现代建筑施工的主要特点是：(l）垂直运输量大、运距高；(2）结构、水电、装修齐头并进，交叉作业多，安全隐患大；(3）工期紧张；(4）施工人员上下频繁，人员交通量大；(5）组织管理工作复杂。为了保证施工有条不紊，确保证工程质量、工期、经济效益的顺利实现，关键之一是选择合理的垂直运输机械并加以合理地运用。
实践表明，在建筑施工中使用性能良好的、适合施工需要的垂直运输机械，进行合理的机械布置和管理，则一定能在保证质量的前提下，节约劳动力，减轻劳动强度，缩短工期，提高经济效益。建筑施工常用的垂直运输机械有：塔式起重机、施工外用电梯、混凝土泵等。
一、塔吊
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。
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1、图2
3)按回转方式划分
分为上塔回转塔式起重机和下塔回转塔式起重机。
4)按起重能力划分
分为轻型塔式起重机、中型塔式起重机和重型塔式起重机。一般情况下，以起重量0.5～3.0t为轻型塔式起重机，起重量为3.0～15t的为中型塔式起重机，起重量为15～40t的起重机为重型塔式起重机。
5)按塔式起重机使用架设的要求划分分为固定式、轨道式、附着式和内爬式四种。
固定式塔式起重机将塔身基础固定在地基基础或结构物上，塔身不能行走。
轨道式塔式起重机又称轨道行走式塔式起重机，简称为轨行式塔式起重机，在轨道上可以负荷行驶。
附着式塔式起重机每隔一定间距通过支撑将塔身锚固在构筑物上。如图所示。
内爬式塔式起重机设置在建筑物内部(如电梯井、楼梯间等)，通过支撑在结构物上的爬升装置，使整机随着建筑物的升高而升高。如图所示。
3.塔吊的主要性能参数
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。
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。
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所示。
二、施工电梯
施工电梯又称外用施工电梯或施工升降机，是一种很重要的高层建筑施工用垂直运输机械设备，它多数是人货两用，少数仅供货用或人用。
概述
1.施工电梯的分类
施工电梯按施工电梯的动力装置可分为电动与电动―液压两种，电动―液压驱动电梯工作速度比电机驱动电梯工作速度快，可达96m/min。
施工电梯按用途可划分为载货电梯、载人电梯和人货两用电梯。载货电梯一般起重能力较大，起升速度快，而载人电梯或人货两用电梯对安全装置要求高一些。目前，在实际工程中用得比较多的是人货两用电梯。
施工电梯按施工电梯的驱动形式可分为钢索曳引、齿轮齿条曳引和星轮滚道曳引三种形式。其中，钢索曳引是早期产品，星轮滚道曳引的传动形式较新颖，但载重能力较小，目前用得比较多的是齿轮齿条曳引这种结构形式。
施工电梯按吊厢数量可分为单吊厢式和双吊厢式。
施工电梯按承载能力，施工电梯可分为两级(一级能载重物1t或人员11～12人，另一级载重量为2t或载乘员24名)。我国施工电梯用得比较多的是前者。
施工电梯按塔架多少分为单塔架式和双塔架式。目前，双塔架桥式施工电梯很少用。
齿轮齿条驱动施工电梯的构成
施工电梯的主要部件为吊笼、带有底笼的平面主框架结构、立柱导轨架、驱动装置、电控系统提升系统、安全装置等。
施工电梯的选择和使用
1)选择
现场施工经验表明，为减少施工成本，20层以下的高层建筑，采用绳轮驱动施工电梯，25～30层以上的高层建筑选用齿轮齿条驱动施工电梯。高层建筑施工施工电梯的机型选择，应根据建筑体型、建筑面积、运输总量、工期要求以及施工电梯的造价与供货条件等确定。
2)使用
(1)确定施工电梯位置。施工电梯安装的位置应尽可能满足：
①有利于人员和物料的集散；
②各种运输距离最短；
③方便附墙装置安装和设置；
④接近电源，有良好的夜间照明，便于司机观察。
(2)加强施工电梯的管理。施工电梯全部运转时间中，输送物料的时间只占运送时间的30%～40%，在高峰期，特别在上下班时刻，人流集中，施工电梯运量达到高峰，如何解决好施工电梯人货矛盾，是一个关键问题。
施工电梯基础及附墙装置的构造做法
电梯的基础为带有预埋地脚螺栓的现浇钢筋混凝土。一般采用配筋为8号钢筋(双向，间距为250mm)的C30混凝土，地基土的地耐力应不小于0.15N/mm2。施工电梯基础顶面标高有三种：高于地面、与地面齐平、低于地面，以与地面齐平做法最为可取，方便施工人员出入，减少发生工伤事故可能性。
三、混凝土搅拌运输车与混凝土泵
采用混凝土泵浇注商品混凝土，是钢筋混凝土现浇结构高层建筑施工中最为常见的混凝土浇注方式。
混凝土搅拌运输车
混凝土搅拌运输车由混凝土集中搅拌站将商品混凝土装运到施工现场，并卸入预先准备好的料斗里，再由混凝土泵或塔式起重机输送到浇筑部位。混凝土搅拌运输车运输过程中，同时对混凝土进行不停地搅动，使混凝土免于在运输途中产生离析和初凝，并进一步改善混凝土拌合物的和易性和均匀性，从而提高混凝土的浇筑质量。混凝土搅拌运输车公称容量在2.5m3以下者为轻型；4～6m3者属于中型；8m3以上者为大型。实践表明，容量6m3的搅拌运输车经济效果最好。
混凝土搅拌运输车组件主要由底架、搅拌筒、发动机、静液驱动系统、加水系统、装料及进料系统、卸料溜槽、卸料振动器、操作平台、操纵系统及防护设备组成。
选择混凝土搅拌运输车时，应特别注意以下几点技术性能：
(1)装、卸料快，有利于提高生产率。6m3搅拌运输车的装料时间一般约需40～60s，卸料时间为90～180s。
(2)注意搅拌筒的质量。搅拌筒的造价约占混凝土搅拌运输车整车造价的1/2，搅拌筒的筒壁及搅拌叶片必须用耐磨、耐锈蚀的优质钢材制作，并应有适当厚度。
(3)安全防护装置齐全。
(4)操作简单，性能可靠。
(5)便于清理，保养量小。
使用时应注意下列事项：
(1)混凝土搅拌运输车在装料前，应先排净筒内的积水及杂物。
(2)应事先对混凝土搅拌运输车行经路线，如桥涵、洞口、架空管线及库门口的净高和净宽等设施进行详细了解，以利通行。
(3)混凝土搅拌运输车在运输途中，搅拌筒应以低速转动，到达工地后，应使搅拌筒全速(14～18r/min)转动l～2min，并待搅拌筒完全停稳不转后，再进行反转出料。
(4)一般情况下，混凝土搅拌运输车运送混凝土的时间不得超过一小时，具体情况随天气的变化采取不同的措施进行处理，如添加缓凝剂可适当增加混凝土的运输时间。
(5)工作结束后，应按要求用高压水冲洗搅拌筒内外及车身表面，并高速转动搅拌筒5～l0min，然后排放干净搅拌筒里的水分。
(6)注意安全，不得将手伸入在转动中的搅拌筒内，也不得将手伸入主卸料溜槽与接长卸料溜槽的连接部位，以免发生安全事故。
四、混凝土泵
混凝土泵是在压力推动下沿管道输送混凝土的一种设备。它能连续完成高层建筑的混凝土的水平运输和垂直运输，配以布料杆还可以进行较低位置的混凝土的浇筑。近几年来，在高层建筑施工中泵送商品混凝土应用日益广泛，主要原因是泵送商品混凝土的效率高，质量好，劳动强度低。
1.混凝土泵的分类
混凝土泵按驱动方式分为活塞式泵和挤压式泵，目前用得较多的是活塞式泵；按混凝土泵所使用的动力可分为机械式活塞泵和液压式活塞泵，目前用得较多的是液压式活塞泵；液压式活塞泵按推动活塞的介质又分为油压式和水压式两种，现在用得较多的是油压式；按混凝土泵的机动性分为固定式泵和移动式，所谓移动式是指混凝土泵装在行走式轮胎可牵引移动的汽车上，而后者是指装在载重汽车底盘上的混凝土泵。
2.活塞式混凝土泵的工作原理
活塞式混凝土泵主要由料斗、液压缸、活塞、混凝土缸、分配阀、Y形管、冲洗设备、液压系统和动力系统等部分组成。
活塞式混凝土泵工作时，混凝土进入料斗内，在阀门操纵系统的作用下，阀门开启，阀门关闭，液压活塞在液压力作用下通过活塞杆带动活塞后移，料斗内的混凝土在自重和吸力作用下进入混凝土缸。然后液压系统中压力油的进出反向，使活塞向前推压，同时阀门关闭，阀门打开，混凝土缸中的混凝土在压力作用下就通过Y形管进入输送管道，排至所要浇筑混凝土的施工现场中去。
混凝土输送管路布置
1.混凝土泵或泵车位置的选择
在泵送混凝土施工过程中，混凝土泵或泵车的停放位置仅影响输送管的配置，也影响到能否顺利进行泵送施工。混凝土泵车的布置应考虑下列条件：
(1)力求距离浇筑地点近，使所烧筑的基础结构在布料杆的工作范围内，尽量少移动泵车即能完成浇筑任务。
(2)多台混凝土泵或泵车同时浇筑时，选定的位置要使其各自承担的浇筑量接近，最好能同时浇筑完毕。
(3)混凝土泵或泵车的停放地点要有足够的场地，以保证运输商品混凝土的搅拌运输供料方便，最好能有供3台搅拌运输车同时停放和卸料的场地条件。
(4)停放位置最好接近供水和排水设施，以便于清洗混凝土泵或泵车。
2.配管设计
输送管分多种。直管的常用管径有100m、125m、150m、180m四种，管段长度有0.5m、
1.0m、2.0m、3.0m、4.0m五种。混凝土在弯管中流动产生的磨损比直管大得多，故弯管壁厚较大，约为直管的两倍，常见的弯管的弯曲角度有15°、30°、45°、60°和90°。连接混凝土泵或泵车的混凝土缸和输送管的过渡管道称为锥形管，锥形管处压力损失大，易
产生堵塞，一般锥形管的断面较平缓。软管装在输送管末端，作为施工用具直接用来浇筑混凝土，软管的特点是比较柔软、轻量，以便人工移动位置。管段之间用快速装拆的连接件称为管接头，常用的管接头内侧装有橡胶圈，用偏心杠杆夹紧。为了防止垂直输送管中的混凝土会因自重而返流，对混凝土泵或泵车产生背压，使混凝土泵重新启动困难，或使混凝土拌合物产生泌水、离析而造成堵塞，在泵出口处之外的水平输送管段处设截止阀。
某一特定的泵车，它的输送压力是确定的，不同的管的压力损失是不一样的，为便于使用，须将锥形管、弯管、软管、向上的垂直管等按流动阻力相等的原则换算成一定长度的水平管。混凝土泵或泵车输送管的水平换算长度必须小于泵的最大泵送距离，才能保证正常的输送混凝土。如受场地条件限制，在向下倾斜管段的前端无足够场地布置水平管时，可用软管、弯管或环形配管代替以增大摩阻力，防止向下倾斜管段内的混凝土自流。由于向下泵送混凝土时，混凝土的自流与其坍落度关系密切，为防止产生向下自流，根据我国的施工经验，混凝土的坍落度宜适当减小。
五、混凝土布料杆
混凝土布料杆是完成输送、布料、摊铺混凝土浇筑入模的一种设备。混凝土布料杆大致可分为汽车式布料杆(亦称混凝土泵车布料杆)和独立式布料杆两大类。
汽车式布料杆由折叠式臂架与泵送管道组成。施工时是通过布料杆各节臂架的俯、仰、屈、伸，能将混凝土泵送到臂架有效幅度范围内的任意一点。泵车的臂架形式主要有连接式、伸缩式和折叠式3种。连接式臂架由2～3节组合而安置在汽车上，当到达施工现场时再进行组装。伸缩式臂架不需要另行安装，可由液压力一节节顶出，这种布料杆的优点是特别适应在狭窄施工场地上施工，缺点是只能作回转和上下调幅运动。折臂式最大特点是运动幅度和作业范围大，使用方便因用得最广泛，但成本较高。
独立式布料杆根据它的支承结构形式大致上有4种形式：移置式布料杆、管柱式机动布科杆、装在塔式起重机上的布料杆。移置式布料杆由底架支腿、转台、平衡臂、平衡重、臂架、水平管、弯管等组成。泵送混凝土主要是通过两根水平管送到浇注地点，整个布料杆可用人力推动围绕回转中心转动360°，而且第二节泵管还可用人推动，以第一节管端弯管为轴心回转300°。这种移置式布料杆优点是：构造简单、加工容易、安装方便、操作灵活、造价低、维修简便；转移迅速，甚至可用塔吊随着楼层施工升运和转移，可自由地在施工楼面上流水作业段转移；独立性强，无须依赖其他的构件；缺点是：工作幅度、有效作业面积较小；上楼要借助于塔式起重机，给施工带来不便。
管柱式机动布科杆由多节钢管组成的立柱、三节式臂架、泵管、转台、回转机构、操作平台、爬梯、底座等构成。在钢管立柱的下部设有液压爬升机构，借助爬升套架梁，可在楼层电梯井、楼梯间或预留孔筒中逐层向上爬升。管柱式机动布科杆可作360°回转，最大工作幅度为l7m，最大垂直输送高度为16m，有效作业面积为900m2；一般情况下，这种布料杆适合于塔形高层建筑和筒仓式建筑施工，受高度限制较少，但由于立管固定依附在构筑物上，水平距离受到一定的限制。装在塔式起重机上的布料杆，最大特点是借助于塔式起重机。按照塔式起重机的形式不同可分为装在行走式塔式起重机上的布料杆和装在爬升式塔式起重机上的布料杆。前者机动性好，布料作业范围较大，但输送高度受限制；后者可随塔式起重机的自升而不断升高，因而输送高度较大，但由于塔身是固定的，故使用的幅度受到限制。
