超高層建筑施工中的垂直運(yùn)輸

超高層建筑施工中的垂直運(yùn)輸

0電梯方案的確定在高層建筑中，人員和材料的高效運(yùn)輸能否直接影響到車間的運(yùn)行，以及直接影響施工生產(chǎn)的是否順暢。超高層建筑層數(shù)多、工作面大,可多個(gè)專業(yè)、多個(gè)樓層同時(shí)施工,實(shí)現(xiàn)施工人員的快速運(yùn)輸、保證施工作業(yè)正常開展,是施工電梯方案的重點(diǎn)。本文將從施工電梯選型、數(shù)量、布置、基礎(chǔ)、附墻、使用等方面全面分析超高層建筑施工電梯關(guān)鍵技術(shù)。1施工中心儀式的選擇電梯的選型主要包括梯籠尺寸、載重、速度、單籠或雙籠這4個(gè)參數(shù)的選擇。1.1電梯梯籠尺寸施工電梯梯籠尺寸主要受所運(yùn)材料的尺寸和建筑結(jié)構(gòu)的影響。施工電梯梯籠有多種尺寸,正常情況下,宜優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸,即3.2m×1.5m×2.5m的梯籠。超高層建筑多采用單元式幕墻,幕墻單元板塊為工廠預(yù)制,不可切分,數(shù)量多且易損,適宜采用施工電梯運(yùn)輸,而超長超大的玻璃板塊采用塔式起重機(jī)等其他設(shè)備進(jìn)行吊運(yùn)。單元式幕墻板塊高度同建筑層高,因此單元式幕墻板塊為施工電梯所運(yùn)單件最大的材料,梯籠尺寸應(yīng)滿足幕墻板塊運(yùn)輸要求。以廣州東塔為例,辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層幕墻單元板塊高度4500mm,運(yùn)輸玻璃板塊的電梯籠要求比玻璃板塊長200~300mm,因此,選擇長度4800mm的梯籠運(yùn)輸幕墻板塊。目前最長的梯籠4800mm,若訂做更長的梯籠,則穩(wěn)定性較差,電梯廠家建議采用3.2m×1.5m×5.5m(長×寬×高)的梯籠,穩(wěn)定性較好。若電梯布置于塔樓內(nèi)部,則梯籠尺寸還受建筑結(jié)構(gòu)影響。布置在核心筒和外框之間的電梯,應(yīng)選擇合適尺寸,盡量避免或減少與結(jié)構(gòu)梁的沖突。電梯井道內(nèi)的施工電梯尺寸受電梯井道限制。1.2電梯運(yùn)輸重1.22.7m施工電梯的載重受最重的不可拆分材料影響,即單元式幕墻板塊(大型機(jī)電設(shè)備可用塔式起重機(jī)吊運(yùn))。標(biāo)準(zhǔn)層按3.7~4.7m考慮,單塊板塊重約800~1200kg,對(duì)于有運(yùn)輸幕墻單元板塊任務(wù)的電梯,為提高運(yùn)輸效率,單次運(yùn)輸2塊單元板塊,載重量宜選擇2700kg。除此以外,常規(guī)施工電梯載重量為2000kg。1.3電梯選型選擇施工電梯常用的速度有低速(33m/min)、中速(63m/min)和高速(96m/min)。對(duì)于超高層施工,為提高運(yùn)輸效率,應(yīng)優(yōu)先選擇高速施工電梯。最近國內(nèi)已有廠家研制出120m/min的超高速施工電梯。2施工中的電梯數(shù)量2.1電梯使用時(shí)間影響施工電梯數(shù)量的因素有:工人數(shù)量、材料運(yùn)次、電梯運(yùn)行1周時(shí)間、電梯額定載客量及載重量、滿載率、每天限制的運(yùn)輸時(shí)間等。而電梯運(yùn)行1周時(shí)間受建筑高度、電梯速度、可停層數(shù)、停層次數(shù)、每梯次載客量、開門時(shí)間、工人進(jìn)出時(shí)間、不確定因素?fù)p失時(shí)間等因素影響。2.2施工電梯規(guī)劃及初步計(jì)算施工電梯數(shù)量的確定采用“預(yù)設(shè)復(fù)驗(yàn)”的方法,即先按經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算所需施工電梯的總數(shù),做平面及立面的具體規(guī)劃后,再按估算的人數(shù)及材料量,詳細(xì)復(fù)核施工電梯各階段的運(yùn)輸能力。2.3具體分析方法2.3.1施工電梯施工梯籠個(gè)數(shù)粗算法經(jīng)驗(yàn)公式可由塔樓頂層結(jié)構(gòu)標(biāo)高、塔樓總建筑面積、地上層數(shù)、從塔樓地下室封頂至塔樓竣工的計(jì)劃工期這幾個(gè)參數(shù)初步估算出所需施工電梯梯籠個(gè)數(shù)。計(jì)算得出的梯籠個(gè)數(shù)為從底到頂貫通的標(biāo)準(zhǔn)梯籠個(gè)數(shù),如按工程實(shí)際需要設(shè)置上下接駁電梯、特殊尺寸電梯等,則需對(duì)梯籠個(gè)數(shù)作相應(yīng)調(diào)整。一些超高層施工電梯案例如表1所示,此處所述的“梯籠個(gè)數(shù)”是指有效個(gè)數(shù),接駁的電梯不計(jì)算在內(nèi)。超高層實(shí)際使用梯籠個(gè)數(shù)與粗算個(gè)數(shù)對(duì)比如圖1所示。2.3.2采用最佳算法驗(yàn)證運(yùn)輸能力采用經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算出梯籠個(gè)數(shù)后,應(yīng)做具體的施工電梯規(guī)劃方案,并驗(yàn)算各階段的運(yùn)輸能力。全部梯籠2h內(nèi)輸送人數(shù)應(yīng)滿足:式中:R21材料運(yùn)輸和質(zhì)量評(píng)估的基本公式和標(biāo)準(zhǔn)式中:c考慮每天運(yùn)輸材料時(shí)間為12h,各類材料平均每天運(yùn)輸時(shí)間之和應(yīng)滿足:3施工中的電梯配置3.1施工中介機(jī)庫布局的優(yōu)勢(shì)和配置原則的分析超高層施工電梯的布置包括室外電梯和室內(nèi)電梯,其中室內(nèi)電梯又分為在核心筒外布置和在核心筒內(nèi)永久電梯井布置2種。3.1.1施工電梯選型布置選型室外電梯可以不占用永久電梯井道,能滿足布置較大尺寸施工電梯所需空間要求,滿足施工需要,布置較為靈活,對(duì)結(jié)構(gòu)受力沒影響,施工電梯與永久電梯的轉(zhuǎn)換方便。22缺點(diǎn)室外電梯影響幕墻收口,進(jìn)而影響室內(nèi)裝修等收尾。3室外電梯的布置特點(diǎn)電梯部位的玻璃幕墻無法收口,該區(qū)域范圍內(nèi)的玻璃幕墻、室內(nèi)初裝修及精裝修等均無法施工,因此,室外電梯應(yīng)集中布置,以減少幕墻收口部位。在外部條件相同時(shí),盡量選擇結(jié)構(gòu)從下往上沒有收縮或收縮較少的部位,便于施工電梯附著及人員進(jìn)出塔樓。不宜與室內(nèi)電梯集中布置,以免運(yùn)輸通道相互影響。施工電梯應(yīng)靠近所運(yùn)材料的堆場,與塔式起重機(jī)吊運(yùn)材料堆場分開。3.1.21優(yōu)勢(shì)：通過主缸外室內(nèi)電梯進(jìn)行分析和配置原則施工電梯可以直接上到核心筒頂模系統(tǒng),可以不占用永久電梯井道,施工電梯與永久電梯的轉(zhuǎn)換方便。2開口對(duì)機(jī)電安裝及裝飾工程影響需在樓板上預(yù)留洞,需待施工電梯拆除后才能收口,對(duì)后期的機(jī)電安裝及裝飾工程影響大。如果把施工電梯全部布置在外框樓板,外框樓板需開過多的施工洞,對(duì)樓板結(jié)構(gòu)受力影響太大。3配置原則核心筒外室內(nèi)電梯應(yīng)集中布置,以減少影響區(qū)域,減少收口數(shù)量,利于各專業(yè)的施工,同時(shí)盡量避開鋼梁。3.1.3在主缸中永久施工單元的優(yōu)缺點(diǎn)分析和配置原則中1優(yōu)勢(shì)在核心筒內(nèi)永久電梯井布置施工電梯,二次施工的工作內(nèi)容比較少,不影響外框結(jié)構(gòu)和幕墻施工。2電梯安裝位置及利用率影響永久電梯井道凈空尺寸較小,1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)雙籠電梯需要的空間至少為3.4m×4m,永久電梯井道安裝不下,只能安裝非標(biāo)小尺寸施工電梯,利用率不高,且會(huì)占用電梯井道造成永久電梯無法及時(shí)安裝,影響電梯井道部位磚墻砌筑,對(duì)施工進(jìn)度有較大影響。施工電梯運(yùn)行過程中還需要對(duì)井道進(jìn)行通風(fēng)。3到超高層高速正式電梯安裝時(shí)間長在后期施工電梯與正式電梯轉(zhuǎn)換時(shí),考慮到超高層高速正式電梯安裝時(shí)間比較長,容易對(duì)總體工期產(chǎn)生比較大的影響,施工電梯原則上不宜占用直達(dá)頂層的電梯井道。3.2無構(gòu)建有雙重固件結(jié)構(gòu)的室內(nèi)布置對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)外框+混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系的塔樓,通常采用頂?；蚺滥Ｊ┕?核心筒豎向結(jié)構(gòu)先于外框鋼結(jié)構(gòu)若干層,由于作業(yè)面存在高低差,應(yīng)在室內(nèi)布置至少2個(gè)梯籠專門負(fù)責(zé)核心筒豎向結(jié)構(gòu)施工人員的運(yùn)輸。此外,對(duì)于核心筒外的樓蓋為鋼梁+組合樓板的塔樓,由于外框鋼結(jié)構(gòu)施工人員較多,宜在塔樓內(nèi)布置1~2個(gè)梯籠,負(fù)責(zé)外框鋼結(jié)構(gòu)施工人員的運(yùn)輸。3.3施工電梯設(shè)計(jì)部分建筑的外立面不適宜布置施工電梯,如廣州珠江新城西塔外立面為中間粗、上下兩端細(xì),外框斜交網(wǎng)格柱影響材料進(jìn)出,且內(nèi)外筒之間連接鋼梁布置無規(guī)律,這兩個(gè)位置不宜布置施工電梯,因此在核心筒電梯井道內(nèi)設(shè)置施工電梯(見圖2)。國內(nèi)多個(gè)超高層項(xiàng)目采用這種布置方法,如上海中心、武漢綠地中心、沈陽寶能金融中心等。3.4垂直安裝原則3.4.1區(qū)域劃分及劃分為了減少電梯停靠次數(shù),可以把施工電梯服務(wù)區(qū)域劃分為低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)。具體的區(qū)域劃分及電梯的分配應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整,但總的原則是高區(qū)平均每個(gè)梯籠服務(wù)的樓層數(shù)小于低區(qū)。3.4.2增設(shè)中低區(qū)電梯基礎(chǔ)設(shè)置位置由于施工電梯有設(shè)定的豎向服務(wù)區(qū)域,因此不必每臺(tái)電梯都從底到頂安裝。當(dāng)施工電梯布置在室內(nèi)時(shí),為減少結(jié)構(gòu)的二次施工以及機(jī)電和裝修等后續(xù)工作的開展,可考慮部分服務(wù)中高區(qū)的電梯基礎(chǔ)設(shè)置在樓層內(nèi),一方面不必穿越非?？繕菍?另一方面可以提前拆除中低區(qū)施工電梯。此外,甚至可以采用轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)的方法,將原設(shè)置在底部的施工電梯基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換至樓層內(nèi),以便提前拆除下部非停靠樓層的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。4電梯基礎(chǔ)安裝在樓底板通常地下1層需要用作材料堆場,所以施工電梯應(yīng)能下至地下1層,而基礎(chǔ)可安裝在地下2層或者地下室底板,如圖3所示。電梯安裝在樓層,則須作加固,優(yōu)先考慮結(jié)構(gòu)加固,如結(jié)構(gòu)加固不能滿足要求,則作回頂加固。如把電梯基礎(chǔ)安裝在地下室底板,則單體不?？康臉菍又恍桀A(yù)留標(biāo)準(zhǔn)節(jié)洞口即可。此外,若地下室需提前投入使用,可加設(shè)斜撐,并轉(zhuǎn)換電梯基礎(chǔ),此做法已在廣州東塔項(xiàng)目成功應(yīng)用(見圖4)。5安裝特殊的螺線管的方法5.1鋼架附墻式組合墻對(duì)于單層面積變化較大、立面下部大上部小的塔樓,外部電梯增加附墻鋼結(jié)構(gòu),并搭設(shè)運(yùn)輸通道。標(biāo)準(zhǔn)的電梯附墻架最長3.6m,最長可訂做4.1m長的附墻架,因此當(dāng)樓板與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距離超過4.1m,需要增加附墻鋼結(jié)構(gòu),并搭設(shè)運(yùn)輸通道。這種附墻方式對(duì)結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修影響小,運(yùn)輸方便。電梯與結(jié)構(gòu)間距離過大時(shí),要考慮的因素多,附墻鋼結(jié)構(gòu)受力工況復(fù)雜,且搭設(shè)的運(yùn)輸通道長,安全不易保證,同時(shí),附墻鋼結(jié)構(gòu)和搭設(shè)運(yùn)輸通道費(fèi)用高。5.2清除下走道,增設(shè)密道采用施工電梯通道塔有如下優(yōu)點(diǎn):1運(yùn)輸通道集中,占用場地少;2隨材料運(yùn)輸情況及時(shí)拆除中低走道,僅余3層一設(shè)的附墻,影響幕墻封閉區(qū)域少,對(duì)后續(xù)幕墻、裝修施工影響小,節(jié)約工期;3通道塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)可重復(fù)使用。然而,通道塔費(fèi)用高,且設(shè)計(jì)風(fēng)速大的地區(qū)不利于通道塔施工。通道塔已在香港環(huán)球貿(mào)易廣場、天津117大廈使用(見圖5)。5.3留設(shè)鋼質(zhì)安全門通過采用加長型附墻,將施工電梯向外移出爬模架體外,使施工電梯能和爬模直接對(duì)接,并在爬模外架體上留設(shè)鋼質(zhì)安全門。采取此做法能安全快捷地將施工人員運(yùn)至爬模架體上,同時(shí)在爬模提升后無需采取其他措施。此做法在廣州富力盈凱廣場項(xiàng)目成功應(yīng)用。施工電梯與架體無縫對(duì)接如圖6所示。5.4增設(shè)鋼平臺(tái)由于上頂模或爬模平臺(tái)的施工電梯運(yùn)輸壓力較大,且核心筒墻體通常多次變截面,導(dǎo)致施工電梯與墻體的距離相應(yīng)變化。因此,需在電梯出口處安裝與掛架架體脫離的獨(dú)立施工電梯鋼平臺(tái),工作人員從頂模掛架下來后到達(dá)鋼平臺(tái)等待電梯,以緩解人員給架體帶來過大集中荷載。另外通過改變平臺(tái)的進(jìn)深尺寸,以解決電梯與墻體距離的變化問題。液壓爬升平臺(tái)如圖7所示。5.5施工電梯安裝高度為滿足施工電梯直接運(yùn)輸人員至最高工作平臺(tái),結(jié)合頂模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)(常規(guī)的爬模、滑模也存在此問題),施工電梯需要達(dá)到27m自由高度才能實(shí)現(xiàn),為此,采取以下措施:1將3部施工電梯的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部27m高度范圍內(nèi)采用3道三角形鋼構(gòu)架連接成整體,連接形式便于周轉(zhuǎn),3道鋼架隨電梯安裝高度依次向上周轉(zhuǎn);2由于正式附墻設(shè)計(jì)2層1道,在頂模系統(tǒng)底部設(shè)置周轉(zhuǎn)臨時(shí)附墻,以最大限度降低電梯自由高度。5.6雙標(biāo)準(zhǔn)節(jié)電梯常規(guī)施工電梯采用單標(biāo)準(zhǔn)節(jié)設(shè)計(jì),平面外剛度弱,最大附著距離僅達(dá)到9m,但頂模系統(tǒng)外掛架底部至操作平臺(tái)的距離超過15m,常規(guī)電梯只能到達(dá)掛架底部,運(yùn)輸效率低。雙標(biāo)準(zhǔn)節(jié)施工電梯主要通過運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、連接架、輔助標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、附墻架連接至建筑結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)節(jié)通過連接架連接后,強(qiáng)度及穩(wěn)定性更高,輔助標(biāo)準(zhǔn)節(jié)通過特制的快拆臨時(shí)連接附墻同鋼平臺(tái)連接,穩(wěn)定性更高,確保施工電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)附著間距達(dá)到20m,直達(dá)頂模平臺(tái)。廣州東塔施工電梯上下頂模平臺(tái)如圖8所示。5.7鋼框架設(shè)計(jì)電梯需到達(dá)頂模系統(tǒng)平臺(tái),可在平臺(tái)桁架下焊接剛度較大的鋼框架,鋼框架共設(shè)置為3節(jié),下2節(jié)四面設(shè)計(jì)附墻滾輪,抵在四周剪力墻上以保證穩(wěn)定性,并供電梯附著,鋼框架四面可焊接搭設(shè)走道,供施工人員使用。施工電梯與頂模系統(tǒng)鋼框架附著立面如圖9所示。6高層建筑樓梯的使用和管理6.1按專業(yè)劃分電梯使用在超高層建筑施工中,使用的施工電梯較多,涉及的專業(yè)及分包較多。為不造成管理混亂,在條件允許的情況下可以按專業(yè)劃分施工電梯的使用,如安排專用的單元幕墻板塊運(yùn)輸電梯。這樣按需要合理地分配資源可避免各專業(yè)分包搶用施工電梯而造成資源利用率低下的情況。6.2運(yùn)輸過程中作業(yè)人員不完善,發(fā)生重新犯罪2上下班的時(shí)候是施工電梯的使用高峰期(早上6:30—8:30,下午5:00—7:00),期間有大量的人員需要運(yùn)輸,若不及時(shí)把作業(yè)人員疏散,不但會(huì)造成誤工等情況,還有可能會(huì)造成安全隱患。因此在高峰期,施工電梯應(yīng)規(guī)定只能運(yùn)輸人員,不得運(yùn)輸貨物。6.3管理混亂的情況建筑施工中,涉及的專業(yè)及分包較多,為避免搶用施工電梯及管理混亂的情況,可以根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐指鱾€(gè)專業(yè)的施工電梯使用時(shí)間。在每天下午5:00之前,應(yīng)有專人聯(lián)系協(xié)調(diào)各專業(yè)第2天使用施工電梯的時(shí)間,提高施工電梯施工效率。6.4種方法+隔層由上面公式可以知道要加快施工電梯的運(yùn)輸速率,通過減少施工電梯的?？繒r(shí)間是一個(gè)有效的辦法。而減少施工電梯的?？繒r(shí)間其中最有效的一種方法就是隔層?？抗芾?。隔層停靠管理就是在上下班的人員運(yùn)輸高峰期,施工電梯只在指定樓層?？?。在高峰期時(shí),施工電梯可只在尾數(shù)為0,3,5,8的樓層停靠,這樣施工人員最多只需走1層即可到達(dá)施工電梯?？繕菍印Ｆ渲须娞莸淖蠡\只在尾數(shù)為0,5的樓層?？?電梯的右籠只在尾數(shù)為3,8的樓層?？?這樣施工電梯只需5層停1次,可大大減少施工電梯的?？繒r(shí)間,從而提高施工電梯的運(yùn)輸效率。7施工電梯方案編制原則1)施工電梯的選型、布置及數(shù)量不宜單獨(dú)確定,而應(yīng)該整體考慮,例如在電梯井內(nèi)布置的施工電梯尺寸小、數(shù)量多。2)施工電梯的布置及附墻