超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南.pdf
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1、超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南超高层垂直运输选型、布置超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南及安拆施工指南中国建筑一局(集团)有限公司中国建筑一局(集团)有限公司CHINACHINA CONSTRUCTIONCONSTRUCTION FIRSTFIRST BUILDING(GROUP)BUILDING(GROUP)CORPORATIONCORPORATION LIMITEDLIMITED二一六年十月二一六年十月超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南前前言言在国内超高层施工建设领域中,中建一局集团坐拥目前中国第一高楼深圳平安中心,并且持续承接完成了上海
2、环球金融中心、俄罗斯联邦大厦、天津津塔、温州世贸中心、中国国际贸易中心三期等诸多国内外 300 米以上的超高层建筑。通过长期的实践和总结,拥有着极其丰富和宝贵的超高层建筑施工经验,总结形成了一套相对成熟的施工技术。为了能够更好地借鉴以往工程施工经验,在不断完善、提高超高层建筑成套施工技术的同时,为今后同类工程的施工提供指导和参考。技术中心在总结大量工程实践资料及经验的基础上,选取部分超高层施工常用或典型的关键技术,集成整理成系列超高层施工技术指南,并最终汇集成超高层施工技术手册,陆续在集团科技资源平台上发布,供各子企业及项目参考。本册为超高层施工技术指南系列其中的超高层垂直运输选型、布置及安拆
3、施工指南,针对超高层投标阶段垂直运输的选型布置和安拆的策划,从塔机定位、型号、基础、架设方式、安拆,施工电梯的定位、型号、基础、附着方式等多个方面进行分析和阐述,并就垂直运输方案设计的一些创新技术做了拓展性的介绍。超高层施工技术指南系列的编制依托于各子企业及项目无私提供的施工履约资料、科技成果总结,以及相关经验反馈。在此向超高层施工技术资料收集工作中提供支持和帮助的各子企业及项目部,以及参与或协助施工技术指南编制的单位及个人致以诚挚的感谢!并欢迎大家在施工实践过程中结合实际应用,对本系列施工技术指南提出改进和提升意见,以便于我们不断的更新和完善。主编单位:中建一局集团技术中心主 编 人:韦疆宇
4、审 查 人:陈蕾超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南目目录录综综述述.1 1第一章第一章 超高层项目垂直运输分析超高层项目垂直运输分析.2 2第一节 各专业分部分项工程物料分析.2第二节塔机需用台数估算.5第二章第二章 塔式起重机的布置塔式起重机的布置.8 8第一节 典型工程塔机布置.8第二节 塔式起重机型式选择.11第三节 塔式起重机的定位选择.14第四节 塔式起重机基础类型、选用及设计.16第五节 塔式起重机架设方式.19第六节 塔式起重机安装、顶升及拆除.26第七节 换塔及水平换位安装.34第三章第三章 施工电梯的定位选型施工电梯的定位选型.3838第一节 施工电梯定
5、位选择.39第二节 施工电梯型号选择.40第三节 施工电梯基础设计.42第四节 施工电梯附着.44第五节 施工电梯改装定制.47第六节 施工电梯与正式电梯交接.47第七节 与爬模、顶模的衔接.47第八节 提高运力措施.49第九节 单塔多笼及通道塔介绍.50第四章第四章 卸料平台选型及设计卸料平台选型及设计.5353第五章第五章 总包协调管理总包协调管理.5757第六章第六章 安全管理安全管理.5959超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南综综述述自 1993 年深圳地王大厦开工,揭开了我国超高层建设的大幕,在过去的十年,全国各地超高层建设进入了遍地盛放的狂热期。2013201
6、8 年,我国计划建成高度 250m 以上的超高层建筑共计一百余幢。超高层建筑体量巨大,作业面小,整体结构及内容物料共计数十万吨,每天上万人次的施工人员,如何高效完成垂直运输,一直都是超高层施工的关键难点。在实际施工中,作为施工方不仅要关注垂直运输的能力,更要关注如何通过分析垂直运输需求,完善方案、加强管理等措施,提高垂直运输的效率。超高层建筑施工垂直运输对象,按重量和体量可以分为以下五类:1、大型建筑材料设备:包括钢构件、预制构件、钢筋、机电设备、幕墙构件以及模板等大型施工机具。这类建筑材料设备单件重量和体量比较大,对运输工具的工作性能要求高。2、中小型建筑材料设备:包括机电安装材料、建筑装饰
7、材料和中小型施工机具等。这类建筑材料设备单件重量和体量都比较小,对运输工具的工作性能要求相对较低。3、混凝土:这类建筑材料使用量大,但对运输工具的适应性强。4、施工人员:超高层建筑施工人员数量大,上下时间相对集中,垂直运输强度大。同时人员运输更须确保安全,因此对运输工具的可靠性要求更高。5、建筑垃圾:超高层建筑施工产生的垃圾数量并不特别大,但是时间和空间分布广,各个阶段和各个施工作业面都可能产生建筑垃圾,必须及时将其运出,以提高文明施工水平。根据施工垂直运输对象的不同,超高层建筑施工垂直运输体系一般由塔式起重机、施工电梯、混凝土泵及输送管道等构成,其中塔式起重机、施工电梯、混凝土泵应用极为广泛
8、,输送管道应用不多。通常,与主体结构施工进度密切关联的、重量特别大,其它运输手段无法完成的物料,使用塔式起重机完成;体量小重量低,与主体结构施工进度关联小的物料和施工人员选择施工电梯运输;建筑垃圾则根据所在作业面情况,由塔机和施工电梯完成运输。业内也有将混凝土的垂直泵送归入垂直运输范畴的,超高层施工技术指南系列将混凝土垂直泵送技术另册单独编写,因而不纳入本篇指南讨论。近十年,超高层的发展已进入千米级高度,数十吨构件重量已成为超高层的常态,随着结构高度增长,垂直运输的效率则相应降低,每一个新开超高层建筑都对垂直运输技术提出全新的挑战,对此,行业内各企业在垂直运输的技术创新上速度迅猛,逐步衍生和新
9、生出了塔机的外挂内爬支撑技术、塔机附着顶模技术、施工电梯单塔多笼、通道塔技术,自爬升卸料平台,伸缩式卸料平台,垃圾输送管道技术等等。本指南结合近 20 年国内诸多典型超高层施工案例编制,用于未来制定超高层垂直运输方案的参考。超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南2第一章第一章 超高层项目垂直运输分析超高层项目垂直运输分析超高层建筑施工垂直运输体系配置应当遵循技术可行、经济合理原则:1、垂直运输能力应满足施工需要。要根据运输对象的空间分布和运输性能要求配置垂直运输机械,确保大型构件安全运送到施工作业面。2、垂直运输效率要满足施工速度需要。超高层建筑施工工期在很大程度上取决于垂直
10、运输体系的效率。因此必须针对工程特点和垂直运输工作量,配置足够数量的垂直运输机械。3、垂直运输体系综合效益要求最大化。超高层建筑施工应用的机械较多,投入大,因此垂直运输体系配置时,应尽可能减少施工机械设备投入。但是施工机械设备投入的高低有时不能完全反映垂直运输体系的经济效益。例如提高施工机械化程度,势必加大施工机械设备投入,但它能加快施工速度和降低劳动消耗,提高超高层建筑施工的综合效益。因此垂直运输体系配置要正确处理投入与产出的关系,实现垂直运输体系综合效益最大化。第一节第一节 各专业分部分项工程物料分析各专业分部分项工程物料分析超高层项目垂直运输的主要任务为施工人员、材料和设备,需要根据项目
11、的实际情况进行垂直运输的统一规划。结构施工时的钢构件、钢筋等大型材料均采用塔吊进行吊运,少量零散材料利用施工电梯运输;幕墙安装时的板块和其他零散材料利用单独为幕墙设置的施工电梯运输;机电施工时部分体积、重量较大(2t)、尺寸超长的管道和设备等采用塔吊并配合卸料平台进行吊运,其他小型和零散材料利用施工电梯运输;装修施工时数量较大的砌块和钢筋网片等材料利用塔吊配合卸料平台吊运,其他小型和零散材料则利用施工电梯运输。1、土建结构成品钢筋利用塔吊吊运至施工作业面,主楼塔吊吊重较大,为减少吊次,单次起吊重量尽量加大;核心筒墙体模板大多为爬模或顶模体系,可自行向上爬升,无需塔吊等其他设备吊运。筒内现浇混凝
12、土楼板模板、架料、钢筋通过外框外侧卸料平台由塔吊往上倒运。外框楼板多数为压型钢板或钢筋桁架组合楼板,无模板配置,楼承板利用塔吊吊运;各种强度等级的混凝土利用混凝土输送泵直接泵送至浇筑面。2、钢结构地上所有钢结构构件均利用塔吊进行吊装;配合安装焊接的高强螺栓、焊机、氧气乙炔瓶等设备,集中放置于专门制作的工具箱中,由塔吊吊运至施工作业面。3、幕墙工程为配合外幕墙板块的向上运输和安装,专门运送幕墙板块。其他小型材料如埋件、防火板、保温板、铝板、结构/耐候密封胶等每次随板块一同运至作业层。超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南34、粗装修工程砌筑墙施工量大,因此为了提高运输效率,所有
13、加气混凝土砌块集中装放于特殊制作的钢筋笼中,利用塔吊并配合楼层外侧的卸料平台进行吊运。砌筑砂浆采用干拌砂浆,利用施工电梯运输至相应楼层,现场搅拌;地面整浇层使用的钢筋网片同样利用塔吊及卸料平台运输;地面细石混凝土及水泥砂浆的方量较少,可人工利用小推车由施工电梯向上运输;其他零散材料如涂料、瓷砖、矿棉、龙骨、防火门等全部利用施工电梯向上运输至作业楼层,同时为提高效率,使用标准化的手推车配合。5、精装修工程所有精装修的材料均利用施工电梯向上运输,小型零散材料如瓷砖、大理石、乳胶漆等使用手推车装卸,以提高效率。6、机电工程所有机电专业的立管和水平主干管大型管线如钢管、铸铁管、不锈钢管、镀锌风管、铜管
14、等均利用塔吊向上吊运,并使用特制的钢筋笼配合装卸;VAV、风口、防火阀、消火栓箱、桥架、二级配电箱等小型物料利用施工电梯运输;强电系统的主电缆由专业施工单位在井道内安装卷扬机向上吊运,不占用塔吊和施工电梯运次。7、电扶梯工程电梯安装施工中,大型主机及承重梁利用塔吊吊运至指定位置,控制屏、导轨、轿厢、对重的小型部件由专业施工单位在井道内安装卷扬机向上吊运;扶梯安装中,大型扶梯部件利用塔吊吊运,小型部件和材料利用施工电梯向上运输。8、大型设备建筑内机房众多,各专业的大型设备数量大,分布分散,垂直运输难度较大。因此对于给水泵、变压器、冷却塔、空调机组、换热机组、擦窗机等体积重量较大的设备利用塔吊并辅
15、以卸料平台配合吊运,其他小型设备如变频供水泵、空调水泵、新风机组、循环水泵等以及零散材料则利用施工电梯向上运输。9、施工垃圾超高层建筑施工中大量的施工垃圾也是垂直运输中的一项难题。对此,我们结合以往工程经验,在指定楼层设置垃圾堆放区,然后利用施工电梯以及塔吊和卸料平台等多种方式共同运输,或利用指定井道内安装带缓冲装置的垃圾运送管道运送垃圾,提高效率。物料分析表专业工程材料主要运输设备辅助设备塔吊施工电梯悬臂吊混凝土泵卸料平台工具箱钢筋笼手推车土建钢筋超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南4专业工程材料主要运输设备辅助设备塔吊施工电梯悬臂吊混凝土泵卸料平台工具箱钢筋笼手推车结构
16、混凝土楼承板模板/碗扣架钢结构外框钢柱压型钢板钢梁高强螺栓/焊机/氧气乙炔瓶幕墙埋件镀锌防火板/保温岩棉板/铝单板结构/耐候密封胶精装修架空网络地板/地毯/壁纸大理石/釉面砖/镜面不锈钢龙骨/不锈钢板/轻钢龙骨水泥砂浆/腻子/乳胶漆石膏板吊顶/矿棉板普通门/卫生间隔断洗手盆/坐便/小便器消防焊接钢管组合式消火栓箱给排水柔性铸铁管/不锈钢管电气电缆桥架/配电箱暖通风管/送风口/回风口/防火阀/消音器镀锌铁皮风管/风机盘管/铜管/焊接钢管电扶主机/主机承重梁超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南5专业工程材料主要运输设备辅助设备塔吊施工电梯悬臂吊混凝土泵卸料平台工具箱钢筋笼手推车
17、梯控制屏/导向轮/轿底/轿顶/轿壁/轿厢架/导轨/对重/层门/门套/上坎架/地坎扶梯大型设备给水泵消火栓稳压装置/变频供水泵/喷淋稳压装置空调水泵/生活水循环泵/直饮水循环泵干式变压器/发电机降压变压器/开关站/冷却塔热回收机组/多联机组/新风机组空调机组/通风机/排烟风机/板式换热机组/风冷冷水机组擦窗机施工垃圾第二节第二节塔机需用台数估算塔机需用台数估算一、算法一一、算法一序号 计算公式与说明计算数据计算结果1Qi KNiqi Ti bi需要N台塔吊2Ni塔机需用台数3Qi工期内需完成的工程量(t)4qi机械的产量指标塔吊每个吊次平均需 X 分钟,每个台班按 Y 小时考虑,可完成 Z次;5
18、Ti工期(d)6bi工作班次按单班为 1,双班为 2,按大班1.5 计;7K不均衡系数一般取 1.11.4,吊装(装卸)作业取 1.4。超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南6示例:示例:某工程主体施工阶段需要塔吊的施工日历天数 Ti 为 236 天。该期间需要完成以下吊运量:钢筋工程量:Q1=16410 t模板共计:96000 m2总重量约为:Q2=96000 m20.011t/m2=1056 t木枋所需量:Q3=(960000.029+735)m30.4 t/m3=1408 t外脚手架钢管重:Q4=863 t内脚手架钢管重:Q5=1060 t合计:Qi=16410+105
19、6+1408+863+1060=20797 t机械产量指标 qi 的计算:塔吊每个吊次需要 1020 分钟,每个台班按 8 小时考虑,平均吊装时长取 15 分钟,可以完成 608/15=32 次,平均每个吊次吊重 2t;再考虑实际施工中塔吊并非连续作业,利用系数为 0.80.8=0.64,得出 qi=3220.64=41 吨/台班;估计钢结构利用塔吊施工 45 天,剩余时间 191 天。207971.441 19=3.71 1Qi KNiqi Ti bi台由计算可知,取 4 台即可满足主体施工阶段吊运量的需求。二、算法二二、算法二序号 计算公式与说明计算数据计算结果11 QiNT m KPi需
20、要N台塔吊2N塔机需用台数3T工期(d)4m每天每台工作台班数单班为 1,双班为 25K时间利用系数取 0.80.96Qi每种构件的吊装工程量件或者吨7Pi塔机相应的台班产量件/台班或吨/台班。此数据可根据既往工程经验统计数据代入,也可查阅起重机械台班产量数据代入。示例:示例:取算法一中示例相同工程数据,Pi 值查简明施工计算手册中起重机械台班产量表取得。超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南7164101056111408863+1060=+=3.7 191 1 0.935252530QiNT m KPi 台。三、三、两种算法的比较两种算法的比较两种计算方法均基于招标清单计
21、算的物料数据进行推算。算法一须将所有物料折算为重量,需要查找不同类型的物料的比重或单位重量进行折算,工作量大,较麻烦,对施工经验的积累要求较高。算法二可根据物料属性可折算为件和吨位单位或其他便于计算的单位,并可直接查表获取对应物料台班产量(吊次)代入计算,计算准确度较高。超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南第二章第二章 塔式起重机的布置塔式起重机的布置塔式起重机的选型和布置,需结合工期、构件分布、吊重、吊次、安拆等因素确定塔机的型号和数量;结合结构的高度和造型、塔吊自由高度等性能、地下室的结构、与结构间的受力关系、对装修幕墙等的影响、周边道路和场地等因素来确定塔机布设的位置
22、和架设方式。布置原则:1、数量最少,满足作业半径、工期等要求(受堆料场地、吊重等的限制);2、尽量选择在墙体较厚处布置塔吊,减少对墙体的加固;3、尽量避开墙体开洞处,减少对墙体的加固。如电梯井位置核心筒,开洞最少;4、塔吊支撑结构的预埋件尽量布置在平面抗侧刚度大的楼层处,可减少加固;5、爬升次数最少,以减少爬升对工期的影响;6、多部塔吊时,每次爬升高度尽量相同,始终处于大致相同的标高处,保持协同工作;第一节第一节 典型工程塔机布置典型工程塔机布置序号工程名称布置图说明1北京国贸三期 A 阶段330 米两台内爬一台外附(动臂)2天津津塔336.9 米两台内爬一台外附(动臂)超高层施工技术手册超高
23、层垂直运输选型、布置及安拆施工指南9序号工程名称布置图说明3南京紫峰大厦M440D450 米一台内爬一台外挂(动臂)4广州西塔432 米三台外挂(动臂)5上海中心2#M1280D1#M1280D4#M1280D3#ZSL2700632 米四台外挂(动臂)6无锡苏宁328 米两台外挂(动臂)超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南10序号工程名称布置图说明7北京中国尊1#M1280D,臂长55m3#M900D,臂长64.2m1#M1280D,臂长55m3#M900D,臂长64.2m528 米两台内爬两台固定于顶模(动臂)8北京中航资本大厦TCR6055 R=50mJCD260 R
24、=50m219.95 米两台外挂(动臂)9深圳平安大厦600 米四台外挂(动臂)10北京昆泰嘉瑞北京230.1 米两台外附(平头塔)超高层施工技术手册超高层垂直运输选型、布置及安拆施工指南11序号工程名称布置图说明11温州世贸H3/36B323 米一台内爬(塔帽平臂)第二节第二节 塔式起重机型式选择塔式起重机型式选择高层建筑施工条件复杂多变,影响塔式起重机选择的因素有:建筑物的体型和平面布置;建筑层数、层高和建筑总高度;建筑工程实物量、建筑构件、制品、材料设备搬运量;建筑工期、施工节奏、施工流水段的划分以及施工进度的安排;建筑基地及周围施工环境条件;本单位资源条件;当时当地塔式起重机供应条件以
25、及对经济效益的要求。一、几种超高层常用塔式起重机一、几种超高层常用塔式起重机当前国内超高层施工主要采用的塔式起重机为塔帽平臂式、俯仰变幅式(动臂)、平头式三种。此三种均为上回转塔机。塔帽平臂式俯仰变幅式(动臂)平头式1、塔帽平臂式塔帽平臂式塔式起重机是工程施工中最常采用的的设备,应用范围最为广泛。超高层结构施工中主要适用于高度 250 米以下,构件吊重较小的结构;优点是资源丰富,吊装半径大,安装顶升简单高效;缺点是不太适用于辖小场地的作业,塔与塔间距要求较大,附着方式较单一,以结构外附着方式为主要架设方式,不太适用于内爬或外挂方式,无法实现单绳吊装,因而在超过 300米的结构施工中,易受到钢丝
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