超高层退台式建筑升降机施工技术研究QC成果报告.doc

超高层退台式建筑升降机施工技术研究

单 位： 山东天齐置业集团股份有限公司
小组名称：山东天齐集团淄博分公司QC小组
小组类型： 创新型
发 布 人： 田冰洁

超高层退台式建筑升降机施工技术研究
山东天齐集团淄博分公司QC小组
一、小组简介
小组名称
山东天齐集团淄博分公司QC小组
成立时间
2004.3.26
活动课题
超高层退台式建筑升降机施工技术研究
活动时间
2012.11.12~2013.10.30
小组编号
TQQCXZ-2004-03
课题编号
TQQCKT-2012-010
课题类型
创新型
小组人数
7人
出勤率
98%
姓 名
年龄
学历
职称
职务
小组分工
郭能刚
38
本科
工程师
组长
组织协调
谢东锋
32
本科
工程师
副组长
技术主管
田冰洁
27
本科
助理工程师
组员
资料整理
杨树林
29
专科
助理工程师
副组长
组织实施
罗大永
38
专科
助理工程师
组员
分析实施
宗 学
39
专科
助理工程师
组员
分析实施
刘 凯
36
本科
助理工程师
组员
分析实施
制表：田冰洁 日期：2012.11.13
二、 工程概况
汇金大厦工程位于淄博市张店区柳泉路与鲁泰大道交叉口东北角，总建筑面积为118561平方米。本工程地下两层（公寓式办公楼部分地下三层，并设架空层），主楼三十六层，结构高度为153.95米，采用框架—核心筒结构，七层以下采用型钢混凝土框架柱，基础形式为桩筏基础；裙房地上五层，结构高度为22.800米，采用框架结构，基础形式为柱下独立基础＋封土板；公寓式办公楼地上二十四层，结构高度77.270米，采用剪力墙结构，基础形式为筏板基础。

汇金大厦主楼外立面图
从上图可以看出，本工程四个外装门面呈退台式收进，分多次收进，1～26层垂直上升，27～33层收进3420mm，34～36层收进1730mm，屋面收进2740mm，根据升降机位置与建筑物的关系，本工程升降机标准节中心距建筑物最远距离为10.94m。由于升降机标准附墙架可满足升降机标准节中心与建筑物附着点的水平距离为3400mm-4100mm之间进行调整，远小于本工程升降机标准节中心点距建筑物距离的要求，采用标准附墙架无法对升降机进行拉结固定。
三、选择课题
高层建筑工程装饰阶段施工时，为满足人员、材料垂直运输要求，需要安装升降机，许多建筑由于外形要求，常出现外立面退台的情况。由于退台层以上部分升降机标准节中心距建筑外立面距离过大，超过标准附墙架有效长度，所以，对于退台层以上的物料运输，提出了新要求。2012年11月，山东天齐集团淄博分公司组织相关人员成立了《超高层退台式建筑升降机施工技术研究》QC课题组，对该问题进行了专项技术研究。
四、设定目标
1、确定目标
退台层以上物料垂直运输问题创新研究，在满足安全的前提下，实现良好的经济效益。
2、确定目标值
通过我QC小组集思广义，决定以装饰阶段的垂直运输费用来作为课题目标值。根据对普通外立面的装饰阶段垂直运输费用进行分析，相近高度工程的单台升降机（SC200中速变频）费用如下表所示：
升降机费用分析表
序号
项 目
费 用
备 注
1
升降机进出场及安、拆费
1、进出场费4800元；
2、100m内安拆费11000元；
3、标准节增加安拆费36节×500元/节=18000元；
4、扶墙器增加安拆费12道×500元/道=6000元；
5、合计：39800元
根据我公司设备管理公司设备及周转材料经营管理制度条规定
2
租赁费
1、100m以内升降机日租金690元；
2、增加标准节日租金36节×6元/节=216元；
3、增加扶墙器日租金12道×5元/道=60元；
4、合计：966元/天

实际租期220天

3
维修、保养费
根据实际发生费用测算共12000元

4
合计
39800+966×220+12000=264320元

本工程合同要求2013年10月27日必须达到竣工验收条件，根据进度计划安排，装饰阶段施工工期约为210天，普通外立面单台升降机使用约计25万元。考虑本工程为退台式结构，退台层以上物料垂直运输成本显著增加。
确定本QC活动目标值：装饰阶段垂直运输费用≤40万元。
五、提出方案并确定最佳方案
（一）提出方案
由于退台层以上升降机附墙架长度不足致使导轨架无法继续升高，从而导致物料无法运到退台层以上部位，影响施工的顺利进行，为解决这一难题，QC小组成员召开专题会议，通过头脑风暴法，集思广益，对退台层以上升降机施工展开讨论，共归纳总结出四种方案：
方案一：退台层处增设升降机法
方案二：电梯井内设升降机法
方案三：退台层处增设型钢格构柱法
方案四：加长附墙架加固法
（二）方案介绍
方案一：
该种方案主要是在退台层处增设升降机，以解决退台层以上部位物料的垂直运输。为避免对退台层屋面结构造成破坏，在退台层屋面升降机底部增设工字钢Ⅰ25进行加固。

退台层处增设升降机示意图

方案二：电梯井内设升降机法
该方案充分利用电梯井上下竖直的构造特点，根据电梯井尺寸由升降机生产厂家专门设计、制作轿厢、附着等，由生产厂家进行安装、拆卸。

图中：1. 导轨架 2.防护栏杆 3.吊笼 4.司机室 5.缓冲装置 6.护栏底盘 7.砼基础
吊笼安装后立面示意图

方案三：退台层处增设型钢格构柱法
该方案在退台层的楼面上增设钢格构柱，钢格构柱与主体结构通过扶墙连接牢固，升降机导轨架与钢格构柱通过原厂扶墙连接牢固。

退台层处设钢格构柱示意图

方案四：加长附墙架加固法
该方案先加工一个钢结构体系，该钢结构体系自主体结构悬挑出去并与主体混凝土结构固定牢固，将升降机原厂附墙架与该钢结构连接。

加强附墙架加固示意图

（三）方案比较
方案一（退台层处增设升降机）分析表
序号
项 目
分析
1
安全性
升降机落于退台层处屋面板上，由于提升高度54m时升降机整机自重11.7T，加上施工荷载，超过退台层屋面荷载，必须对楼面进行加固方可安装升降机。
2
适用性
上、下两台升降机运输能力相同，能满足物料垂直运输要求，但运输过程中需要二次倒运。
3
难易性
退台层处由于升降机荷载超过楼面荷载，需对退台层处升降机底座处结构进行加固，经核算，导轨架底设两道25#工字钢能满足要求，并且退台层以上升降机本身上、下运输比较繁琐，安装、拆除都比较复杂。
4
经济性
由于增加升降机后，相应租赁费用、结构加固费用、材料二次搬运费用相应增加。相关费用统计如下：
进出场及安拆费：
1、进出场费4800元/台×2台=9600元；
2、100m内安拆费11000元/台×2台=22000元；
3、退台层处安、拆费增加20000元；
4、小计：51600元
租赁费用：
1、100m以内升降机日租金690元/台·天×2台=1380元/天；
2、按计划工期210天计：1380元/天×210天=289800元
结构加固费用：约计30000元
维修保养费用：12000元/台×2台=24000元
二次搬运费用：200元/天·人×210天×4人=168000元
费用合计：51600+289800+30000+24000+168000=563400元
5
工期
只要安排专人负责两台升降机之间的物料倒运，并不降低物料运输能力，对工期不产生影响。
6
评价
本方案适用性强、工期有保证，通过楼面加固措施后，安全也能保证；但安、拆及上下运输繁琐；使用过程中辅助费用显著增加，不经济。
制表：田冰洁 日期：2012.11.20

方案二（电梯井内设升降机）分析表
序号
项目
分析
1
安全性
由厂家根据实际情况进行设计，安全有保证。
2
适用性
一般的高层、超高层工程，由于电梯井上下竖直，均可采用，但无法到达屋面，屋面施工时材料运输困难。
3
难易性
由于受电梯井结构形式限制，设计、安装、拆除以及维修保养均较复杂。
4
经济性
由于每个工程电梯井尺寸均不相同，需根据每个工程专门设计及定制，使费用显著增加。每个电梯井仅能安装一台单笼的升降机，并且，由于无法提升至屋面，屋面及设备层施工材料必须采取塔机或人力倒运，显著增加运输费用。相关费用统计如下：
进出场及安拆费：由于每个电梯井仅能安装一台单笼的升降机，按2台计
1、进出场费4800元/台×2=9600元；
2、100m内安拆费11000元/台×2台=22000元；
3、100m以上标准节增加安拆费36节×500元/节×2=36000元；
4、100m以上扶墙器增加安拆费12道×500元/道×2=12000元；
5、经向升降机生产厂家咨询，单独定制的升降机比正常安装的升降机额外增加费用100000元/台×2台=200000元；
小计：9600 +22000 +36000 +12000 +200000 =279600元
租赁费用：
1、100m以内升降机日租金690元/台·天×2台=1380元/天；
2、增加标准节日租金36节×6元/节·天×2=432元/天；
3、增加扶墙器日租金12道×5元/道·天×2=120元/天；
4、小计：1932元/天
按计划工期210天计：1932元/天×210天=405720元
维修保养费用：22000元/台×2台=44000元
屋面及设备层材料运输增加：214.44元/10㎡×1600㎡=34310元
费用合计：279600+405720+44000+34310=763630元
5
工期
由于受电梯井内净尺寸影响，加工的吊笼尺寸要小得多，即便安装2台升降机，与1台普通的双龙升降机比较，运输能力仍有欠缺，工期可能会受影响。
6
评价
本方案安全性高，适用性一般，设计、安装、维护均较复杂，经济性差，工期易受影响。
制表：田冰洁 日期：2012.11.20

方案三（退台层处增加格构钢柱）分析表
序号
项目
分析
1
安全性
钢格构柱采用标准节搭设，便于上下运输及安、拆作业，钢格构柱自重6.7T，加上其他构造措施增加荷载，超过退台层屋面荷载，必须对退台层楼面进行加固方可安装。由于格构柱与主体结构通过拉杆固定牢固后，形成一个稳定的结构体系，升降机通过原厂附墙架牢固在格构柱上，能够确保安全。
2
适用性
能够一次性将物料运输至相应楼层，满足物料运输需求。
3
难易性
退台层处安装钢格构柱处需对原结构楼面进行加固，钢格构柱与建筑结构之间、升降机与钢格构柱之间需2次扶墙连接，并且拆、装、运输比较繁琐。
4
经济性
由于增加钢格构柱后，相应租赁费用、结构加固费用、附墙架费用均投入较大。相关费用统计如下：
进出场及安拆费：
1、进出场费4800元；
2、100m内安拆费11000元；
3、100m以上标准节增加安拆费36节×500元/节×2=36000元；
4、100m以上扶墙器增加安拆费12道×500元/道×2=12000元；
小计：4800 +11000+36000 +12000=63800元
租赁费用：
1、100m以内升降机日租金690元/天；
2、增加标准节日租金36节×6元/节·天×2=432元/天；
3、增加扶墙器日租金12道×5元/道·天×2=120元/天；
4、小计：1242元/天
按计划工期210天计：1242元/天×210天=260820元
结构加固费用：约计30000元
维修保养费用：18000元
费用合计：63800+260820+30000+18000=372620元
5
工期
一次性将物料运输至相应的楼层，对工期无不利影响。
6
评价
本方案适用性强、工期有保证，通过楼面加固措施后，安全也能保证；但安、拆及上下运输繁琐；经济一般。
制表：田冰洁 日期：2012.11.20

方案四（加长附墙架加固法）分析表
序号
项目
分析
1
安全性
加长附墙架主要承受自身重力及导轨架对它的水平作用力，需对附墙架本身强度及克服重力措施进行设计。
2
适用性
一次性将物料运输至相应楼层，满足物料运输需求。
3
难易性
可在施工场地内灵活加工，用塔吊整体吊运安装，拆除时接料平台架可铺板搭设操作平台，安拆均方便。
4
经济性
加长附墙架材料及安拆费均投入较少，造价低。相关费用统计如下：
进出场及安拆费：
1、进出场费4800元；
2、100m内安拆费11000元；
3、100m以上标准节增加安拆费36节×500元/节=18000元；
4、100m以上扶墙器增加安拆费12道×500元/道=6000元；
小计：4800 +11000+18000 +6000=39800元
租赁费用：
1、100m以内升降机日租金690元/天；
2、增加标准节日租金36节×6元/节·天=216元/天；
3、增加扶墙器日租金12道×5元/道·天=60元/天；
4、小计：966元/天
按计划工期210天计：966元/天×210天=202860元
维修保养费用：12000元
费用合计：39800+202860+12000=254660元
5
工期
一次性将物料运输至相应的楼层，对工期无不利影响。
6
评价
本方案适用性强、操作简单、经济性好、工期有保证。安全性能通过合理设计并采取必要的构造措施后能够有效保证。
制表：田冰洁 日期：2012.11.20

（四）方案评估及选择
针对以上四个方案的分析情况，分别从安全性、经济性、适用性、难易性和工期等五个方面采用加权评分法对四个方案进行评估，权重和为1，各项目分配分均为100，小组成员对各方案、各项目进行打分，汇总后如下表所示：
序号
项目
权重
方案一
方案二
方案三
方案四
退台层处增设升降机法
分配分
实得分
电梯井内设升降机
分配分
实得分
退台层处增设型钢格构柱
分配分
实得分
加长附墙架加固法
分配分
实得分
1
安全性
0.3
较高
100
90
高
100
100
较高
100
90
较高
100
90
2
经济性
0.3
一般
100
80
差
100
70
较好
100
90
好
100
100
3
适用性
0.2
强
100
100
一般
100
80
强
100
100
强
100
100
4
难易性
0.1
较差
100
70
较差
100
70
较差
100
70
好
100
100
5
工期
0.1
有保证
100
100
有影响
100
80
有保证
100
100
有保证
100
100
综合得分
0.3*90+0.3*80+0.2*100+0.1*70+0.1*100
=88
0.3*100+0.3*70+0.2*80+0.1*70+0.1*80
=82
0.3*90+0.3*90+0.2*100+0.1*70+0.1*100=91
0.3*90+0.3*100+0.2*100+0.1*100+0.1*100=97
方案评估表
制表：田冰洁 日期：2012.11.29
根据评估表分析结果，方案四综合得分最高，因此，确定方案四为最佳方案。

（五）方案分解
根据确定的方案四加强附墙架加固法，小组成员展开讨论，通过对预测结果的归纳总结，对方案进行了分解，分解图如下：

制图：田冰洁 日期：2012.11.29
（六）方案优化
根据方案分解图，对方案进行进一步优化：
1、加长附墙架方案设计优化
对比分析表

分解方案
特点
结论
加长附墙架方案设计
整体式
加长附墙架为一个整体稳定构件，架体前端连接原厂附墙架。设计及加工简洁；整体性好、稳定性高；使用过程中，主要检查后端锚固部位；部分杆件可进行重复利用；造价低廉。
采用
组合式
加长附墙架部分由多节拼接而成，节间采用螺栓连接，架体前端连接原厂附墙架。设计及加工复杂；使用过程中除对后端锚固部位的检查外，对连接结点的检查尤其重要；可反复应用于其他工程；但造价较高。
不采用
制表：田冰洁 日期：2012.11.30
2、加长附墙架拆除
对比分析表

分解方案
特点
结论
加长附墙架拆除
整体吊运
拆下的加长附墙架可直接在其他类似工程中使用。但由于装饰阶段施工时就已经拆除塔机，要将附墙架安全运下须采用大型起重吊车或设计专门的外伸吊臂，用卷扬机吊下。但两种方法产生的费用远远超过加长附墙架自身价值。
不采用
分体吊运
将加长附墙架通过切割，划整为零，随着升降机拆除，将分割后的附墙架部件一并用吊笼运下。这样，可以借助接料平台支撑架体，搭设操作平台，操作非常安全、方便。
采用
制表：田冰洁 日期：2012.11.30

3、确定最优方案
根据对选择方案的优化对比分析结果，得出最优方案如下图所示：

制图：田冰洁 日期：2012.11.29

六、制定对策表
根据以上确定的方案， 制定对策表如下所示：
对策表
序号
项目
对策
目标
措施
地点
时间
负责人
1
加长附墙架方案设计
组织专业技术人员进行方案设计。
利用一周时间完成方案设计，能够指导施工。
1、根据钢结构长细比要求进行尺寸设计，建立计算模型。
2、对设计的结构进行验收复核。
3、结合生产厂家建议及构造措施，对结构体系优化定型。
现场总工办办公室
2012.12.5—
2012.12.15
谢东峰

2
加长附墙架制作
严格按设计图纸加工制作。
各杆件尺寸正确，焊接牢固。
1、杆件加工
2、焊接
3、防锈处理
施工现场
2013.3.15—
2013.3.24
罗大永
刘 凯
3
加长附墙架安装
严格按方案实施安装作业。
安装水平位移控制在30mm内。
1、相应楼层弹十字控制线。
2、塔吊配合吊装就位。
3、固定牢固。
施工现场
2013.4.1—
2013.4.7
罗大永
宗 学
4
加长附墙架拆除
由上到下、化整为零，随导轨架逐步拆除。
确保安全拆除。
1、由上到下拆除。
2、分割成小块拆除
施工现场
2013.10.15—
2013.10.17
罗大永、刘凯、宗学
制表：田冰洁 日期：2012.11.30
七、按对策表实施
根据制定的对策，进行分部实施。
（一）实施一：组织专业技术人员进行方案设计
1、附墙架加固部分尺寸设计
根据附墙架的受力特点，附墙架主要承受水平面内的作用力，因此，考虑将附墙架加固部分设计成梯形钢桁架结构。沿梯形高度方向按间距2300mm设置横向连接，分割成的每个小梯形对角设斜杆连接，充分利用三角形的稳定性，使整个梯形结构形成几何不变体系，钢桁架采用Φ89×10圆钢管焊接而成，前端焊100×4的方钢管，便于与原厂附墙架连接。附墙架加固部分计算简图如图所示。

墙架加固部分计算简图
2、附墙架加固部分结构体系验算
1）荷载计算
根据生产厂家提供的升降机使用说明书，附墙架作用于建筑物上的力为F：
F=（L×60）/（B×2.05）KN
其中，L--升降机距离将加固点的距离
B--附墙架的宽度
F=（3600×60）/（1430×2.05）=73.68KN
2）强度验算
采用Φ89×10钢管
I=π（D4-d4）/64=π（894-694）/64=1.966×106mm4
A=π（D2-d2）/4=π（892-692）/4=2480.6mm2
i===28.16mm
λ=L/i=2500/28.16=99.36
Ψ=0.645（a类）
f=N/（Ψ×A）=82000/（0.645×2480）=51.25N/mm2<205 N/mm2
所以结构安全。
3、附墙架加固部分结构体系优化设计
1）为保证附墙架加固部分整体刚度，考虑架体两侧增设两根悬挑主梁，附墙架加固部分最终构造图如图所示

附墙架加固部分构造图

附墙架三维模拟构造图

2）为保证加强附墙架与建筑结构连接成牢固的整体，必须在架体的关键位置设固定点。附墙架加固部分点位置如图所示

附墙架加固部分锚固点布置图
实施效果：
2012年12月20日，QC小组将设计图纸报送集团公司总工办，通过了公司总工程师的审核。
（二）实施二：严格按设计图纸加工制作
2013年3月15日至24日，杨树林组织人员根据审核通过的设计图纸进行制作。
1、根据设计图纸，将钢结构各杆件加工好；
2、找一块平整的硬化路面，将附墙架加固部分原位放样在地面上；
3、将各杆件按设计图纸摆放好，由专业焊工进行焊接；
4、焊接完成后，做好防腐防锈处理。焊接的附墙架加固部分如图所示。

附墙架加固部分制作完成效果

实施效果：
2013年3月25日，项目技术负责人谢东峰组织人员，对附墙架加固部分进行检查、验收，各部件连接吻合、牢固，加工质量符合规范要求。
（三）实施三：严格按方案实施安装作业
附墙架加固部分定位放线
在需安装附墙架加固部分的结构面上弹设纵向、横向两条控制线，用于控制附墙架加固部分的平面位置。
附墙架加固部分吊装就位
1、附墙架加固部分前端设两个吊环，吊索采用直径15mm的钢丝绳，附墙架加固部分后端拴棕绳，用以控制牵引附墙架加固部分向楼内运动；
2、用塔吊吊起附墙架加固部分至安装楼层上方，将牵引棕绳用钢筋钩钩至建筑物内，由专人负责牵引；
3、信号指挥员用对讲机指挥塔吊徐徐下落，牵引人员牵引附墙架加固部分后端移动至建筑物内，后端横梁落于放置于楼面的两个滑板上；
4、随着牵引附墙架加固部分后端向建筑物内移动，指挥塔吊缓慢下落，直至目测附墙架加固部分后端到达指定位置，前端略高于后端；
5、由两人拿撬棍以剪刀撑形式将后端横梁微微撬起，抽掉滑板后，将后端慢慢放至结构面；
6、调整附墙架加固部分位置正确后，指挥塔吊将前端慢慢下落至结构面。附墙架加固部分平面定位如图所示

附墙架加固部分平面定位图
附墙架加固部分固定
1、附墙架加固部分就位后，先固定后端，用水钻紧贴钢管在楼面上钻孔，钻孔时要保持竖直方向；楼板钻孔如图所示。
2、钻孔完成上下用[16槽钢夹紧，采用直径24的螺栓穿楼板固定；螺栓固定节点如图所示。

楼板钻孔 螺栓固定节点图
实施效果：
2013年4月1日至7日，由项目部、设备公司共同完成了对升降机及附墙架的安装工作，整个安装过程由现场安全员监督实施，圆满完成了安装作业，达到了预定目标。

附墙架搭设完成装立面图

（四）实施四：由上到下、化整为零，随导轨架逐步拆除
1、装饰施工完成后，附墙架由上到下逐步拆除。
2、由于后端加固段体积大、重量重，用气焊进行分割切除，并随时用升降机运至地面。
实施效果：
2013年10月23日至25日，由项目部、设备公司共同完成了对升降机及附墙架的拆除工作，整个拆除过程由现场安全员监督实施，圆满完成了拆除作业，达到了预定目标。
八、确认效果
1、安装及拆除过程中，项目专职安全员现场监督，严格按拆装方案进行，措施到位，确保了安全。使用阶段除每天进行使用前检查外，每月进行详细检查，通过检查，整个使用阶段运行平稳，达到了预期目标。
2、二次结构及装饰施工日期为2013年4月11日至2013年10月22日，施工日期为205日历天。施工完成后，对加长附墙架加固方案发生费用进行了统计：

费用统计表
序号
比较项目
加长附墙架固法
1
材料费
4.34
2
人工费
1.08
3
进出场及安拆费
1.70
4
租赁费
19.3
5
其他
1.2
6
合计
27.62
制表：田冰洁 日期：2013.10.27
由上表可见，采用加长附墙架后，材料垂直运输产生费用共计27.62万元，目标值为40万元元，达到了预期目标。
九、标准化
通过本次活动，我们QC小组把升降机加长附墙架加固的各项设计资料、施工工艺，报送技术中心，由技术中心统一审核整理后，经公司总工办审核批准，纳入企业标准，并于2014年1月1日起在公司内推广实施。申报的《超远距离升降机加固施工工法》获省级工法，工法编号LEGF-131-2013，申报的《升降机附墙架辅助装置》获国家实用新型专利，专利号ZL 2013 2 0310451.6。

省级工法证书 国家实用新型专利证书
十、总结与今后打算
1、总结
通过QC小组活动，使我们小组成员的学习能力、合作意识、工作主动性、解决问题的信心和进取精神等都得到了增强，综合素质得到了很大提高，取得良好的效果。
自我评价表
项目
自我评价
活动前（分）
活动后（分）
学习能力
4
5
合作意识
3
4
沟通能力
4
5
工作主动性
3
5
解决问题的信心
5
6
进取精神
3
4
制表：田冰洁 日期：2013.10.28

自我评价雷达图
制图：田冰洁 日期：2013.10.28
2.今后打算
通过本次QC活动的成功实施，我们打算今后继续组织小组成员，积极开展创新活动，将创新技术应用到工程实际中，提高工作效率，降低施工成本，进一步提高公司技术水平。我们QC小组下一步将以“施工电梯防坠落装置技术改进”为课题，解决施工电梯防坠落装置易损坏的技术难题。