复杂结构中的人货电梯附墙施工技术.pdf

建筑施工第45卷第9期1803复杂结构中的人货电梯附墙施工技术张文博 徐 俊上海建工四建集团股份有限公司广州分公司 广东 广州 510000摘要：以广州国际航运大厦项目为例，针对建筑结构无法满足厂方提供的设备标准安装要求的问题，提出采取特殊处理的方法安装人货两用施工电梯，解决了施工电梯附着的难题，提高了施工电梯现场使用的稳定性，保证了施工电梯运行的安全性，为类似工程提供了参考。关键词：复杂结构；施工电梯；附墙安装；特殊处理中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)09-1803-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.09.021Wall-attached Construction Technology for People and Goods Elevator in Complex StructureZHANG Wenbo XU JunGuangzhou Branch of Shanghai Construction No.4(Group)Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,Guangdong,ChinaAbstract:Taking the Guangzhou International Shipping Building Project as an example,aiming at the problem of building structure unable to meet the standard equipment installation requirements provided by the factory,a special method for installing the construction elevator for both people and goods is put forward,which solves the problem of construction elevator attachment,improves the stability of construction elevator in site operation,insures the safety of construction elevator operation,and provides the reference for similar projects.Keywords:complex structure;construction elevator;wall-attached installation;special treatment建筑高度21.35 m，地上主塔楼37层建筑高度184.50 m，裙楼7层建筑高度34.65 m。其中，13层13 m标高内无结构梁板，即013.00 m标高范围内只有竖向结构柱，并且18层以上楼层存在结构柱凸出结构梁100 mm且柱帽宽1 500 mm的情况。为满足结构施工过程中材料和人员的垂直运输要求，且由于现场场地狭小，考虑到堆场、路线等干扰因素2-3，结合工期进度共计设置3台SC200施工升降机。为保证施工人员的人身安全和施工便利，同时也需确保塔吊、施工电梯的使用安全性，结合施工材料的进出通道，经多方案比较与分析，3台施工升降机布置位置如图1所示。根据SC型施工升降机使用说明及设备选型，采用a型附墙架（B1 425 mm，L3 000 mm），每层附墙架最大间距为10.5 m，且附墙架与结构附着的支腿中心间距B为1 425 mm（图2）。该工程结构无法满足标准附墙安装要求，施工电梯安装需要采用非标准化连接方式，故对此进行研究探讨以解决施工升降机安装使用问题。2 工程重难点该工程条件下施工升降机的安装存在下列特点。1）特点1：部分附着区域无可附着结构。该结构13层13 m标高内无结构梁板，013.00 m标高范围内只有1 000 mm宽竖向结构柱（无柱帽），安装位置结构柱 施工电梯作为超高层建筑常用的垂直运输机械，对安装的稳定性与安全性要求高。一般情况下，施工电梯需与主体结构通过设置附墙的方式保证运输的稳定性，但在一些特殊情况下，由于所建主体的复杂结构特殊性，以及施工电梯设备设定位置导致施工电梯并不能完全按照标准化附着，如存在垂直提升设备设定位置与建筑物主体距离较远、建筑物顶端悬挑长度较长、建筑物无法满足附着设备安装宽度等情况，导致施工现场需要采用非标准化连接方式1。在广州国际航运大厦项目设计中，由于施工电梯附着的结构柱发生了变化，需设计制作非标准化附墙件以保证附着的安全性。故以此附墙安装的特殊处理进行详细介绍，在满足设计的独特形状要求下所采取相应的非标附墙附着方法，为类似复杂结构工程提供了参考。1 工程概况背景项目为广州国际航运大厦项目，总建筑面积95 794 m2，钢筋混凝土框架-核心筒劲性结构，地下室5层作者简介：张文博（1997），男，本科，助理工程师。通信地址：广东省广州市黄埔区科学大道中科汇金谷2街9号7楼（510700）。电子邮箱：收稿日期：2023-06-02模 板 与 脚 手 架FORMWORK&SCAFFOLD20239Building Construction18041#、2#施工电梯3#施工电梯1#主门（12 m）2#副门（8 m）人行闸机图1 大厦施工升降机现场布置示意LB图2 a型附墙架示意 距另一侧结构柱中心间距8.25 m，但由于每层附墙架最大垂直间距为10.5 m，且附墙架与结构附着的支腿中心间距为1 425 mm，两端间距为1 600 mm，第1道附墙架如安装于3层（13.00 m）楼板梁下会超过最大限制，13层无法满足施工升降机的附墙拉结。2）特点2：结构无法满足附墙架安装宽度要求。第18层的结构柱凸出结构梁100 mm，且柱帽宽度仅1 500 mm（图3）。由于施工升降机附墙架垂直距离需满足固定模数，故既无法满足附墙架安装于结构梁上，又无法满足标准附墙安装要求安装于结构柱上（附加架与结构附着的支腿中心间距B为1 425 mm，两端间距为1 600 mm，若进行安装，则附着支腿与结构柱的连接会部分悬空，存在极大的安全隐患）。图3 柱帽凸出部位模型3 施工工艺流程3.1 13层超高楼层特殊处理针对特点1，提出如下2种不同的电梯安装方案，以解决并排的1#、2#电梯和3#电梯安装的施工难题。3.1.1 结构柱之间设置钢梁解决1#、2#电梯安装难题1#、2#施工电梯设置于结构轴/A轴处，2台施工电梯并排安装，采取在其两侧结构柱上设置钢梁的方式，作为第1道附墙的拉结点（图4）。钢梁7 2502 900KZ2KZ21 000 mm1 800 mm2 910钢梁KZ4a600 mm600 mm1#、2#施工升降机基础A图4 1#、2#施工电梯附着工字钢安装平面示意钢梁采用钢材为Q235的32#工字钢（钢材抗拉、抗压、抗弯设计强度 f215 N/mm2，钢材抗剪设计强度 fv125 N/mm2），安装标高为3.85 m。结构施工过程中先在结构柱上埋放预埋件（图5），工字钢安装需待本层结构柱混凝土达到设计强度的80%后方可安装，避免产生结构柱变形或裂缝等现象。钢梁采取平放，且与预埋件焊接，须满足三级角焊缝、焊缝hf8 mm焊接要求；附墙耳板与钢梁焊接均需双面满焊，须满足三级焊缝，焊缝hf8 mm焊接要求。预埋钢板A32#工字钢钢梁4505050450175175 5050175175916,=450穿孔塞焊 L厚度=12t结构柱结构柱图5 32#工字钢预埋示意结合施工电梯厂家提供的安装说明书，复核计算该附着体系的安全性能，简要计算过程：根据GB 500092012建筑结构荷载规范，附墙架作用于建筑物上力F的简单计算可得61.62 kN。选取长度较长、受力较大的7.25 m长钢梁作为受力模型（长度2.9 m的钢梁受力较小，选择7.25 m钢梁代表）。受力分析如图6所示。经计算可得，最大剪力V46.91 kN，最大弯矩M91.04 kNm，截面正应力与截面剪应力均满足要求。3.1.2 新增结构柱且设置钢梁解决3#电梯安装难题本项目3#施工电梯设置于E-F/轴处，由于此处为转角，原结构设计此处无结构柱，故增加1根500 mm 张文博、徐俊:复杂结构中的人货电梯附墙施工技术建筑施工第45卷第9期18052 0005 0387 250213N1F=61.62 kNF/2=30.81 kNN2图6 7.25 m钢梁受力分析 500 mm临时混凝土柱ZZ1（图7），高5.15 m用于附墙安装，待施工升降机使用完毕后进行拆除，该柱主筋18 mm150 mm，箍筋10 mm150 mm，4根角筋锚至梁底，弯折150 mm，所有主筋直锚长度为37d，经设计单位复核验算后满足临时设置要求。故转角处可通过临时柱ZZ1同结构柱安装工字钢，在设置的工字钢上安装3#电梯，计算过程同1#、2#施工电梯安装计算，不再详述。增设ZZ12 4204 1502 000 2 0008 1503 0003 0004 7504 500FE图7 3#施工电梯新增柱ZZ1平面示意3.1.3 13层施工电梯安装过程控制在浇筑13层结构混凝土前，需提前将预埋钢板预埋至相应位置，待本层结构柱混凝土达到设计强度的80%后拆除柱模板，凿出预埋钢板后，安装横梁工字钢，以避免产生结构柱变形或裂缝等现象。安装工字钢时，需借助汽车吊进行吊装焊接，焊接过程中须满足相应的焊缝施工要求。在电梯安装前，需确认现场是否具备安装条件：确保施工升降机安装时，汽车吊及运输车辆进退场路线的畅通；确保电梯基础内无积水且杂物清除；需对施工升降机基础的技术资料（钢筋合格证、质保书、钢筋施工验收单等）进行检查，混凝土基础强度达到80%以上方可安装；安装区域无临电、外架等障碍物的影响，区域内钢管、模板等杂物已清理，有足够的临时堆放施工升降机部件及标准节、梯笼等部件的拼装场地；施工升降机部件拼装及汽车吊定位场地应平整，需根据汽车吊支腿最大受力对路面地耐力进行复核，复核内容如下所述。本项目人货梯安装起重设备采用QY25K汽车吊，汽车吊自重约29.4 t，人货电梯配件最大吊重为吊笼质量，最大吊装半径12 m，最小支腿距离5.14 m。QY25K汽车吊停驻于施工现场C30临时道路上，汽车吊支腿下方设置1 m 1 m走道板，以起吊吊笼为最不利工况计算。汽吊单支腿最大受力经计算为180 kN。汽车吊区域硬化地坪达到C30时，混凝土轴心抗压强度fc14.3 N/mm2，在单个支腿下铺设1 m1 m走道板后，单个支腿对地面压强为0.18 N/mm214.3 N/mm2，即满足地基承载力要求。3.2 因柱帽凸出无法安装标准附墙的特殊处理3.2.1 安装方案优缺点对比针对特点2，由于厂方所提供的连接杆件已无法满足施工电梯的安装要求，故需制作一个符合附墙条件的连接杆件或创造满足标准附墙架安装的条件，并选择合适的连接方法，确保施工电梯在施工作业中发挥应有的价值。经讨论研究，针对此处情况，提出以下3种解决方案。1）加设槽钢创造标准附墙架安装条件。结构柱施工过程中在两侧设置预埋件，后采用长1.9 m的Q235、14b槽钢同两侧预埋件焊接以满足标准件固定，确保标准件可完全固定。该方案无需厂家重新定做，且不影响附墙架的回收利用，仅增加预埋件与槽钢的材料费用与焊接的人工费用。2）定制两端间距满足安装的附墙架。可以联系生产厂家重新加工附墙架，将原附墙架通过加大杆件截面或改变平面内支撑斜杆布置的方式，减少附加架与结构附着的支腿两端间距。这样附墙架杆件的截面积和惯性半径增大，使得附墙架平面内外强度、刚度和稳定性不受支腿两端间距减少的影响。3）将附墙架连接至板面上。由于本项目结构框架梁外侧存在外飘板，同业主、设计单位协商沟通后，不允许附墙架同飘板连接，须设置于框架梁面上。在此情况下，无法满足标准附墙架长度，需用手工电弧焊将附墙支撑管对接接长或联系生产厂家重新加工加长版附墙架。考虑附墙为平面内桁架，若采用手工电弧焊对接接长附墙架，则须增加平面内支撑斜杆，方可保证其稳定性。同其他2种方案从安全、工期、经济、质量4个方面的指标进行对比（表1），可以看出在柱帽位置增加槽钢的方式明显占优。故最终采用在柱帽位置增加槽钢的方案，以解决安装在此位置的2#电梯的施工难题（18层以上1#、3#电梯附墙同结构梁相连，无此类问题）。表1 方案对比各项指标比较柱帽位置增加槽钢定制加工连接至板面安全使用高高高工期时间短长较长经济费用低，且不影响附墙件回收高，不可回收 高，不可回收质量控制可控可控可控3.2.2 柱帽位置增加槽钢受力分析采用长1.9 m的Q235、14b槽钢同两侧提前设置的预埋张文博、徐俊:复杂结构中的人货电梯附墙施工技术20239Building Construction1806件（同13层设置钢梁处的预埋件）焊接，以确保标准件完全固定，如图8所示。所有焊接连接处均采用连续满焊，焊缝高度不低于8 mm，焊缝无气孔、漏焊、热裂缝等缺陷。结构柱1 9001 420300300预埋件与连接架焊接连接架与附墙座焊接14b槽钢14b槽钢截面示意预埋件a型附墙2 860140860图8 新增槽钢满足标准件固定平面示意升降机安装标准附墙后，附墙点经有限元软件模拟计算（图9），最大受力结果为拉力58 109 N、剪力16 756 N。图9 有限元模拟计算对Q235、14b连接架强度校验，屈服应力等于235 MPa，取安全系数n1.5，许用应力为235/1.5156.7 MPa，按照最不利计算，拉力取58 109 N、剪力取16 756 N代入模型，可得最大应力为84.69 MPa，小于材料许用应力156.7 MPa，故附墙连接架受力满足要求4。根据GB 500172017钢结构设计标准规定，单侧预埋件与14b槽钢连接架焊接长度为300300600 mm，焊缝高度8 mm；单侧连接架受力经计算符合要求；14b连接架与标准附墙件焊缝长度880 mm，焊缝高度8 mm，单侧附墙座受力经计算，符合要求。3.2.3 柱帽位置施工电梯顶升过程控制在浇筑18层结构混凝土前，需提前将预埋钢板预埋至相应位置，待本层结构柱混凝土达到设计强度的80%后拆除柱模板，凿出预埋钢板后，施工人员站在笼顶安装横梁槽钢。横梁槽钢安装完成后，若塔吊无法配合的情况下，利用施工升降机吊笼顶部吊杆对导轨架加高安装：将标准节吊至吊笼顶部，每次在吊笼顶部最多允许放置3个标准节，放稳后启动施工升降机，当吊笼升至接近导轨架顶部时，改为点动行驶，直至吊笼顶部距导轨架顶部300 mm左右时停止，用小吊杆吊起标准节，将标准节两端管子接头处及齿条销子处擦拭干净，并加少量润滑脂；对准下面标准节立管和齿条上的销孔放下吊钩，用螺栓紧固；松开吊钩，将小吊杆转回，用350 Nm的拧紧力紧固全部螺栓。驱动吊笼上升1.5 m左右，再安装下节标准节，直至3节标准节装完，再驱动吊笼下降返回地面。随着导轨架的不断提高，同时安装附墙架，安装过程中须将预埋件同该层附墙架满焊连接，安装完毕后按说明书要求进行检测并调整轨道的垂直度。4 结语通过对广州国际航运大厦项目施工电梯两处特殊部位的附墙安装节点处施工研究，采取了一系列措施及有限元分析计算，可得：施工电梯附墙施工过程中采取的非标准化连接方式足以满足施工周期内的施工需求。同时，在工程完工施工电梯拆除完成后，不影响附墙架的回收利用，节约了成本。经实践证明，此处理方式有效解决了施工电梯附墙安装过程中的特殊难点问题，确保了施工电梯的使用安全性，提高了施工现场作业效率及后续建筑物的稳定性，促使施工人员在良好的施工环境下施工5-11，取得了良好的效果，得到了业主、监理的一致认可。以广州国际航运大厦项目的探究与成功运用为例，在复杂结构的人货电梯附墙安装过程中，为解决附着区域无可附着结构、无法满足附墙架安装宽度的特殊情况积累了宝贵经验，为以后类似的安装工程提供了技术借鉴。1 华学严,李小玥.塔式起重机特殊附墙设计及施工J.建筑技术,2017,48(7):735-737.2 谢贻东,杨明翰,刘佳欢.施工升降机型附墙架结构安装安全性研 究J.建筑机械,2018(2):83-88.3 陈志明,刘帆,李俊.塔式起重机附墙的施工技术分析J.中国住宅 设施,2021(9):98-99.4 李瑞,谷立臣,王锋钢.塔机附墙截面力学性能分析研究J.机械设 计与制造,2017(增刊1):13-16.5 李爱花.塔吊、施工电梯附墙非标准连接的方法研究J.四川水 泥,2020(1):275.6 张铭,肖光耀,陈磊,等.不规则立面建筑施工升降机附墙技术研究 J.建筑机械化,2023,44(7):32-36.7 郭晓宇.装配式建筑施工电梯附墙体系应用技术研究J.工程与建 设,2023,37(1):375-378.8 吴忠强,邓勇平.超高层塔楼施工电梯附墙临空操作平台的设计和 施工J.建筑施工,2022,44(7):1577-1580.9 曹成,陈海山.施工电梯型附墙架加固方案优选和技术创新J.建 筑机械,2022(2):44-46.10 吴凡.装配式建筑施工电梯附墙体系应用技术的研究D.合肥:安 徽建筑大学,2021.11 邵一凡.附着状态超高层建筑施工电梯震害分析D.昆明:昆明理 工大学,2017.张文博、徐俊:复杂结构中的人货电梯附墙施工技术