28超高层施工电梯运输技术创新

超高层施工电梯运输技术创新,天津周大福金融中心“制高点”QC小组发布人：田帅优2018年3月,6,6,录,目,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,工程简介,工程简介,图1-1周大福金融中心立面图,530m,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,QC小组简介,2.1小组概况,表2-2小组成员概况,2.1小组概况,QC小组荣誉,2.3小组荣誉,本QC小组曾获“2015年全国工程建设优秀QC小组一等奖”、“2016年全国工程建设优秀QC小组一等奖”，QC活动经验丰富，小组成员定期进行培训，并开展QC活动进行学习讨论。,QC小组交流会,QC知识培训,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,选题理由,选题理由,根据现场实际情况要求，预采用物流电梯塔架用钢量达2800t,成本预算为2380万，电梯投入的物力、财力较大。,本项目工期为1504个日历天，时间非常紧凑。根据总进度计划，部分核心筒楼层的施工速度必须达到3天/层，施工电梯合理部署显得尤为关键。,制表人：吕永岭制图时间：2015.08.15,表3-1总进度计划,超高层建筑垂直运输方面应确保人员物料安全运至各个楼层。,选题理由,本工程高峰期施工人员达3000余人，各种物料运输量大。解决好施工电梯的选型、布置、使用等问题是保障超高层建筑顺利施工的关键。超高层常用的垂直运输方式一种是布置在建筑物室内永久电梯井道中，可避免风荷载的影响，但会占据永久电梯空间，影响后期正式电梯的安装及调试，本工程上业主对电梯井道的移交时间控制非常严格，若想按照合同工期根本无法完成。,图3-1室内电梯布置平面图制图人：周申彬制图时间：2015.08.17,选题理由,另一种是布置在建筑物室外附着于外框，但本工程结构内收变形大，若采用传统的施工电梯附着距离将会多变且距离较大，垂直式电梯梯笼离墙距离为370-9610mm，距离外墙超过1400mm以上的达28层，危险因素较大、不安全。同时需附着电梯数量较多，影响外立面幕墙的施工，影响总体进度。,图3-2电梯布置在室外立面图制图人：吕永岭制图时间：2015.08.18,基于以上四点理由，施工电梯无论是布置在建筑室内还是建筑主体外侧，均不能满足安全、工期、成本等要求，因此必须设计一种新型的施工电梯布置方式。,选题理由,小组成员对超高层施工电梯进行了查新，如下表：,表3-2：查新情况表,制表人：田帅优制表时间：2015.08.20,选题理由,表3-3：网络查新汇总表,通过网络或查看相关资料，发现国内外未有适合本工程的超高层施工电梯技术。我QC小组选定开展的课题名称为：超高层施工电梯运输技术创新。,制表人：田帅优制表时间：2015.08.20,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,设定目标,研发一种新型施工电梯运输方式。,4.1确定目标及目标值,目标值,（1）确保施工电梯安全可靠，运输能力满足施工要求。（2）节约成本300万元,目标,（1）本施工技术目标值是否可行，是否具备值得投入研究的价值，将从人、机、料、法、环、测6个方面分析：,4.2目标值可行性分析,表4.1目标可行性分析表,制表人：裴鸿斌制表时间：2015.08.26,（2）本项目在15项“千米级超高层建筑施工关键技术研究”中，超高层建筑垂直运输技术为重点研究子课题之一。（3）我QC小组人员自主研发提升整体顶升平台顶升功效技术，全国首创动臂塔吊兜底防护技术，QC活动经验丰富，本小组成员多数为项目各部门的骨干成员，技术力量雄厚。综上：我小组一致认为目标值可以实现！,4.2目标值可行性分析,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,提出方案并确定最佳方案,QC小组成员根据现场情况，召开“诸葛亮会”，运用“头脑风暴法”列出多种形式、不同思路的方案。,5.1提出方案,图5-1QC小组讨论会,制图人：苏亚武制图时间：2015.09.08,方案一：斜线电梯,实施要点：（1）对于低区的垂直运输，采用倾斜式的电梯附着于外框主体结构。（2）对于高区布置将施工电梯布置在电梯井道内。,5.1提出方案,图5-2斜线电梯施工立面图制图人：李享制图时间：2015.09.10,方案二：通高的物流电梯塔架（物流通道）,5.1提出方案,实施要点：（1）在主体外框结构外设置一个钢质的通高电梯塔架，该塔架与外框结构相连接。（2）电梯塔架周围布置若干施工电梯，施工电梯附着于电梯塔架上。,图5-3通高物流电梯立面图,制图人：李可柏制图时间：2015.09.15,方案三：半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯,实施要点：（1）在主体外框结构外设置一个钢质的电梯塔架，该塔架与外框结构相连接负责低区的物流垂直运输。（2）对于高区在外框主体结构外设置悬挑施工电梯，与低区的物流通道进行接力，从而负责整个的物流垂直运输。,5.1提出方案,图5-4半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯制图人：李可柏制图时间：2015.09.25,F46-F94布置三台高速电梯,物流通道五台高速电梯,5.2确定最佳方案,表5-1方案对比分析表,制表人：杨晨,制表时间：2015.09.30,5.2确定最佳方案,通过上述方案对比分析可以看出：方案一：技术要求较高，研发成本费用较高，安全性不足，对工期影响较大。方案二：虽然满足安全使用及工期要求，但是成本较高。方案三：既能安全使用也能满足工期要求，且成本低，综合经济效益显著。所以我QC小组综合考虑后决定采用方案三“半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯”方案为最终实施方案。,方案一,方案二,方案三,最佳方案,制图人：孙加齐,制图时间：2015.10.10,5.3最佳方案深化,初步选定方案三之后，运用亲和图整理出与施工电梯运输设计有关的四类因素，分析出不确定因素并进行决策。,图5-5方案细化亲和图,对以上亲和图所述方案的特点进行进一步决策：,表5-2方案深化分析表,制表人：田帅优,制表时间：2015.10.12,5.3最佳方案深化,表5-2方案深化分析表,制表人：田帅优,制表时间：2015.10.12,5.3最佳方案深化,5.4关键问题预测,小组成员通过讨论，运用“头脑风暴法”，绘制出“施工电梯运输技术创新”方案实施过程的PDPC图，提前对关键技术问题进行预测，并制定出相应解决办法，有利于方案在过程中的顺利实施。,制图人：李可柏,制图时间：2015.11.15,图5-6方案细化PDPC图,QC小组通过以上PDPC法分析后，预测方案实施过程中有以下关键问题需解决：,1.电梯施工电梯数量及选型2.电梯塔架（物流通道）的设计。3.物流通道附着。4.物流通道现场安装。5.悬挑电梯基础设计。,5.4关键问题预测,5.5确定方案实施流程,通过讨论，小组确定了半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯的实施流程，并绘制了实施流程图。,制图人：李可柏,制图时间：2015.11.23,图5-7方案实施流程图,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,制定对策,制定对策,表6-1对策表,针对以上分析出的关键问题，我QC小组提出以下对策，如表6-1所示：,制定对策,表6-1对策表（续）,制表人：田帅优,制表时间：2015.12.05,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,对策实施,1、根据不同施工阶段运输需求分析计算所需梯笼数量。从第五使用阶段通过投入人数及运输高度分析可得拟配置7部电梯梯笼数至少为13个。,实施一：施工电梯数量及选型,制表人：李可柏制表时间：2016.01.20,表7-1施工阶段运输需求图,2、通过超高层电梯梯笼总数布置初算法预估梯笼总数:超高层施工电梯梯笼粗算算法拟合公式为：,其中：M为标准梯笼总数；建筑高度H、楼层数F、正负零以上工期T、总建筑面积A本工程：H=530m，F=100，T=1540，A=39M=12.6,实施一：施工电梯数量及选型,3、将实际分析与预估法相结合综合确定电梯数量。通过实际分析需用13个梯笼与计算得到需用梯笼12.6个，综合确定：电梯数量为7部；梯笼数为13个。（因47层以上施工电梯用量较小，综合考虑配置7个梯笼）配置情况：1-47F：塔架北侧、南侧、东侧配置3#、4#、5#、6#、7#施工电梯，共5部10个梯笼；核心筒内配置3个梯笼47F以上：配置悬挑电梯8#、9#施工电梯，共2部4个梯笼，核心筒内配置施工电梯3个梯笼。,4、根据运输物件尺寸及运输高度确定施工电梯型号,实施一：施工电梯数量及选型,制表人：李享制表时间：2016.03.09,表7-2电梯吊笼型号,通过现场物件尺寸信息及使用情况施工电梯3#、4#、5#、6#梯笼尺寸：3.2m*1.5m*2.5m，7#为特制加长梯笼尺寸：4.8m*1.8m*2.5m用于运输超长物料。,实施效果：根据日常运行记录本，各限位运行状态正常，电梯运输材料及人员能力，满足施工进度要求。,实施一：施工电梯数量及选型,制表人：李享制表时间：2016.03.10,表7-3电梯日常运行记录,实施二：电梯塔架（物流通道）的设计,通道塔分地下及地上两部分，为达到刚接的效果，在桁架梁上弦平面及下弦平面布置水平支撑，提高其水平抗侧移刚度。通道塔地下结构要穿过楼板做到达主塔楼地下4层。标准层平面尺寸为：9000mm*5300mm,1、根据施工电梯的尺寸及具体排布方式，确定电梯塔架的平面图。,图7-6标准层下弦平面布置图,图7-5通道塔整体结构体系示意图,图7-4通道塔整体平面布置图,制图人：田帅优制图时间：2016.03.20,制图人：苏亚武制图时间：2016.03.25,制图人：周申彬制图时间：2016.03.28,图7-7通道塔钢框架柱连接节点,图7-9通道塔钢框架柱与桁架梁连接节点,图7-8通道塔钢框架梁与上弦水平支撑节点,通道塔的钢框柱连接采用铰接形式；通道塔钢框架梁与上弦水平支撑节点：框架梁与角钢焊接，构成角钢水平支撑区域，共同组成主体结构走道板面；与桁架梁连接节点采用螺栓连接。,2、根据平面图运用Tekla软件进行细部节点深化设计。,实施二：电梯塔架（物流通道）的设计,制图人：田帅优制图时间：2016.04.04,制图人：悲鸿斌制图时间：2016.04.04,制图人：田帅优制图时间：2016.04.04,图7-10物流通道与塔楼应力计算分析应力图制图人：王宜彬制图时间：2016.04.18,实施效果：电梯塔架变形较小，满足设计要求。,实施二：电梯塔架（物流通道）的设计,3、利用有限元软件计算分析结构受力情况,塔楼在恒荷载（自重）和风荷载组合作用下，塔楼（1F-47F）竖向最大变形为90mm,水平方向最大变形为288.05mm。塔楼和物流通道整体在恒荷载（自重）和风荷载组合作用下，1F-47F高度范围内竖向最大变形为90mm,水平方向最大变形为298.14mm，且最大值位于物流通道内。故物流通道在恒荷载和风荷载组合作用下对塔楼的竖向变形和水平方向变形均影响小，稳定性满足要求。,在通道塔框架部分每2个结构层设置一道附墙杆（3个杆件），附墙杆两端分别连接于通道塔每层桁架梁的下弦节点处和主塔楼东面的边框柱柱体连接板。,实施三：物流通道附着,1、物流通道位置附着杆件平面设计图。,图7-11附墙杆与边框柱柱体连接,制图人：宋达制图时间：2016.06.08,图7-12附墙杆与通道塔连接节点图,图7-13附墙杆与外框柱连接节点图,实施三：物流通道附着,附墙杆和主塔楼之间连接节点：附墙杆和主塔楼之间采用铰接连接。附墙杆和边框柱柱体连接耳板通过直径销轴进行穿孔(孔径34mm)连接。,2、附墙杆件连接。,制图人：李可柏制图时间：2016.06.13,制图人：李可柏制图时间：2016.08.18,制表人：杨晨制表时间：2016.04.18,实施效果：根据每月的整体垂直度和整体平面弯曲值测量记录，主控项目与一般项目均满足要求，施工电梯运行过程中平稳，物流通道整体垂直度偏差18mm，平面弯曲度偏差6mm，满足要求。,表7-14整体垂直度和整体平面弯曲值测量记录表,实施三：物流通道附着,1、按照流程图进行初步安装。,进行安装预备工作后进行首节钢柱、钢梁、斜撑、二节柱及框架安装。,图7-15安装流程图制图人：宋达制图时间：2016.08.19,首节钢柱安装图,钢梁安装图,斜撑安装图,图二节柱及框架安装图,图7-16关键部位安装流程图制图人：宋达制图时间：2016.08.20,2、运用汽车吊在地面拼装标准单元节。在拼装标准节整体吊装时，严格控制拼装精度，保证拼装质量。,图7-17汽车吊在地面拼装标准单元节,实施四：物流通道现场安装,制图人：宋达制图时间：2016.08.28,3、运用塔吊将标准节吊装至高空进行安装，采用螺栓进行连接，严格控制螺栓连接的紧固轴力。,图7-18安装首节单元体,图7-19安装末节单元体,制图人：周申彬制图时间：2016.09.05,制图人：宋达制图时间：2016.10.10,实施效果：根据安装首末节单元体时间差为46天，安装一层物流通道的时间1天,1、确定悬挑电梯与物流通道的的接驳楼层为46层。在F46层布置2台（8#，9#）悬挑双笼施工电梯其底部设置悬挑钢结构的电梯基础。,实施五：悬挑电梯基础的设计,图7-20塔楼F46层悬挑施工电梯基础平面布置图,图7-21塔楼悬挑施工电梯基础模型示意图,制图人：宋达制图时间：2017.01.10,制图人：田帅优制图时间：2017.01.20,图7-23悬挑施工电梯基础吊点布置示意图,图7-22悬挑施工电梯基础安装示意图,制图人：李可柏制图时间：2017.02.01,制图人：李享制图时间：2017.02.05,2、CAD绘制悬挑电梯基础安装示意图和吊点布置示意图。,3、利用有限元软件计算分析结构承载力。,实施五：悬挑电梯基础的设计,图7-24悬挑电梯结构承载力分析应力图制图人：王宜彬制图时间：2017.02.11,实施效果：悬挑电梯运行情况良好，承载力满足要求,通过对基础平台包络计算结果，应力和变形计算X向最大变形4.8mm,Y向大变形1.4mm,Z向最大变形19.6mm最大拉应253.3MPa最大压应96.6MPa，均满足承载力要求。,2017天津周大福金融中心“制高点”QC小组,效果检查,8.1目标检查,根据技术进步经济效益与节约三材料计算认证书：半高物流通道合计用钢量约为2400t，加工制作费用按照5000/t,安装拆除费用为3500/t，合计成本为：2040万；全高物流通道合计用钢量约为2800t，加工制作费用按照5000/t,安装拆除费用为3500/t，合计成本为：2380万。合计节约成本为：2380-2040=340万300万,节省成本340万元，目标实现！,目标值,图8-1技术进步经济效益与节约三材料计算认证书制图人：田帅优制图时间：2017.03.03,8.2效益检查,工期效益：采用半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯施工，按照工期计划