施工电梯与外爬架一体化系统施工工法.docx

施工电梯与外爬架一体化系统施工工法1.前言随着市场经济的迅速发展，超高层建筑日益增多。施工电梯与外爬架作为超高层建筑施工过程中最为常用的两种设备，传统的施工电梯与外爬架是相互分离、独立工作的系统，且施工电梯往往落后爬架顶层施工面68层的高度，存在施工人员上下顶层施工面困难、爬架各楼层垃圾清运不及时和专业工程穿插进度慢等不足之处。为了解决上述问题，依托“十三五”国家重点研发计划子课题(子课题任务编号：2016YFC0702104-01),我们研发了“施工电梯与外爬架一体化系统”,经过在项目的实际应用，总结形成了施工电梯与外爬架一体化系统施工工法。根据国内外查新结果显示，未见与“施工电梯与外爬架一体化系统施工工法”技术特点相同的文献报道。本工法已由国家知识产权局受理四项发明专利“一种出入爬架围护结构的方法及装置(201810828101.6)”、“一种施工电梯可活动连接的高位附墙方法及装置(2018108281232)”、“一种施工电梯与爬架一体化运行系统(201810828125.1)”、“可穿过爬架到达楼层的施工电梯通道门(2018108303320)”。本工法经广东省建筑业协会鉴定，达到国内领先水平。2工法特点2L绿色高效爬架采用防火型全防护智能升降爬架，施工电梯采用变频施工电梯并配备能量回馈系统，通过将施工电梯与爬架进行集成，施工电梯可直达顶层施工面，大大提高了施工电梯的使用效率及节约劳动力资源。22智慧管理应用视频监控系统对施工电梯是否超教及工人的不规范行为进行识别；应用BlM技术对施工电梯与外爬架一体化系统进行建模，对高位附墙系统及爬架系统进行碰撞检查；应用BIM技术对施工电梯与外爬架一体化系统的安装、同步提升及拆卸进行工况模拟，提前分析可能存在的问题并制定解决方案。23以人为本施工人员可乘坐施工电梯直达顶层施工面，改变了以往施工人员需要穿行6-8层的高度才能上到顶层施工面的状况，降低了施工人员的劳动强度。同时当施工人员在爬架覆盖楼层发生突发状况时可通过施工电梯快速运送至地面进行救治，体现了人文关怀。24节省工期通过在外爬架上施工电梯通道位置设置爬架门，从施工电梯梯笼可通过外爬架门进入外爬架各施工层，非爬架层可直接打开施工电梯的翻板门，翻板门一端搁置在楼层结构上作为进入施工楼层的通道。爬架覆盖各层的施工垃圾可通过施工电梯及时清运，砌体和专业工程的穿插进度可大大提前。3适用范围本工法可实现施工电梯直达顶层施工面，人员上下外爬架防护各楼层时间可缩短70%以上，同时爬架防护各层的垃圾清运更加便捷，砌体施工和专业工程的穿插施工进度加快。本工法适用于采用外爬架的高层建筑，尤其适用于单层面积大、专业工程穿插要求高的高层建筑。4.工艺原理施工电梯与外爬架一体化系统由施工电梯高位附墙系统和爬架系统组成。施工电梯高位附墙系统由连接臂、片式标准节、滚动附墙架、辅助标准节、活动附墙座和斜拉杆组成。施工电梯主标准节通过连接臂与片式标准节连接，片式标准节通过三道滚动附墙架与辅助标准节连接，辅助标准节通过三道活动附墙座与主体结构连接，并增加两层共四道斜拉杆将辅助标准节与主体结构拉结，确保了施工电梯平稳运行至顶层施工作业面。外爬架系统由四层半爬架组成，外爬架系统与高位附墙系统通过若干连接件连接在一起，爬架提升时带动施工电梯高位附墙系统同步提升。通过在施工电梯门相对应的爬架通道位置四周安装竖向钢龙骨及横向钢龙骨，并在两道竖钢龙骨上安装钱链和仅能从一侧打开的较接门，其余位置使用防护网封闭，当施工电梯运行至该通道位置后，即可打开电梯门，打开校接门，进入结构楼层中。非爬架层可直接打开施工电梯的翻板门，翻板门一端搁置在楼层结构上作为进入施工楼层的通道。图一施工电梯与外爬架一体化系统组成示意图高位附墙系统构件名称辅助标准节片式标准节活动的用座连接鹘潦动附堵座斜拉纤EiilO连接臂片式标准节滚动附墙辅助标准节S）防坠卡管附墙座斜拉杆图二高位附墙系统组成示意图5. 5施工工艺流程及操作要点6. 1.一体化系统安装流程编号示意图流程内容主体结构施工至3层开始安装，首先搭设临时支架，随后拼装爬架至9m高，并安装1道爬架附墙座，随后完全卸荷至结构。继续随主体结构组装爬架，搭设至12m高，并安装2道爬架附墙座，完全卸荷至结构。在第六层梁板浇筑混凝土时，拆除爬架底部外架。i-1,Y-Ju.4(y)§8吗夕)第七层主体结构施工时：第一天：支模架搭设、模板施工、爬架第三道附墙座安装、继续组装爬架至135m,安装爬架动力设备。第二天：模板施工、安装施工电梯基础节、施工电梯梯笼、施工电梯标准节，安装第一套滚动附墙架、片式标准节,安装辅助标准节，将滚动附墙架和辅助标准节连成一体，安装爬架横杆与辅助标准节连接进行加固，安装施工电梯活动附墙座。梁板模板施工的同时，安装爬架密封翻板等材料，完善外立面防护。第七层第三天：钢筋绑扎、继续安装施工电梯辅助标准节、第二套滚动附墙架、片式标准节。§?.M07tJ：三ILjIr；.JI11.：、¾yoSKW(O,/,U)Sr-,3(y)三U!)第七层第四天：第七层梁板钢筋绑扎的同时，继续安装施工电梯辅助标准节、第三套滚动附墙架、片式标准节，直至施工电梯标准节安装到24m,安装斜拉杆，安装施工电梯停层系统、能量回馈系统、人脸识别系统，完成施工电梯调试，实现施工电梯上到钢筋绑扎层。（注：第三套滚动附墙架安装的高度应高于顶层施工面，以使施工电梯运行至顶层施工面时，滚动附墙架与辅助标准节能够形成稳定的高位附墙受力体系。）Z二ErLIL旻一«wI5.2一体化系统安装照片图三高位附墙组装图四滚动附墙架安装图五活动附墙座安装图六斜拉杆安装5 .3同步提升流程提升阶段工序提升前1 .在进入正常施工节奏后，最快在完成楼板浇筑后的三天后可以进行下一次提升，提升前需要检验浇筑楼层的梁板混凝土强度，该项目使用C30混凝土浇筑梁板，提升前混凝土的强度应达到18MPa。2 .提升前进行安全技术交底，由专人进行统一指挥，统一步调；首层设置警戒带、施工电梯停靠到底层，人员离开电梯梯笼。3 .爬架：清理各层垃圾一各层翻板收起一检查是否存在隙碍（检查走道板、是否有钢筋伸出到爬架内、是否有模板、钢管等材料阻碍爬架提升）一爬架葫芦紧钩f打开电控柜检查读数是否异常，如有异常则先进行排除。4 .施工电梯：拆除斜拉杆、防坠卡扣一再次检查电控柜读数是否存在异常。提升过程L首层、爬架各层安排专人全程检查，每层人员配戴对讲机；首层检查是否有无关人员进出爬架提升影响区域；爬架每层检查是否存在异响，走道板是否变形，爬架导轨是否卡住，爬架连接横杆是否变形等。如发现异常,立即通知指挥员暂停提升，异常排除后由指挥员指令继续提升。2.爬架提升：先提升IoCnI（检查是否存在异常）一再提升50Cnl（检查是否存在异常）一继续提升80CIn（拆除爬架附墙座）一提升100Cnl（拆除施工电梯最底部的活动附墙座）一提升50Cnl（提升到位）一微调（检查各层是否到位、爬架是否平整）提升完成L打开各层翻板一关闭电源2 .施工电梯：安装N-2层斜拉杆（N层为施工层）安装爬架下部施工电梯固定附墙一将N-3层斜拉杆上翻至N-I层一加高施工电梯标准节一加高滑触线一加高片式标准节3 .楼面铝模铺设一梁板钢筋绑扎一粒浇筑4 .墙柱模板拆除，先拆除施工电梯位置剪力墙模板，再安装施工电梯最顶部的活动附墙座。5 .梁板模板拆除、爬架提升（重复上述流程）（注：爬架提升计划提前告知各方；动力部提前一天将塔吊顶升时间告知各方。）6 .4一体化系统拆除流程D拆除试验电梯顶部的限位装置。2）在第三道滚动附墙架下方的片式标准节上装防坠卡扣。3）第一次从上往下拆除3m长滑触线。4）拆除滚动附墙架与辅助标准节连接部分之后第一次从上往下拆除辅助标准节2节（辅助标准节约降至爬架4F中部）。5）为方便电梯拆除人员通行，爬架单位将影响爬架段试验电梯拆除部分网片从上往下根据电梯的拆除进度进行拆除。6）第二次从上往下拆除3m长滑触线。7）从上往下拆除电梯6个标准节，用塔吊将电梯6个标准节与附在标准节上的片式标准节、滚动附墙架吊至地面。8）拆除爬架与试验电梯之间的连接件（须先安装辅助标准节的防坠卡扣）。9）拆除爬架4F层斜拉杆。10）第二次从上往下拆除2个辅助标准节。11）第三次从上往下拆除3m长滑触线。12）拆除试验电梯在爬架4F层的活动附墙座。13）在第二道滚动附墙架下方的片式标准节上装防坠卡扣后拆除滚动附墙架与辅助标准节之间的连接件。14）拆除爬架3F层斜拉杆的同时第四次从上往下拆除3m长滑触线。15）第三次从上往下拆除2个辅助标准节。16）拆除辅助标准节与爬架之间的连接件（须先安装辅助标准节的防坠卡扣）。17）拆除试验电梯在爬架3F的活动附墙座。18）在第一道滚动附墙架下方的片式标准节上装防坠卡扣。19）拆除爬架与辅助标准节的连接件（须先安装辅助标准节的防坠卡扣）。20）第五次从上往下拆除3m长滑触线。21）第四次从上往下拆除2个辅助标准节。22）拆除试验电梯在爬架2F层活动附墙座。23）从上往下拆除电梯6个标准节，用塔吊将电梯6个标准节与附在标准节上的片式标准节、滚动附墙架吊至地面。其它部分的拆除同普通施工电梯。爬架的拆除流程同普通爬架。5.S一体化系统拆除照片图七限位拆除图八辅助标准节与爬架之间的连接件拆除图九辅助标准节吊装5.6 操作要点(1)爬架安装要点一体化系统中爬架的走道板宽度为200mm,爬架距离结构边净距为35Omm,两个提升机位对称布置在两侧。图十一体化系统平面图(2)施工电梯安装要点施工电梯中心线距离结构边净距为24m,施工电梯中心线应与该片爬架中心线重合。(3)高位附墙系统中活动附墙座螺杆孔洞预留每层按下图配置好附墙座预留孔，该附墙座预留孔位置为滚动附墙座与固定附墙座共用，在钢筋绑扎过程中进行预留套管。man5-«26图十一活动附墙座螺杆孔洞预留图(4)斜拉杆预埋件预埋为提高斜拉杆在土建结构上拉结点的受力效果，将斜拉杆拉结点设置在主体结构梁上，通过事先在结构梁上埋设预埋件，斜拉杆通过螺栓与预埋件连接。具体做法如下：图十二斜拉杆预埋件大样图(5)爬架门设置及加固以四层半覆盖的爬架为例，设计了“三开两闭合”的爬架架体结构(如下图所示)，对爬架顶部、爬架4F、爬架2F层对应电梯梯笼位置的外围网片设计成可单独开闭的爬架门，另外两层爬架的网片和龙骨进行加强，这样既可确保爬架结构整体强度，又能满足施工电梯进入爬架覆盖楼层的需要。5.7 .荷载验算(1)升降机载荷工况：参照GB26557、欧洲标准ENI2159,选取la、lb、Vl三个工况作为最危险工况进行计算。其中：Ia工况为最大工作载荷工况，考虑导轨架自重、吊笼自重乘动载系数、工作载荷乘动载系数、工作状态最大风载荷、导轨架偏斜载荷等。用于计算导轨架结构、附墙架结构、联结等。Ib工况为最大工作载荷工况，吊笼自重乘动载系数、工作载荷乘动载系数、工作状态最大风载荷。用于计算吊笼结构、吊笼联结等。Vl工况为非工作最大风载荷工况，考虑导轨架自重、非工作状态最大风载荷、导轨架偏斜载荷等。用于计算导轨架结构、附墙架结构、联结等。(2) Ia工况导轨架结构、附墙架强度计算(注：风载荷、动载系数、安全系数均按GB26557、GB3811、欧洲标准EN12159计算)材料：Q23576X4.5100个标准节(详见相应单元信息、节点信息、截面信息等)1)导轨架风载荷：工作风压：q=250(Nm2)风向：平行墙面每个标准节正面轮廓面积：AO=L508X0.65=0.9802m2按GB3811标准节充实率取=05每个标准节正面最大迎风面积：A=AO=O.4901m2标准节挡风折减系数取=0.25标准节风力系数OL2(l+n)=L5标准节风载荷为P=CqA=L5X250X0.4901=183.79(N)每个标准节24个节点。每个节点的风载荷：P0=P24=7.6(N)2)吊笼风载荷：风动系数C=L2,工作风压q=250Nm2长度方向风载荷：L2X250X26X25=1950N分到10个节点，Pl=cqA1/10=1950/10=195(N)195+7.66=20266(N)3)小车风载荷：迎风面积：A2=l.82×0.88=1.6(m2)分到4个节点，P2=cqA24=L2X250X1.6/4=120(N)120+7.66=127.66(N)4)载重、吊笼、配重、小车的垂直载荷，=63/60=1.05米/秒(考虑到以后可能会有些工程安装中速梯，按中速梯计算)动载系数：U=L1+0.264×v=l.1+0.264×1.05=1.37721.3772X(20000+19000+7000)X2=126699(N)分到4个节点，P3=126699/4=31675(N)5)载重、吊笼、小车的偏心弯距(考虑一个吊笼在顶部，另一个吊笼在下边，比较危险。)20000/(26×1.5X0.8)=5208Nm2=5.208KNm2>4KNm2载重偏心作用在Q8A吊笼底部X方向：载重、吊笼偏心按112Omm考虑，小车偏心按80Omm考虑。Mx=L3772×(20000÷19000)×1120+1.3772×7000×800=67866595(N.mm)分到4个节点，P4=678665953254=52205(N)Y方向：载重偏心为:2600×(l-Q8)/2=260mmoMy=L3772×(20000)×260=7161440(N.mm)分到4个节点，P4=7161440/325/4=5509(N)6)顶部节点垂直载荷(Z轴反向作用)-31675-52205-5509=-89389(N)-31675-52205+5509=-78371(N)-31675+52205-5509=15021(N)-31675+52205+5509=26039(N)7）导轨架自重自重：分布在各节点上。考虑Q5度的垂直误差，在两个水平方向分别施加水平力，分布在各节点上。8）主要计算结果：按欧洲标准EN12159,安全系数为1.5。=8S2<=235L5=157MPa合格节点FX拉力Fy剪力Fz竖直方向力第1道附墙7551423.51066.45358.8756-10302.2464.83844.5第2道附墙761-61.08199.30313027.7621796.8-88.4804134.3第3道附墙769-10033.-5061.139082.77012140.-5063.8-17807.第1道拉杆833-5045.1104.7810672.8341279.891.075-2523.9第2道拉杆835-7372.2-16.14415817.83612561.一29.596一26824.(3)Vl工况导轨架结构、附墙架强度计算(注:风载荷、安全系数按GB26557、GB3811>欧洲标准EN12159计算)非工作状态计算风压，沿海,上海以南，取PnI=100O(Nm2),高度变化系数Kh,陆上按(h10)0.3计算。当h=600m,Kh=(600/10)Q3=3.415,基本风压p=3415(Nm2)风向：45度每个标准节正面最大迎风面积：A=(I)A0=0.4901m2标准节风力系数C=L4标准节风载荷：C××p=L4×0.4901×2341=1522每个标准节24个节点。每个节点载荷：1522/24=63.4当考虑风向为45度时，迎风面积和风载荷扩大四倍。分解到X、Y两个方向需要除以班。所以以上风载荷分别作用在各节点的X、Y两个方向。平均到每个节点载荷为63.4N自重：分布在各节点上。考虑Q5度的垂直误差，在两个水平方向分别施加水平力，分布在各节点上。主要计算结果：最大应力为。=80.49<。=235L33=176.692MPa合格Vl工况支反力（N）节点FX拉力Fy剪力FZ竖直方向力第1道附墙755-20276.-2850.28400.575620308.-2528.7-1723.1第2道附墙761-7093.9-1643.410518.7629387.8-1499.34775.7第3道附墙769-23120.-8768.424688.77030466.-8798.4812.63第1道拉杆833-8985.8226.3919015.8347336.8206.07-15309.第2道拉杆835-5911.7180.2511995.83620109.194.03-42835.节点坐标图4椭 ELEMENTS449834陪54S776780行7 67«768阳久6Awl7836ANSYSR15.0JMI 12 2017 22:39:364494S08M式44W7749765509750766aaasJHb3t8羯 热396融SubWS763“自764SOO745761833SOl7467628346.材料与设备(1)本工法需要的材料如下表所示：表主要材料使用表序号材料名称规格主要技术指标备注1连接臂B40x41310mm（长）×390mm（宽）间距1508mm布置连接臂将电梯主标准节与片式标准节连接2片式标准节P76x4.5（立杆）1.50x5（横杆）1508mm（长）×580mm（宽）/3滚动附墙架P76x4.51588mm（高）×873mm（宽）等间距设置三套，最上一道滚动附墙架安装的高度应高于顶层施工面4斜拉杆B80x3.5可根据现场调整长度及角度将辅助标准节与主体结构拉结5辅助标准节P76x45（立杆）B40x4（横杆）650mm（长）×200mm（宽）×1508mm（高）辅助标准节通过滚动附墙架与片式标准节连接6埋件300mmX150mm厚度16mm,012锚杆长150mm斜拉杆配套埋件(2)本工法需要的设备如下表所示:表主要设备使用表序号设备名称型号性能能耗数量1塔吊TC6517最大幅度额度起重量为5.21,独立式起升高度为60m,最大起重量为5t额定功率71.5kW12施工电梯(双笼)SC200/20OG起升速度046mmin2×2×11KW13爬架DM300防火型高135m,覆盖47个标准层，设置5道走道板，步距29m；提升吨位7.5t,提升速度12OnIin/min/17.质量控制应用BlM技术对施工电梯与外爬架一体化系统进行建模，对高位附墙系统及爬架系统进行碰撞检查，根据碰撞检查结果对部分构件位置进行调整；利用BlM搭建三维模型进行建模成型分析，基于BlM自动生成，对其构件参数直接从模型中导出，用于现场施工定位、下料及安装。施工电梯和爬架在安装前进行测量放线，安装过程中进行复核，将安装误差控制在容许范围内。斜拉杆预埋件的制作及安装必须严格按照设计图纸及方案的要求进行，在预埋时要仔细定位并用水准仪进行抄平，在混凝土浇筑过程中由专人负责检查，避免移位。将高位附墙系统中活动附墙座的螺杆预留洞尺寸设计成与固定附墙座的螺杆预留洞尺寸一致，减少了对主体结构成型质量的影响。图十五滚动附墙架穿爬架三维模型图十六高位附墙系统与外爬架系统三维模型8 .安全措施应用BIM技术对施工电梯与外爬架一体化系统的安装、同步提升及拆卸进行工况模拟，提前分析可能存在的问题并制定解决方案。图十七安装工况模拟图十八同步提升工况模拟在实施前编制详细的施工方案，并经专家论证通过后实施；实施前对所有管理人员及相关特种作业人员进行方案交底、安全交底，安装过程中安排专人进行监督，发现安全隐患及时处理；一体化系统安装完成后，委托有资质的第三方检测机构进行检测，检测合格后方可运行。在投入生产使用前进行了最不利工况下的1.25倍（25t）超载试验，试验过程中各项监测数据正常，试验结果满足规范要求。图十九最不利工况下的超载试验在一体化系统的运行期间，定期组织专业测量人员对爬架变形、施工电梯的垂直度进行监测，确保运行安全。图二十运行过程中的变形监测9 .环保措施爬架采用新型防火型智能爬架、施工电梯安装能量回馈系统，提高运行效率,达到节能的效果。高位附墙系统、斜拉杆等材料均可重复使用，减少了材料的浪费。固定附墙座的螺杆预留洞与高位附墙系统中活动附墙座的螺杆预留洞通用，减少了预留孔洞的数量，节省了预留套管材料。施工现场产生的垃圾及时进行清运，材料集中堆放，码放整齐。沿围墙设置喷淋系统，施工现场定期安排洒水车进行洒水，降低施工现场的扬尘。施工现场主入口设置洗车槽，所有出工地车辆均需进行冲洗。IQ效益分析按照采用低速施工电梯计算，普通的施工电梯每台每个月租金1.6万元，进出场费3万元。爬架一般覆盖层数为4层半，普通的施工电梯只能上到爬架底部往下第二层的高度，即人员上到爬架顶层作业面需要行走6层的高度；楼层垃圾的清运和专业工程的穿插也最快只能在爬架底部往下第二层开始穿插。采用“施工电梯与外爬架一体化系统施工工法”后，施工电梯可直达爬架顶层施工面，人员上下外爬架防护各楼层时间可缩短70%以上，同时爬架顶层作业面的下一层即可进行垃圾清运并插入砌体、专业工程施工，相对于普通施工电梯可提前4层插入砌体及专业工程施工。以百度国际大厦西塔楼工程为例，采用“施工电梯与外爬架一体化系统施工工法”，电梯的租赁费每台每个月L8万元，进出场费4万元。普通的施工电梯每台每个月租金1.6万元，进出场费3万元。按照每层砌体及专业工程施工时间6天计算，提前4层可节省24天的工期。每天产生的费用为：管理人员工资6500元，工勤人员工资2341元，办公费250元，生活费4050元，现场措施费4115元，合计17256元。按照电梯租赁时间13个月考虑，则经济效益：24X17256-(18000-16000)X13月-(40000-30000)=378144元。IL工程实例11.1 百度国际大厦西塔楼工程概况百度国际大厦西塔楼位于深圳市南山高新区填海六区T2040121(02T3),本工程建筑总面积为125万平方米，地下21万平方米，地上IQ4万平方米；塔楼地下3层、地上33层，裙楼5层。图二十一百度国际大厦西塔楼效果图施工情况应用施工电梯与外爬架一体化系统施工工法，施工电梯可直达爬架顶层施工面，人员上下外爬架防护各楼层时间可缩短70%以上，同时爬架顶层作业面的下一层即可进行垃圾清运并插入砌体、专业工程施工，相对于普通施工电梯可提前4层插入砌体及专业工程施工。工程评价本工法提供一种将施工电梯与外爬架科学集成为一个系统并进行应用的施工方法，以改变传统的施工电梯与外爬架相互分离、独立工作的状况，解决了施工电梯无法直达顶层施工面、外爬架防护各层的垃圾清运困难及外爬架防护各层专业工程穿插进度滞后等问题，提高了施工设备的工业化水平，具有广阔的推广应用前景。11.2 保利碧桂园海棠花园11.3 1.工程概况保利碧桂园海棠花园位于广东省珠海市高栏港经济区平沙新城汇海路东北侧、文楼路西南侧、傍德路西北侧、十二号规划道路东南测17036号地块。项目规划红线内用地面积47530.25112,建筑面积15510421面，建筑性质为：15#楼、12号楼栋为地上16层，地下1层；68号楼为地上25层，地下1层；9号楼为地上26层，地下1层；1011号楼为地上32层，地下1层；13号楼（幼儿园）地上3层；14号楼（沿街商铺）、15号楼（变配电房和公厕）、16号楼（变配电房）均为地上1层，无地下室。总建筑面积约1551042111f°图二十二保利碧桂园海棠花园效果图施工情况采用施工电梯与外爬架一体化系统施工工法，施工电梯可直达爬架顶层施工面，人员上下外爬架防护各楼层时间可缩短70%以上，同时爬架顶层作业面的下一层即可进行垃圾清运并插入砌体、专业工程施工，相对于普通施工电梯可提前4层插入砌体及专业工程施工。工程评价本工法改变了传统的施工电梯与外爬架相互分离、独立工作的状况，解决了施工人员需要穿行68层的高度才能到达顶层施工面、施工电梯无法到达楼层的垃圾清运困难、施工电梯无法到达楼层的专业工程穿插进度滞后等问题，提高了施工效率，值得大力推广使用。