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1、 超高层建筑施工垂直运输关键技术 西安建筑科技大学胡长明 教授1超高层建筑施工垂直运输关键技术 主要内容 垂直运输体系在高层建筑施工中的重要地位 垂直运输体系的构成与配置 塔式起重机 施工电梯 混凝土泵 工程案例2西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 垂直运输体系在高层建筑施工中的重要地位 超高层建筑施工垂直运输体系是一套相互补充的 担负建筑材料设备、建筑垃圾和施工人员运输的施工 机械。超高层建筑施工垂直运输体系任务重、投入大 、效益高，因而在施工中占有极为重要的地位。超高 层建筑施工组织设计时，必须针对工程施工特点构建 合理、高效的垂直运输体系。 具体如下：3西安建筑科技大学
2、胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 1 超高层建筑施工垂直运输任务重超高层建筑规模庞大，所需建筑材料数以十万吨计， 如上海金茂大厦塔楼自重约30万t，上海环球金融中心塔 楼自重达40余万t。我们不难想象，将这些建筑材料及时 运送到所需部位是一项多么繁重的任务。加之超高层建筑 施工现场作业量大，所需施工人员多，高峰时施工人员数 以千计，每天超过10000人次的施工人员上下对垂直运输 体系是严峻考验，特别是上下班及午休期间，施工人员上 下非常集中，垂直运输体系压力巨大，同时施工过程中还 产生较多的建筑垃圾，必须及时运送等。所有这些，对超 高层建筑施工的垂直运输系统提出了极高的要求。4西安建筑科技
3、大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 2 超高层建筑施工垂直运输投入大超高层建筑施工中，施工机械设备的费用约占土 建总造价的510，对总造价有一定的影响，而在整 个施工机械设备中，垂直运输体系的机械设备是主要 组成部分，超高层建筑施工所需的大型机械设备多数 用于垂直运输，如塔式起重机、混凝土输送泵和施工 电梯。因此超高层建筑施工垂直运输的投入就特别大 ，有些特大型超高层建筑施工垂直运输体系配置费超 过一亿元，使用费超过5 000万元。因此，根据工程特 点正确地构建垂直运输体系，有利于降低超高层建筑 造价。5西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 表1 世界部分超高层建筑施工垂
4、直运输量统计上海金茂大厦台北101际金融中 心二期吉隆坡石油大 厦总建筑面积292475 m2 412500 m2 185806 m2 341760 m2 总高度420.5m 508m 415 m 451.9m 混凝土180000 m3 204022 m3 112000 m3 173200 m3 钢筋38000t24548t18000t36910t钢结构20000t96700 t28000t 幕墙1080001160085000m77000高峰施工人3500人d3000人d3500人d7000人d6西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 3 超高层建筑施工垂直运输产生效益高超高层
5、建筑施工投入大，加快施工速度不但将显 著提高建设单位的投资效益，而且将大大提高承包商 的经济效益。所以，垂直运输体系的合理配置对加快 超高层建筑施工速度，降低施工成本具有非常重要的 作用。一是高效的垂直运输体系是超高层建筑顺利施 工的先决条件。二是施工人员是超高层建筑施工的主 力军，如何确保施工人员快捷到达施工作业面一直是 工程技术人员关注的课题。7西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 超高层建筑施工垂直运输体系的构成与配置1 垂直运输体系的构成 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
6、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。8西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 (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，
7、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。9西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 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，输送管道应用不多。我国香港和阿联酋迪拜等地尝试采用输送管道解 决超高层建筑垃圾运输难题，效率高、成本低，值得 我们借鉴。 10西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 2 垂直运输体系的配置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
8、要。（2）垂直运输效率要满足施工速度需要。（3）垂直运输体系综合效益要求最大化。 11西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 超高层建筑工程的施工特点各不相同，但是施工 垂直运输对象基本相似，因此垂直运输体系主要配置 大同小异，多采用塔式起重机、混凝土泵和施工电梯 作为垂直运输体系主要机械，只是在垂直运输机械的 配置数量上因工程而异。一般而言，在以钢结构为主 的超高层建筑施工中塔式起重机配置高，混凝土泵配 置低，如上海环球金融中心、台北101大楼等。以钢筋 混凝土结构为主的超高层建筑施工中则塔式起重机配 置低，混凝土泵配置高，如阿联酋迪拜大厦等。12西安建筑科技大学胡长明超高层建
9、筑施工垂直运输关键技术 塔式起重机 1 塔式起重机性能塔式起重机是超高层建筑施工中最重要的吊装和 垂直运输机械。经过近百年的发展，塔式起重机的性 能日臻完善。世界主要特重型塔式起重机工作性能如 下：13西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 世界主要特重型塔武起重机工作性能 制造商塔吊型号起重力矩最大起重量最大起重幅度最大幅度起 重量丹麦KROLLK一1000010000t.m240t44m100m 94.5 t澳大利 Favelle FavcoM1680D3000t.m200tl5m89m 不详澳大利 Favelle FaycoM1280D2450t.m 100t25m60m
10、31 t德国Liebherr400OHC704000t.m70t8041 t法国PotainMD 36003600t.m160t22m90m 29t中国科润FZQ24002400t.m100t54m16t中国川建QTZ15001500t.m63t24.4m80m15 t中国三洋M125(100；80) 751000 t.m50t18.57m80m 7.5 t14西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 2 塔式起重机分类 （1）按结构型式分 固定式塔式起重机：通过连接件将塔身基架固定在地 基基础或结构物上，进行起重作业的塔式起重机。移动式塔式起重机：具有运行装置，可以行走的塔式 起
11、重机。 15西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 （2）按回转型式分 上回转塔式起重机回转支承设置在塔身上部的塔 式起重机。下回转塔式起重机：回转支承设置于塔身底部、塔 身相对于底架转动的塔式起重机。（3） 按架设方法分 非自行架设塔式起重机：依靠其他起重设备进行组 装架设成整机的塔式起重机。 自行架设塔式起重机：依靠自身的动力装置和机构 能实现运输状态与工作状态相互转换的塔式起重机。16西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 （4）按变幅方式分 小车变幅塔式起重机：起重小车沿起重臂运行进 行变幅的塔式起重机。 动臂变幅塔式起重机：臂架作俯仰运动进行变幅的 塔式起
12、重机。折臂式塔式起重机：根据起重作业的需要，臂架可 以弯折的塔式起重机。它可以同时具备动臂变幅和小 车变幅的性能。17西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 （5）按起重能力分 轻型塔式起重机：起重量在053 t之间。 中型塔式起重机：起重量在315 t之间。 重型塔式起重机起重量为2040 t之间。 特重型塔式起重机起重量超过40 t。18西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 3 塔式起重机选型与配置 （1） 塔式起重机选型影响因素塔式起重机选型必须在深入分析超高层建筑结构 特点、塔式起重机的作业环境和工程所在地的社会经 济发展水平的基础上进行。19西安建筑科技
13、大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 超高层建筑结构特点的影响超高层建筑结构类型对塔式起重机选型影响显著 。在现浇钢筋混凝土结构的超高层建筑施工中，建筑 材料单件重量小，对塔式起重机的工作性能要求低。 而且主要建筑材料一混凝土可以采用混凝土泵输送， 塔式起重机运输工作量比较少，因此塔式起重机配置( 性能和数量)都可以保持在较低的水平。但是在钢结构 超高层建筑施工中，钢结构构件重量大，有的甚至重 达百吨，对塔式起重机的工作性能要求高。而且主要 建筑材料 钢材(钢筋和钢构件)只能采用塔式起重 机运输，塔式起重机的运输工作量大，因此塔式起重 机配置(性能和数量)必须保持较高水平。20西安建筑科技
14、大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 塔式起重机作业环境的影响塔式起重机进行吊装作业是一项风险比较大的活 动，要严格控制塔式起重机的活动范围，避免塔式起 重机作业事故引起周围人员和财产的重大损失，因此 作业环境对塔式起重机的选型影响显著。作业环境比 较宽松时，可以选用成本比较低，但是环境影口向比 较大的小车变幅塔式起重机。作业环境比较严格时， 必须选用成本比较高，但是环境影响比较小的动臂变 幅塔式起重机，以便塔式起重机的作业范围始终控制 在施工现场内。如日本是一个土地资源稀缺，建筑密 度非常高的国家，超高层建筑施工作业环境极为紧张 ，因此为减少对周边环境的影响，在中心城区施工时 多采用动臂
15、变幅塔式起重机。21西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 社会经济发展水平的影晌超高层建筑施工是一项经济性要求比较高的活动 ，施工成本对超高层建筑的建造成本影响显著。因此 ，必须根据工程所在地的社会经济发展水平来选择施 工方式：在社会经济发展水平比较高的国家和地区， 人力资源是稀缺资源，劳动力成本比较高，因此必须 通过提高施工机械化水平，减少劳动力消耗，达到降 低施工成本的目的，这样塔式起重机的配置相对可以 比较高；而在我国这样社会经济发展水平还比较低的 国家，大型施工机械是稀缺资源，人力资源比较充裕 ，成本比较低，因此必须充分发挥人力资源充裕的优 势，适当降低施工机械化水平，
16、塔式起重机的配置就 比较低。这样既降低了施工成本，又解决了民众就业 。22西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 （2） 塔式起重机选型 选型原则塔式起重机选型是一项技术经济要求很高的工作 ，必须遵循技术可行、经济合理的原则。 选型优化 在塔式起重机选型过程中，要结合工程所在地的 社会经济水平，深入分析结构设计合理性；还应从塔 式起重机布置、构件分段和吊装工艺等方面优化施工 方案。 23西安建筑科技大学胡长明超高层建筑施工垂直运输关键技术 在社会经济发展水平比较低的地区，应优先考虑 采用钢筋混凝土结构或组合(混合)结构，尽可能地减 少大型构件的使用，降低单个构件的重量，尽可能降 低塔式起重机配置和大型施工机械投入。在社会经济发展水平比较高的地区，应充分发挥 工业化生产优势，优先考虑采用钢结构或组合(混合) 结构，尽可能地减少现场施工作
