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模块2 垂直运输设备及脚手架工程
单元2. 1 垂直运输设备
单元2. 2 脚手架工程
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单元2. 1 垂直运输设备
2. 1.1塔式起重机
2.1.1.1塔式起重机的组成、分类和特点
塔式起重机简称塔吊，由钢结构、工作机构、电气设备及安全装置组成。钢结构包括起重臂(吊臂)、平衡臂、塔尖、塔身(塔架)、转台、底架及台车等。工作机构包括起升机构(主卷扬)、变幅机构、回转机构及大车行走机构等。电气设备包括电动机，电缆卷筒和中央集电环，操纵电动机用的各种电器、整流器、控制开关和仪表、保护电器、照明设备和音响信号装置等。安全装置包括起重力矩限制器、起重量限制器、吊钩高度限制器、幅度限位开关、大车行程限制器等。
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单元2. 1 垂直运输设备
塔式起重机可按多种方式进行分类，按行走机构分为固定式和轨道式;按回转方式分为上回转和下回转;按变幅方式分为小车变幅和俯仰变幅;按起重能力分为轻型 ,中型、重型、超重型。固定式塔式起重机主要用于建筑工程施工，根据装设位置的不同，又分为附着式和内爬式两种，其分类形式与应用范围见表2-1。
附着式和内爬式塔式起重机的优缺点见表2-2。
随着建筑业的蓬勃发展，适合于建筑施工的各种型号的国产塔式起重机应运而生(图2-1)，同时我国还先后从德国、法国、意大利、丹麦和捷克等国引进了大量的塔式起重机。
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单元2. 1 垂直运输设备
2. 1. 1. 2塔式起重机的选用
塔式起重机的选用要综合考虑建筑物的高度，建筑物的结构类型，构件的尺寸和重量，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身锚固、爬升的要求。
1.塔式起重机参数的确定
塔式起重机的主要参数有幅度、起重量、起重力矩和吊钩高度等。选用塔式起重机进行建筑施工时，首先应根据施工对象确定所要求的参数，然后根据塔式起重机的技术性能，选定塔式起重机的型号。应尽可能多做一些选择方案，以便进行对比分析，从中选取最佳可行方案。
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单元2. 1 垂直运输设备
(1)幅度
建筑施工选择塔式起重机时，首先应考察该塔式起重机的最大幅度是否能满足施工需要。塔式起重机应具备的最大幅度，可按表2-3所示公式确定。
(2)起重量
起重量是吊钩能吊起的重量，包括起吊的重物、吊索、吊具及容器的重量等，有最大幅度时的起重量和最大起重量两个参数。起重量因幅度的改变而改变，因此每台起重机都有自身的起重量与起重幅度的对应表(工作曲线表)。最大起重量的吊点必须在幅度较小的位置。
(3)起重力矩
幅度和与之相应的起重量的乘积，称为起重力矩。
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单元2. 1 垂直运输设备
塔式起重机的额定起重力矩是反映塔式起重机起重能力的一项重要指标。在进行塔式起重机选型时，初步确定起重量和幅度参数后，还必须根据塔式起重机技术说明书中给出的数据，核查是否超过额定起重力矩。
(4)吊钩高度
吊钩高度是指从混凝土基础顶面至吊钩中心的垂直距离，其大小与塔式起重机起升高度及臂架构造形式有关。选用时，应根据建筑物的总高度、预制构件或部件的最大高度、脚手架构造尺寸以及施工方法等确定。塔式起重机吊钩高度计算见表2-4。
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单元2. 1 垂直运输设备
2.塔式起重机生产率的介析
起重机的作业生产率应满足施工进度的要求，其配量台数、安装位置应根据施工进度、施工流水段的划分及工程量和吊次确定。
塔式起重机每小时作业生产率通常可按下式估算:
P= k1k2Qn
式中P一塔式起重机每小时作业生产率，t/h;
k1一起重量利用系数，取0. 5-0.9;
k2一作业时间利用系数，取0. 4-0. 7 ;
Q一塔式起重机的最大起重量，t;
n一每小时的吊次，n=60/T, T为一吊次的延续时间，单位为minx
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单元2. 1 垂直运输设备
分析时，首先应熟悉施工图纸，并按照施工组织设计所规定的施工程序和施工方法进行分层、分段(即施工流水段)工程量的计算，求出所需垂直运输重量，然后按照施工进度要求算出每作业台班及每小时需要升运的重量，并取其中最大值与塔式起重机小时生产率(P)作比较。
3.塔式起重机类型的选择
塔式起重机应优先选用造价低、台班费用低、生产效率高，并能适应施工现场环境，便于进场安装架设和拆除退场的类型。
对于多层及中高层建筑，应选用附着式塔式起重机;对于25层以上的高层建筑，可选用附着式塔式起重机或内爬式塔式起重机。
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单元2. 1 垂直运输设备
采用附着式塔式起重机需配用较多的塔身标准节，并需备有必需数量的附着杆和相应的锚固杆。因此，从节省一次性投资出发，高层及超高层建筑施工选用内爬式塔式起重机是经济合理的。经验表明，一台40 t .m级内爬式塔式起重机的功能可抵上一台80 t·m级附着式塔式起重机的功能。
2. 1. 1. 3附着式塔式起重机的安装与拆除
1.附着式塔式起重机基础
(1)混凝土基础
附着式塔式起重机混凝土基础有整体式和分块式两种做法(图2-2)。
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单元2. 1 垂直运输设备
采用整体式混凝土基础时，塔式起重机通过专用塔身基础节和预埋地脚螺栓固定在混凝土基础上;采用分块式混凝土基础时，塔式起重机的塔身结构固定在行走架上，而行走架的4个支座则通过垫板支在4个混凝土基础上。基础尺寸应根据地基承载力和防止塔式起重机倾覆的需要确定。
(2)基础的构筑要求
塔式起重机混凝土基础，应符合《建筑塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》UGT 196 2010及《建筑塔式起重机安全规程》CGB 5144 2008)的有关规定。不得在冻土层或未经碾压密实的回填土上构筑混凝土基础。
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单元2. 1 垂直运输设备
2.附着式塔式起重机的猫固
(1)锚固装置的功能与构造
附着式塔式起重机在随施工进程向上顶升接高到限定的自由高度后，需通过锚固装置与建筑物拉结。其功能是使塔式起重机上部传来的水平力、不平衡力矩及扭矩，通过锚固装置传给建筑结构;降低塔身细长比，改善塔身结构受力状况。
附着式塔式起重机与建筑物的锚固装置由锚固环和附着杆组成。锚固环由两个钢板组焊或型钢组焊的U形梁拼装而成。附着杆由型钢、无缝钢管组成，也可以是型钢组焊的析架结构。
由塔身中心线至建筑物外墙皮的垂直距离称为附着距离。通常附着距离为4. 1- 6. 5 m ,距离稍大的为10 m，个别情况可达15m。常用的附着杆布置形式如图2-3所示。
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单元2. 1 垂直运输设备
(2)锚固装置的安装与拆卸
3.附着式塔式起重机的顶升接高
附着式塔式起重机借助塔身上端的顶升机构，随着建筑施工进度而自行向上接高。自升液压顶升机构主要由顶升套架、长行程液压千斤顶、顶升横梁及定位销组成。液压千斤顶装在塔身上部结构的底端承座上，活塞杆通过顶升横梁支承在塔身顶部。图2-4所示为QT4-10型附着式塔式起重机，其顶升过程如图2-5所示。
2. 1. 2施工电梯
施工电梯又称外用施工电梯，是一种安装于建筑物外部，供运送施工人员和建筑器材用的垂直提升机械。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。
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单元2. 2 脚手架工程
2. 2. 1扣件式钢管脚手架概述
扣件式钢管脚手架是指为建筑施工而搭设的、承受荷载的由扣件和钢管等构成的脚手架与支撑架，包括落地式单排及双排扣件式钢管脚手架、型钢悬挑扣件式钢管脚手架、满堂扣件式钢管支撑等，统称脚手架。
扣件式钢管脚手架由钢管杆件、扣件、脚手板等组成。
脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T 13793 2008)或《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T 3091 2008)中规定的Q235普通钢管;钢管的钢材质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》UT X00-2006中Q235A级钢的规定。钢管规格宜为X48. 3 mm X 3. 6 mm,单根钢管的最大质量不应大于25. 8 kg。
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单元2. 2 脚手架工程
扣件应采用可锻铸铁或铸钢制作，其质量和性能应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB 15831-2006)的规定。采用其他材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。扣件在螺栓拧紧扭力矩达到65 N·m时，不得发生破坏。扣件按结构形式分为直角扣件、旋转扣件、对接扣件(图2-6)。直角扣件是用于垂直交叉杆件间连接的扣件;件间连接的扣件;对接扣件是用于杆件对接连接的扣件。
2. 2. 2双、单排扣件式钢管脚手架
双排扣件式钢管脚手架是由内外两排立杆和水平杆等构成的脚手架，简称双排架。单排扣件式钢管脚手架只有一排立杆，横向水平杆的一端搁置固定在墙体上的脚手架，简称单排架。双排架搭设构造如图2-7所示。
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单元2. 2 脚手架工程
2. 2. 2. 1双、单排扣件式钢管脚手架的设计尺寸
常用密目式安全网全封闭双、单排脚手架结构的设计尺寸，可按 表2-6、表2-7采用。根据《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130 2011)的规定，当脚手架采用上述的构造尺寸时，其相应杆件可不再进行设计计算，但连墙件、立杆、地基承载力等仍应根据实际荷载进行设计计算。
2. 2. 2. 2双、单排扣件式钢管脚手架的构造要求
1.纵向水平杆
1)纵向水平杆宜设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。
2)纵向水平杆接长应采用对接扣件连接或搭接，并应符合下列规定:
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单元2. 2 脚手架工程
①两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内;不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500 mm;各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的1/3(图2-8)。
②搭接长度不应小于1 m，应等间距设置3个旋转扣件固定;端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100 mm
3)当使用冲压钢脚手板、木脚步手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上;当使用竹笆脚手板时，纵向水平杆应采用直角扣件固定在横向水平杆上，并应等间距设置，间距不应大于400 mm(图2-9)
2.横向水平杆
1)主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。
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单元2. 2 脚手架工程
2)作业层上非主节点处的横向水平杆，宜根据支承脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵距的理。
3)当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上
4)当使用竹笆脚手板时，双排脚手架的横向水平杆的两端，应用直角扣件固定在立杆上;单排脚手架的横向水平杆的一端，应用直角扣件固定在立杆上，另一端插入墙内，插入长度不应小于180 mm
3.脚手板
1)作业层脚手板应铺满、铺稳、铺实。
2)冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板等，应设置在3根横向水平杆上。
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单元2. 2 脚手架工程
当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支承，但应将脚手板两端与横向水平杆可靠固定，严防倾翻。脚手板的铺设应采用对接平铺或搭接铺设。脚手板对接平铺时，接头处应设两根横向水平杆，脚手板外伸长度应取130-150 mm，两块脚手板外伸长度的和不应大于300 mm[图2-10 (a) ];脚手板搭接铺设时，接头应支在横向水平杆上，搭接长度不应小于200 mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100 mm。
3)竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，且应对接平铺，四个角应用直径不小于1. 2 mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。
4)作业层端部脚手板探头长度应取150 mm，其板的两端均应固定于支撑杆件上。
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单元2. 2 脚手架工程
4.立杆
1)每根立杆底部均应设置底座或垫板。
2)脚手架必须设置纵、横向扫地杆。
3)脚手架立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1 m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500 mm(图2-11)
4)肚p手架底层步距不应大于2 m
5)立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。
6)脚手架立杆顶端栏杆宜高出女儿墙上端1 m，宜高出檐口上端1.5m
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单元2. 2 脚手架工程
5.连墙件
1)脚手架连墙件数量的设置除应满足规范的计算要求外，还应符合表2-8的规定。 2)连墙件的布置
3)开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并且不应大于4 m
4)连墙件中的连墙杆应呈水平设置，当不能水平设置时，应向脚手架一端下斜连接。
5)连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造。
6)当脚手架下部暂不能设连墙件时，应采取防倾覆措施。
7)架高超过40 m且有风涡流作用时，应采取抗上升翻流作用的连墙措施。
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单元2. 2 脚手架工程
6.门洞
1)双、单排脚手架门洞宜采用上升斜杆、平行弦杆析架结构形式 (图2-12 )，斜杆与地面的倾角应在45-60。
2)双、单排脚手架门洞析架的构造
3)单排脚手架过窗洞时，应增设立杆或增设一根纵向水平杆(图2-13)
4们洞析架下的两侧立杆应为双管立杆，副立杆高度应高于门洞口1-2步。
5)门洞析架中伸出上下弦杆的杆件端头，均应增设一个防滑扣件，该扣件宜紧靠主节点处的扣件。
7.剪刀撑与横向科撑
1)双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑，单排脚手架应设剪刀撑。
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单元2. 2 脚手架工程
2)剪刀撑的设置应符合下列规定:
①每道剪刀撑跨越立杆的根数宜按表2-9的规定确定。
②剪刀撑斜杆的接长应采用搭接或对接。
③剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150 mm
3)高度在24 m及以上的双排脚手架应在外侧全立面连续设置剪刀撑;高度在24 m以下的双、单排脚手架，均须在外侧两端、转角及中间间隔不超过15 m的立面上，各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置(图2-14)
4)双排脚手架横向斜撑的设置应符合下列规定:
①横向斜撑应在同一节间，由底至顶层呈“之”字形连续布置。
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单元2. 2 脚手架工程
②高度24 m以下的封闭型双排脚手架可不设横向斜撑，高度24 m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑外，中间应每6跨设置一道。
5)开口型双排脚手架的两端均须设置横向斜撑。
2. 2. 3型钢悬挑扣件式钢管脚手架
型钢悬挑扣件式钢管脚手架是在外伸的型钢悬挑梁上搭设的扣件式钢管脚手架，简称型钢悬挑脚手架。其做法是先在钢筋混凝土梁板结构上预埋钢筋环，达到规定强度后，将外伸型钢梁插入钢筋环内固定，然后在型钢上搭设脚手架，如图2-15所示。
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单元2. 2 脚手架工程
2. 2. 4扣件式钢管脚手架的搭设与拆除
1.扣件式钢管脚手架的搭设
(1)脚手架搭设工艺流程
在脚手架基础上铺设垫板、立杆定位、安放底座~摆放纵向扫地杆~竖立杆并与纵向扫地杆扣紧~装横向扫地杆并与立杆扣紧~装第一步纵、横向水平杆~设置第一层连墙件并与立杆扣紧~装第二至第四步纵、横向水平杆~设置第二层连墙件~加设剪刀撑，铺设脚手板，绑扎防滑条~装作业层和斜道的栏杆及挡脚板、挂立安全网。
(2)脚手架搭设要求
2.扣件式钢管脚手架的拆除
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单元2. 2 脚手架工程
2. 2. 5扣件式钢管脚手架安全管理
扣件式钢管脚手架安全管理规定如下:
1)扣件式钢管脚手架安装与拆除人员必须是经考核合格的专业架子工。架子工应持证上岗。
2)搭拆脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
3)脚手架的构配件质量与搭设质量，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130 2011)的规定进行检查验收，并应确认合格后使用。
4)钢管上严禁打孔。
5)作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。
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单元2. 2 脚手架工程
6)满堂支撑架在使用过程中，应设有专人监护施工，当出现异常情况时，应立即停止施工，并应迅速撤离作业面上人员。
7)满堂支撑架顶部的实际荷载不得超过设计规定。
8)当有6级强风及6级以上风、浓雾或雨雪天气时，应停止脚手架搭设与拆除作业。雨雪后上架作业应有防滑措施，并应扫除积雪。
9)夜间不宜进行脚手架搭设与拆除作业。
10)脚手板应铺设牢靠、严实，并应用安全网双层兜底。
11)单、双排脚手架、悬挑式脚手架沿架体外围应用密目式安全网全封闭，密目式安全网宜设置在脚手架外立杆的内侧，并应与架体绑扎牢固。
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单元2. 2 脚手架工程
12)在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件。
13)当在脚手架使用过程中开挖脚手架基础下的设备基础或管沟时，必须对脚手架采取加固措施。
14)满堂脚手架与满堂支撑架在安装过程中，应采取防倾覆的临时固定措施。
15)临街搭设脚手架时，外侧应有防止坠物伤人的防护措施。
16)在脚手架上进行电、气焊作业时，应有防火措施和专人看守。
17)工地临时用电线路的架设及脚手架接地、避雷措施等，应按《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ 46 2005)的有关规定执行。
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单元2. 2 脚手架工程
在建工程(含脚手架)的周边与外电架空线路的边线之间的最小安全操作距离应符合表2-10的规定。
18)搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，并应派专人看守，严禁非操作人员入内。
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图 2-1
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图 2-2
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图 2-3
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图 2-4
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图 2-5
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图 2-6
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图 2-7
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图 2-8
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图 2-9
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图 2-10
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图 2-11
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图 2-13
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图 2-14
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图 2-15
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表 2-1
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表 2-2
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表 2-3
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表 2-4
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表 2-4（续）
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表 2-6
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表 2-7
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表 2-8
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表 2-9
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