中建八局创新型超高层施工电梯运输技术创新天津公司.doc

1、天津周大福金融中心项目超高层施工电梯运输技术创新目 录一、工程概况2二、QC小组简介2三、选题理由3四、课题设定目标5五、提出方案并确定最佳方案6六、制定对策10七、对策实施11八、效果检查16九、标准化16十、总结及下一步打算17超高层施工电梯运输技术创新中国建筑第八工程局有限公司天津分公司天津周大福金融中心“制高点”QC小组一、 工程概况1、工程简介天津周大福金融中心项目位于天津市经济技术开发区内，工程总建筑面积39万，建筑总高度530m，本工程塔楼地下4层、地上100层，结构体系为钢管混凝土框架+混凝土核心筒+带状桁架结构。本工程是中建八局承建的第一高楼，也是世界在建第九高楼。本工程外形

2、“天圆地方”，外观运用起伏的曲线来设计，塔楼立面最大距离收缩达到12.688m。此外幕墙单元体安装时由下至上互相错开逐块安装，难度较大。为解决建筑外立面突变对施工电梯布置的影响，保证土建、机电、精装修的施工进度以及节约成本，合理布置超高层施工电梯将是一个极为罕见的难题。二、 QC小组简介1、小组概况小组概况及其成员概况见表2-1和2-2所示：表2-1 小组概况小组名称天津周大福金融中心“制高点”QC小组课题名称超高层施工电梯运输技术创新成立时间2015年8月10日小组注册号ZD05课题类型创新型课题注册号TJCTF-2015-05活动时间2015年8月10日至2017年3月15号接受QC教育时

3、间48小时活动频率3次/周出勤率99%制表人：田帅优 制表时间：2015.08.12表2-2 小组成员概况序号姓名项目职务小组职务文化程度组内分工1苏亚武项目经理组长博士策划组织2周申彬质量总监组员本科技术指导3李可柏技术工程师组员硕士组织协调4田帅优技术工程师发布人本科深化设计及成果整理5裴鸿斌副总工程师组员本科技术指导6吕永岭安全部经理组员本科安全指导7杨晨工程部经理组员本科实施管理8王宜彬深化设计部经理组员本科深化设计及结构计算9李享技术工程师组员本科方案指导10宋达土建工程师组员本科方案管理制表人：田帅优 制表时间：2015.08.132、小组活动情况本QC小组曾获2015年全国工程建

4、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，项目定期对小组成员进行培训，开展QC活动学习讨论。 图2-1 小组荣誉证书 图2-2 QC小组培训三、选题理由1、安全要求：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。2、工期要求：广州周大福金融中心（高530m）工期为1554个日历天，本项目仅为1504个日历天，工期非常紧凑。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。 图3-1 总进度计划制图人：吕永岭 制图时间：2015.08.153、成本要求：根据现场实际情况要求，预采用物流电梯塔架用钢量达280

5、0t,成本预算为2380万，电梯投入的物力、财力较大。4、布置分析本工程高峰期施工人员达3000余人，各种物料运输量大。目前超高层常用的垂直运输的布置主要有两种：一种是布置在建筑物室内永久电梯井道中，将会占据永久电梯进行，影响后期正式电梯的安装及调试；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，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。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，均不能满足成本、安全等要求，必须设计一种新型的施工电梯布置方式。4、网络查新小组成员对超高层施

6、工电梯进行了查新，如下表：表3.1：查新情况表查新项目超高层施工电梯运输技术查新人田帅优查新方法网络查新查新时间2015年08月查新目的：课题鉴定一、查新范围：中国知网、国家科技图书文献中心、国家科技成果网、百度搜索二、查新点与查新要求：1、具有异形外表面超高层建筑施工电梯技术创新。2、要求查证国内外有无与该项目查新点相同或相似的方式。三、查新结论：1、中国知网、国家科技图书文献中心、国家科技成果网中未查到相关文献。2、百度搜索里找到一种相关研究，但不适用于本工程。制表人：田帅优 制表时间：2015.08.20表3.2：网络查新汇总表序号检索网站检索结果是否相关1否2否3否4搜索到一种相关研究

7、，但不适用于本工程。制表人：田帅优 制表时间：2015.08.20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。四、课题设定目标1、确定目标及目标值对于本课题的开展，我们确定的目标和目标值分别为：目标：研发一种新型的施工电梯运输方式。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！2、目标值可行性分析（1）本创新施工技术目标值是否可行，是否具备值得投入研究的价值；从人、机、料、法、环、测6个方面分析如下：表4.1 目标可行性分析表目标值可行性分析指标人员机械材料方法环境测量节

8、约成本300万元公司全力支持，课题活动经费：10000元所需机械设备已经联系好当地厂家，汽车吊随时准备进场。该装置所需材料可从施工现场现有材料中优先选择，其次在建材市场购买。本工程为BIM模型使用的“先驱者”。技术人员能够熟练指导小组成员建立BIM 模型。通过对行业现状的分析，供我们研究的空间很大利用水平仪等对电梯进行精确的定位。制表人：裴鸿彬 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小组自主研发动臂塔吊兜底防护技术、提升整体顶升平台顶升功效技术，QC活动经验丰富，本小组成员多数为项目各部

9、门的骨干成员，多人具有超高层施工经验，技术力量雄厚。综上：我小组一致认为设定的目标值是可以实现的！图4-1制图人：吕永岭 制图时间：2015.08.30五、提出方案并确定最佳方案1、提出方案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。图5-1 QC小组诸葛亮会方案一：斜线电梯实施要点：（1）低区的垂直运输，采用倾斜式的电梯附着于外框主体结构，需将首层和顶层做成平面，运输材料和人员。（2）高区布置在电梯井道内。 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）实施要点：（1）主体外框结构外

10、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）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，负责整个的物流垂直运输。图5-4半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯制图人：田帅优 制图时间：2015.09.252、确定最佳方案我QC小组从技术特点、安全性、经济性、工期影响四个方面

11、对三种方案进行了对比分析。表5-1 方案对比分析表方案技术特点安全性经济性工期影响斜线电梯项目需要层层停留，运输材料和人员，载重量较大。附墙距离较远，安全性较低。因为没有技术先例，需厂家研发，研发费用较高。安装4台施工电梯，对外立面幕墙、精装影响范围的宽度约为21m，影响幕墙封闭面积大，对后期工期耗时长。全高的物流电梯塔架（物流通道）在主题结构外侧安装附着施工电梯的钢质塔吊塔架，技术上可行。电梯塔架与主体结构附着最大距离约为10m，同时电梯塔架高度约为480m，需要的刚度要求大，风荷载对其影响较大。全高物流电梯塔架用钢量约为2800吨，成本为2380万。只需将电梯塔架与物流通道进行附着，影响范

12、围较小。对工期影响小半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯低区安装物流电梯塔架，与主体附着，高区在主体结构外侧安装悬挑电梯，技术上可行。施工电梯与主体附着为距离小，安全可以保证。全高物流电梯塔架用钢量约为2400吨，成本为2040万。对于低区，只需将电梯塔架与物流通道进行附着，而且可以提前拆除低区的物流通道，影响范围较小。对工期影响小制表人：杨晨 制表时间：2015.09.30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，而且对工期影响较大；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：既能安全使用及工期要求，且成本低，综合经济效益显著。所以我

13、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。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 方案细化亲和图制图人：吕永岭 制图时间：2015.10.10对以上亲和图所述方案的特点进行进一步决策。表5-2 方案深化分析表项目方案特点结论电梯塔架形式装配式钢制电梯塔架抗侧向刚度大选用贝雷片桁架式电梯塔架抗侧向刚度小不选用通道板形式混凝土走道板施工工序复杂，且较为困难不选用钢质走道板通过焊接形式，施工方便选用电梯塔架连接形式螺栓连接方便安拆选用焊接连接焊接工作量大，不易于

14、安拆，安装时间长不选用柱脚与基础连接形式地脚螺栓连接需要预埋地脚螺栓不选用埋件焊接通过焊接形式，施工方便，承载力满足要求，施工方便选用制表人：田帅优 制表时间：2015.10.124、关键问题预测小组成员通过讨论，运用“头脑风暴法”，绘制出“半高的物流电梯塔架（物流通道）+悬挑电梯”方案实施过程的PDPC图，如图5-6所示，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。图5-6 方案细化PDPC图制图人：李可柏 制图时间：2015.11.15 QC小组通过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

15、（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、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，如图5-7所示。图5-7 方案实施流程图制图人：李可柏 制图时间：2015.11.23六、制定对策针对以上分析出的关键问题，我QC小组提出以下对策进行解决，如表6-1所示：表6-1 对策表序号项目对策目标措施完成地点完成时间负责人1施工电梯数量及选型通过计算分析确定满足现场物料及人员垂直运输要求（1）根据不同施工阶段计算运输总工程量及所需梯笼数（2）初算法预估梯笼总数（3）将实际分析与预估法

16、相结合综合确定电梯数量（4）根据运输物件尺寸及运输高度确定施工电梯型号办公室+现场2016.01.152016.03.10李可柏2电梯塔架（物流通道）的设计Tekla与CAD软件绘图，有限元模拟分析验算电梯塔架能够满足承载力、刚度及稳定性的要求（1）CAD绘制电梯塔架设计平面图。（2）根据平面图运用Tekla软件进行细部节点深化设计（3）通过midas软件进行模拟验算分析。办公室2016.03.15-2016.04.20王宜彬3物流通道附着将物流通道附着在外框柱上施工电梯运行过程中平稳物流通道晃动3mm（1）物流通道位置附着杆件平面设计图（2）附着杆件进行有限元模拟计算分析（3）安装附墙杆件办

17、公室+现场2016.05.282016.08.18李可柏4物流通道现场安装装配式安装，采用螺栓进行连接安装一层物流通道的时间1天（1）按照流程进行初步安装。（2）运用汽车吊在地面拼装标准单元节（3）运用塔吊将标准节吊装至高空进行安装办公室+现场2016.08.182016.12.20宋达5悬挑电梯基础设计Tekla与CAD软件绘图，有限元模拟分析验算悬挑电梯基础承载力满足要求（1）确定悬挑电梯与物流通道的接驳楼层（2）CAD和Tekla软件绘制悬挑电梯基础设计（3）验算结构承载力办公室2017.01.052017.02.10李享制表人：田帅优 制表时间：2015.12.05七、对策实施实施一：

18、施工电梯数量及选型（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。图7-1 施工阶段运输需求图制图人：李可柏 制图时间：2016.01.20（2）通过超高层电梯梯笼总数布置初算法预估梯笼总数：利用电梯梯笼粗算算法拟合公式 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=39 M=12.6（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1

19、3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：图7-2 电梯吊笼型号制图人：李享 制图时间：2016.03.09实施效果：电梯运输材料及人员能力，满足施工进度要求。实施结论：目标实现。实施二：电梯塔架（物流通道）的设计（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。（2）根据平面图运用Tekla软件进

20、行细部节点深化设计。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。 图7-3 通道塔整体平面布置图 图7-4 通道塔钢框架柱连接节点 制图人：田帅优 制图时间：2016.03.20 制图人：田帅优 制图时间：2016.04.04（3）利用有限元软件计算分析结构受力情况。验算框架梁和巨柱的最大拉应力约为 158MPa，最大压应力约为-163MPa；X 向的最大变形为281mm，Y向的最大变形为314mm，Z向的最大变形为86mm。均满足设计要求。图7-5 物流通道与塔楼应力计算分析

21、应力图制图人：王宜彬 制图时间：2016.04.18实施效果：附着的外框结构未有任何变形，证明设计满足要求。实施结论：目标实现。实施三：物流通道附着（1） 进行物流通道位置附着杆件平面设计。每2个结构层设置一道附墙杆，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。图7-6 附墙杆与边框柱柱体连接制图人：宋达 制图时间：2016.06.08（2） 附墙杆件连接。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。 图7-7附墙杆与通道塔连接节点图 图7-8 附墙杆与外框柱连接节点图 制图

22、人：李可柏 制图时间：2016.06.13 制图人：李可柏 制图时间：2016.08.18实施效果：施工电梯运行过程中平稳，物流通道晃动量3mm。实施结论：目标实现。实施四：物流通道现场安装（1）按照流程图进行初步安装。初步安装后进行首节钢柱、钢梁、斜撑、二节柱及框架安装。 图7-9 安装流程图制图人：宋达 制图时间：2016.08.19 首节钢柱安装 钢梁安装 斜撑安装 二节柱及框架安装（2）运用汽车吊在地面拼装标准单元节，严格控制拼装精度，保证拼装质量。 图7-10汽车吊在地面拼装标准单元节制图人：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

23、接时严格控制螺栓连接的紧固轴力。 图7-11 通道塔F1-F44 层吊装工况分析 图7-12 安装完成图 制图人：宋达 制图时间：2016.09.05 制图人：宋达 制图时间：2016.12.18实施效果：安装一层物流通道的时间1天。实施结论：目标实现。实施五：悬挑电梯基础的设计（1） 确定悬挑电梯与物流通道的的接驳楼层为46层，底部设置悬挑钢结构的电梯基础。 图7-13 塔楼F46层悬挑施工电梯基础平面布置图 图7-14 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 （2） CAD绘制悬挑电梯基础设计图： 图7-

24、15 悬挑施工电梯基础安装示意图 图7-16 F46层悬挑施工电梯基础吊点布置示意图 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（3） 利用有限元软件计算分析结构承载力。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 19.6 mm。 最大拉应253.3MPa， 最大压应96.6 MPa，均满足承载力要求。 图7-17 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。实施结论：目标实现。八、效果检查1、目标检查

25、（1） 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。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 因此，通过QC活动的开展，本次课题确定的目标已实现。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，不影响水平结构

26、正常施工，可按期完成施工。安全效益：从开工至今，施工电梯使用上未发生一起安全事故，使用安全可靠。其他效益：通过QC小组活动，为公司及项目部培养了一批敢于创新的技术骨干，为本工程质量创优，争创鲁班奖奠定了基础。九、标准化1、专利根据本次QC活动成果，小组成员编写并申请了“物流垂直运输提升平台”发明专利一项；“用于超高层的物料垂直运输系统”、“超高层建筑模块化物流通道”实用新型专利2项，均已受理。 图9-1 专利证书 图9-1 专利申请受理通知书2、论文根据本次QC活动成果，小组成员已撰写完论文一篇，超高层建筑施工电梯创新技术已经投稿施工技术杂志，正在审稿中。3、本次开展qc活动后，已存有成套的超

27、高层施工电梯运输深化设计图。十、总结及下一步打算1、总结通过本次QC小组活动，顺利实现了超高层建筑施工电梯运输技术上的部署，从而保证物流正常流通，达到了预期目标。对本次QC活动的开展总结如下：表10-1 总结表方案工艺流程制片不足专业技术方案提出、制定、论证、选择等过程较系统、数据性强。研发水平大为提高。制作三维图水平较好。工具化、美观度水平需进一步提高。管理技术统计工具运用能力进一步增强活动程序指导整个活动，逻辑思维能力进一步增强。数据、图片等收集不断提高水平。综合素质全体组员的综合素质明显提升制表人：田帅优 制表时间：2017.03.06与此同时，我QC小组成员的质量意识、团队精神、QC知识、工作热情等方面素质也得到了显著的提高。表10-2 综合素质自我评价对比表序号评价内容活动前（分）活动后（分）1质量意识80932团队精神83903QC工具运用技巧70854进取精神80905改进意识70926工作热情和干劲8095制表人：田帅优 制表时间：2017.03.07图10-1 自我评价雷达图制图人：田帅优 制图时间：2017.03.082、下一步打算 此次QC小组活动的成功，坚定了我们小组成员持续开展QC活动的信念，我们小组成员将会以更加饱满的热情投入到QC活动中，并且决定将 “超高层建筑外框结构边缘水平防护创新”作为我们小组下一个活动课题。18