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装配式建筑大型机械设备效率优化研究

发表时间：2020/11/20 来源：《基层建设》2020年第22期作者：徐小帆周洲王坤杨春李鹏

[导读] 摘要：长圳项目作为在建的全国最大的装配式保障房项目，其工程体量大、工期紧。本项目主要有项目场区大，装配式单体多，塔式起重机（以下简称塔吊）选型及现场布置要求高，塔楼装配率与预制率较高，对爬架及施工电梯等机械设备布置限制较多，PC构件型号多、数量大，现场管理难度高的特点。为了解决这一问题，长圳项目针对大型机械塔吊、施工电梯和爬架进行施工效率优化，同时通过多种技术创新，实现项目高质量、高速度，也为其他

        中建二局第一建筑工程有限公司北京 100176
        摘要：长圳项目作为在建的全国最大的装配式保障房项目，其工程体量大、工期紧。本项目主要有项目场区大，装配式单体多，塔式起重机（以下简称塔吊）选型及现场布置要求高，塔楼装配率与预制率较高，对爬架及施工电梯等机械设备布置限制较多，PC构件型号多、数量大，现场管理难度高的特点。为了解决这一问题，长圳项目针对大型机械塔吊、施工电梯和爬架进行施工效率优化，同时通过多种技术创新，实现项目高质量、高速度，也为其他同类型项目提供了重要的借鉴价值和理论依据。
        关键词：塔吊；施工电梯；爬架；效率。
        引言
        随着保障性住房建设发展的趋势，行业内对预制装配式建筑的需求越来越大，“预制梦想、装配未来”不再只是一个口号，属于预制装配的时代已经到来了。
        预制装配式建造技术走的是科技创新之路，通过精细化设计、工业化生产和机械化组装，可实现建筑的标准化、节能化，合理利用装配式建筑特点，在施工现场组织装配式施工可以将建造成本降至最低，体现其成本可控制、低消耗、高质量的特点和优势。
        但装配式施工对现场大型机械设备布置的限制也较多，进行装配式建筑大型机械设备效率优化的研究迫在眉睫。
        1 工程概况
        长圳公共住房项目，总建筑面积115万平方米，是目前同期开发在建全国最大的全装配式建筑结构的人才安居工程，相比于传统施工项目而言，预制构件多种多样且重量大。结构形式为铝模现浇及装配式框架结构，分为两种楼型楼型，楼型1一共4栋（3A、3C、4A、4B#楼）标准层面积为917㎡，标准层高度2.8m，建筑最大高度150m，楼型2一共2栋（3B、5#）标准层面积为444.22㎡，标准层高度2.8m，建筑最大高度150m。项目存在的大型机械有塔吊（6台）、施工电梯（10台）、爬架（6台）。

        图1 吊重分析
        2 塔吊施工效率优化
        2.1塔吊型号选择
        项目楼型有两种，分为标准楼型1与标准楼型2，预制类型主要包括四种：预制凸窗、预制阳台、预制楼梯、预制叠合板。其中楼型1预制构件数量42个/层、共2066个，楼型2预制构件数量22个/层、共1038个，根据现场预制构件分布的实际情况，综合考虑现场材料的水平、垂直运输需求及安装、附臂、运转、拆除的安全技术要求及地基承载能力，根据长臂大吨位原则，在满足吊重（预制构件最重约为5.0t）需求的前提下，尽量减少塔吊的使用频率，提高塔吊的使用效率。
        2.2塔吊定位
        本工程地下室单层较大，在地下室施工阶段，首先考虑尽量覆盖地下室结构施工区域，利用塔吊进行材料的水平运输，以减少人工搬运，提高施工工效率。
        各楼栋附近的就近设置构件堆场，缩短材料的转运距离，提高施工工效率。
        塔吊基础定位与塔楼之间选择适合的距离，防止太近影响塔吊吊装范围，太远造成塔吊附墙困难，进行吊重分析，选择一个适合的距离，降低施工难度，减少吊运次数，节约成本。
        2.3塔吊附墙
        考虑塔吊附墙板扰动较大，进行提前预埋。因标准层铝模不能切割，不利于后期铝合金模板安装。将400×2500标准板分解为5块400×500标准非标板，采用木模拼装切割，实现铝木结合，确保墙体不漏浆。考虑到耳板可能处于两块铝模中央，且现场多为四肢附墙，每一个附墙位置需要考虑两块非标板。
        一方面，节约焊接时间，避免探伤检测影响塔吊附墙进度；另一方面，塔吊附墙支座提前预埋，精准定位且减少后期扰动，节约后期修补费用，大大提高塔吊的使用效率。
        3 施工电梯效率优化
        3.1施工电梯的插入时间与数量
        施工电梯的插入时间与数量必须根据进度计划（施工工期）、需要运输的人员数量、材料数量、电梯运行周期和运送能力综合考虑计算。由于装配式建筑采用预制构件数量多，现浇部分比重相对降低，施工材料的运输数量也同样减少，同时，考虑到项目的实际施工进度情况，在项目每栋塔楼施工至第九层时插入一台施工电梯，等楼层施工至20层时在插入第二台施工电梯，在满足现场使用的需求下，合理的减少电梯的租赁时间，提高电梯的使用效率，节约成本。
        3.2预制阳台位置施工电梯口防护门
        以往传统电梯门安装时普遍采用膨胀螺栓与混凝土结构连接，但本项目采用装配式建筑，电梯门安装位置位于上下层预制阳台间，预制阳台禁止打孔，导致预制阳台与电梯门连接方式需重新设计改进，故本项目采取一种新型的电梯门与预制构件的连接方式。
        此套安装系统主要由支撑立杆、上部顶托及可周转防护冲孔网面板三大部分组成；支撑立杆安装于预制阳台预留洞位置，利用上部可调顶托实现上下两个预制阳台之间的立杆高度调节；防护系统由4套标准化冲孔网面板构成，安装过程中利用立杆上预留的耳板实现网片与支撑杆的螺栓连接。
        并且安装效果方便快捷，缩短安装时间，节约人工费，确保电梯安装之后能迅速投入使用，充分实现绿色施工，提高施工的电梯的施工效率。

        图2 预制阳台位置施工电梯口防护门
        4 爬架效率优化
        4.1爬架概况
        本项目外架采用附着式升降脚手架，爬升形式为只升不降，施工电梯不升至爬架内，保证爬架的整体稳定性。
        架体高度14m（相当于5层层高，层高2.8m），脚手板层数7层，脚手板间距2m，翻板层数2层（分别位于架体的第1、4步），机位数61榀。
        4.2爬架效率优化
        考虑双单元楼栋后期可能存在错层施工情况，在中间设置施工缝，做断开处理，缩短施工工期，提高爬架的提升效率。
        爬架在预制凸窗位置的拉结采用楼板预埋件（螺杆采用M30），现浇部位直接预埋，叠合板位置由于仅有单层双向钢筋，采取加强构造钢筋。一方面，保证爬架的安全稳固；另一方面，减少爬架附着部位的检修，提高爬架的施工效率。

        图3 爬架附着埋件
        爬架支座位置尽量避开机电管线位置，确保在爬架提升前完成外墙管道安装，避免后期吊篮安装施工；
        爬架第一步安装高度为6m，本项目标准层层高为2.8m，当标准层施工两层，高差仅为0.4m，为保证临边防护高度，下部找平架高度为1m，这样可以保证上部临边防护高度达到1.4m；
        爬架安装阶段无法设置顶部拉结，存在倾覆风险，项目采用成品支座及钢管进行拉结措施，避免悬臂端过高，拉结处采用膨胀螺丝固定，可周转使用。
        总结：
        长圳项目的装配式建筑大型机械设备效率优化的研究工作，综合考虑项目工期、质量、安全与成本，有针对性的对塔吊、施工电梯、爬架等大型机械进行了施工效率优化。科学选择塔吊型号、合理进行塔吊定位、创新塔吊附墙技术；正确把握施工电梯插入时间与数量、创新运用预制阳台位置施工电梯口防护门技术；根据项目实际情况，合理进行爬架施工效率优化。为本项目工程的顺利运行奠定了基础。
        参考文献：
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        ［4］王广明，刘美霞．装配式混凝土建筑综合效益实证分析研究［J］．建筑结构，2017，47（10）：32-38.
        ［5］薛伟辰，胡翔．预制混凝土剪力墙结构体系研究进展[J].建筑结构学报，2019，40（2）：44-55.