉 杆有多种布置形式，可以使用三根或四根拉杆，根据施工现场情况 而定。三根拉杆附着杆节点如图4.10所示。 附墙拉杆的受力大小取决于锚固点以上塔身的载荷以及附墙装置 的尺寸及形式。对三拉杆支撑式，受力如图4.11所示。塔身受力为 水平力Fx、Fy及扭矩M，三根拉杆为轴心受力构件，根据静力平衡 条件方程，可求得各杆件内力。 对四拉杆支撑式，受力如图4.12所示。杆系是超静定结构，可以 用力法方程求解。将杆件1视为多余约束，此时杆系成为静定结构， 则在外载荷作用下各杆件内力，Nip由以下力平衡方程解 出： 。再求得在沿杆件1方向的单位多余约束 X =0 ， y=0 ， MA =0 力作用下的各杆件内力。单位力引起杆件1的位移δ 11为：
独立式整体钢筋混凝土基础如图4.8所示，适用于无底架固定式 自升式塔式起重机。其构造特点是：塔式起重机的塔身结构通过塔 身基础节、预埋塔身框架或预埋塔身主角钢等固定在钢筋混凝土基 础上，从而使塔身结构与混凝土基础连成一体，并将起重机上部载 荷全部传递地基。由于整体钢筋混凝土基础的体形尺寸是考虑塔式 起重机的最大支反力、地基承载力以及压重的需求而选定的，因而 能确保塔式起重机在最不利工况下均可安全工作，不会产生倾翻事 故。
2．塔吊的分类 塔式起重机可按构造特点和起重能力等进行分类。 1) 按行走机构划分 分为自行式塔式起重机、固定式塔式起重机。 自行式塔式起重机能够在固定的轨道上、地面上开行。其特点是能 靠近工作点，转移方便，机动性强。常见的有轨道行走式、轮胎行 走式、履带行走式等。 固定式塔式起重机没有行走机构，能够附着在固定的建筑物或建 筑物的基础上，随着建筑物或构筑物的上升不断地上升。 2) 按起重臂变幅方法划分 分为起重臂变幅式塔式起重机和起重小车变幅式塔式起重机。前 者起重臂与塔身铰接，变幅时可调整起重臂的仰角，常见的变幅结 构有电动和手动两种；后者起重臂是不变(或可变)横梁，下弦装有 起重小车，变幅简单，操作方便，并能负载变幅。如图4.1、图4.2 所示。
● 4.1 塔吊
● 4.1.1 概述
1．塔吊的组成
塔吊又称塔机或塔式起重机。塔式起重机的结构特点是有一个直 立的塔身，起重臂安装在垂直塔身的上部，它是高层、超高层建筑 施工的主要施工机械。随着现代新工艺、新技术的不断广泛使用， 塔式起重机的性能和参数不断提高。 塔式起重机由金属结构部分、机械传动部分、电气控制与安全保 护部分以及与外部支承设施组成。金属结构部分包括行走台车架、 支腿、底架平台、塔身、套架、回转支承、转台、驾驶室、塔帽、 起重臂架、平衡臂架以及绳轮系统、支架等。机械传动部分包括起 升机构、行走机构、变幅机构、回转机构、液压顶升机构、电梯卷 扬机构以及电缆卷筒等。电器控制与安全保护部分包括电动机、控 制器、动力线、照明灯、各安全保护装置以及中央集电环等。外部 支承设施包括轨道基础及附着支撑等。
式中： t ——垂直载荷在基础底板上产生的应力，=N/a2； RL——混凝土抗拉强度，参见表4-1； k——安全系数，一般取1.3； A1：当a≥a0+2h0时， A1 ( a a0 h )a ( a a0 h )2
2 2
0
0.75 RL A2 t kA1
图4.9
ZTl20自升式塔式起重机基础简图
式中：N——每个基础承担的垂直载荷； G——基础自重，可按0.06N估算； d ——许用地基承载力(具体取值需根据地质报告确定)， 常用灰土处理后的地基承载力为200kN/m2； d ——20kN/m3； d——基础埋深(从基础顶到地面高度)(m)。 3) 基础平面尺寸的确定 基础浇筑成正方形，其边长为
图4.3
附着式塔式起重机简图
图4.4
内爬式塔式起重机简图
3．塔吊的特点 塔吊一般具有下列特点： (1) 起重量、工作幅度和起升高度较大。 (2) 360°全回转，并能同时进行垂直、水平运输作业。 (3) 工作速度高。塔式起重机的操作速度快，可以大大地提高生产 率。国产塔式起重机的起升速度最快为120m/min，变幅小车的运行 速度最快可达45m/min；某些进口塔式起重机的起升速度已超过200
M
t
24
(a a0 )2 (2a a0 )
(4-5)
所需钢筋截面积Fg为:
Fg
kM s 0.875h0
(4-6)
式中：k——安全系数，k=2； s——钢筋强度设计值 所配钢筋截面积Fg应满足下式
Fg aH 0.15%
(4-7)
2. 整体式基础的计算 根据起重机在倾覆力矩作用下的稳定性条件和土壤承载条件确定 基础的尺寸和重量，计算式不考虑和基础接触的侧壁的影响。 1) 确定基础预埋深度 根据施工现场地基情况而定，一般塔式起重机基础埋设深度为 1～1.5m，但应注意须将基础整体埋住。 2) 基础面积的估算 所需基础的底面积F的估算见式(4-1)，但此处N为基础承担的垂 直载荷。 3) 基础平面尺寸的确定 基础浇筑成正方形，并应满足以下两个条件。 (1) N G d da 2
(4-4)
2
2
0

当a<a0+2h0时， A
1
a a ( 0 h )a 0 2 2
A2：当a≥a0+2h0时，A2=(a0+h0)a，当a<a0+2h0时，
A2 =(a0 h0 )h0 (h0 a0 a 2 ) 2 2
6) 配筋计算 土壤反力对基础底板产生的弯矩M：
图4.7 分块式钢筋混凝土基础
图4.8 独立式整体钢筋混凝土基础
1. 分块式基础的计算 塔式起重机基础如图4.9所示。 1) 确定基础预埋深度 根据施工现场地基情况而定，一般塔式起重机基础埋设深度为1～ 1.5m。 2) 基础面积F的估算 塔式起重机所需基础的底面积F按许用土地承载力估算如下：
N G F d d d
塔式起重机的主要性能参数包括起重力矩、起重量、起升高工作幅 度等参数。选用塔式起重机进行高层建筑施工时，首先应根据施工 对象确定所要求的参数。 1) 幅度 幅度，又称回转半径或工作半径，即塔吊回转中心线至吊钩中心线 的水平距离。幅度又包括最大幅度与最小幅度两个参数。高层建筑
施工选择塔式起重机时，首先应考察该塔吊的最大幅度是否能满足 施工需要。 2) 起重量 起重量是指塔式起重机在各种工况下安全作业所容许的起吊重物的 最大重量。起重量包括所吊重物和吊具的重量。它是随着工作半径 的加大而减少的。 3) 起重力矩 初步确定起重量和幅度参数后，还必须根据塔吊技术说明书中给出 的资料，核查是否超过额定起重力矩。所谓起重力矩(单位kN·m) 指的是塔式起重机的幅度与相应于此幅度下的起重量的乘积，能比 较全面和确切地反映塔式起重机的工作能力。 4) 起升高度 起升高度是指自轨面或混凝土基础顶面至吊钩中心的垂直距离，其 大小与塔身高度及臂架构造型式有关。一般应根据构筑物的总高度、 预制构件或部件的最大高度、脚手架构造尺寸及施工方法等综合确 定起升高度。