中建八局创新型超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发一公司.doc

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1、附件2：超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发中国建筑第八工程局有限公司汉峪A5金谷之巅QC小组一、工程概况汉峪金融商务中心A5-3#楼及附属设施工程是山东省首个300米级的超高层，处于济南市东部核心商务区，是济南在建第一高楼。工程建筑面积25.38万，总工期879天；塔楼建筑总高度为339m，塔楼地上69层。主要功能为高端办公和五星级酒店，由济南高新控股投资建设，中建八局总承包施工。本工程体量大、空间狭窄、工期较紧，塔楼起重设备采用2台ZSL750型动臂塔吊相互配合，ZSL750内爬式塔机自由高度56m，爬升间距14-22m，预计爬升约17次。塔机安装339.2米，塔机塔身最高点比建筑物檐高高

2、6.2米,两台塔机均为50m工作半径，互相配合，满足塔楼钢柱吊装工作和卸车需要，其起重量也满足重型钢结构的吊装要求。二、小组简介2.1 小组信息情况表表2.1小组信息情况表小组基本情况表小组名称中国建筑第八工程局有限公司汉峪A5金谷之巅QC小组成立时间2016年7月课 题超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发课题类型创新型活动频率2次/每周，出勤率QC教育时间48小时活动时间2016年9月2017年1月小组成员情况表小组成员姓名年龄职务职称组内分工顾问于 科49公司总工高级工程师设计指导顾问王良超31分公司总工工程师设计指导顾问秦家顺53首席专家工程师设计指导组长乔元亮33项目经理工程师全面负责

3、副组长赵忠杨30项目总工工程师研发总协调副组长赵海峰34分公司副总工工程师专家联络，成果总结诊断师/课题负责人董 森28技术工程师助理工程师方案编制组员张永良34BIM主管助理工程师BIM建模组员刘宗敬34安全工程师助理工程师现场实施组员王德才53技术负责人助理工程师设计计算组员魏书圣30专业工程师助理工程师现场实施组员史振玉54质量总监工程师过程质量监督组员舒永信53安全总监工程师过程安全监督组员张 全30技术工程师助理工程师成果总结组员董军业28技术工程师助理工程师成果总结2.2 小组活动情况调查表2.3 小组活动计划表三、选择课题3.1 课题背景1）超高层建筑不断涌现，体量不断加大，结构

4、设计愈加复杂。2）工期压力非常大，本工程为同类工程工期最短。3）科技创新要求高，确保“全国建筑业创新技术应用工程”，专利、工法、QC成果达到160余项。4）在保证工期进度的要求下，安全、质量创奖工作在过程中逐步实现。3.2 选题来源1）天津周大福金融中心项目将动臂塔吊自提式设备设置在回转机构中，利用塔吊的旋转方向，分别进行C型梁和爬带的提升，且在提升时，塔吊大臂无法进行材料的吊装作业。2）武汉绿地中心工程塔楼设置4台动臂塔吊，只进行动臂塔吊本身的构配件和机具的自提升，而塔吊支撑大梁、C型梁和爬带则采用辅助塔吊配合安装。3）广州珠江新城B1项目两台动臂塔吊相互配合，进行大梁、C型梁和爬带的提升。

5、3.3 现有技术分析表3.3 课题的分析、评价、选择序号所属单位采取方法评估综合得分选定课题安全性可实施性有效性耗时性方案一广州珠江新城B1项目传统两个动臂塔吊相互配合，实现“塔吊大梁、C型梁、爬带”的提升作业。8不选方案二天津周大福项目自提升装置设置在回转机构中，实现“C型梁、爬带”的自提升，大梁使用第二台塔吊辅助吊装完成8不选方案三武汉绿地中心只进行动臂塔吊本身的构配件和机具的自提升，而塔吊支撑大梁、C型梁和爬带则采用辅助塔吊配合安装。11选择图形代表3分；图形代表2分；图形代表1分。2016年9月28日，小组成员从安全性、可实施性、有效性和耗时性等方面，对三个课题进行比较分析，发现三个方

6、案都存在不足之处，不能完全达到动臂塔吊自提升的要求，在一定程度仍然影响核心筒施工进度等因素，因此选择的课题是“超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发”。四、设定目标及目标可行性分析4.1 设定目标2017年6月15日，小组组长乔元亮组织小组成员召开目标讨论会，一致确定本次活动所达到的目标，即：“研制一种动臂塔吊C型梁与爬带的自动提升装置，实现每台动臂塔吊可独立爬升，且该塔吊仍可正常进行吊装作业。”图4.1设定目标4.2 目标可行性分析QC小组通过5M1E分析法（人、机、料、法、环、测）对目标进行可行性分析：理由1：动臂塔吊租赁单位为我司自有租赁中心，全面为我工程提供优良服务。理由2：本工程配有5

7、名安全人员，其中包括一名具有7年塔吊操作经验的人员，3名具有20年安全管理经验的资深人士。理由3：承力机构的C型梁和爬带均为动臂塔吊自身具有，完全不需额外的加工处理。理由4：在动臂塔吊的标准节内和外框安装自提升设备，仅需螺栓铰接，没有任何的焊接或改变动臂塔吊构配件原始设计。理由5：施工现场具有提升设备的材料、劳动力资源。单位：小时图4.2-1动臂塔吊C型梁的提升时间目标单位：小时图4.2-2动臂塔吊爬带的提升时间目标经过分析，小组一致认为将动臂塔吊承力结构的C型梁和爬带实现自动提升功能，是可以实现的！五、提出方案并确定最佳方案5.1 提出方案小组组长于2016年10月11日召开专题会议，采用头

8、脑风暴法，集思广益，提出各种方案进行分析。通过分类整理确定了三种方案，如下表所示：表5.1设定方案表关键参数第一套方案第二套方案第三套方案卷扬基座HW3003051515HW3503501219HW3503501219卷扬机大小2吨5吨5吨滑轮大小300mm240mm240mm滑轮数量6个8个6个导向轮基座HW3003051515HW3003051515HW3503501219卷扬机位置回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第二节标准节处钢丝绳大小12mm14mm14mm矩形钢16065-1015075-1016065-10导向轮方向与提升梁垂直与提升梁垂直与提升梁垂

9、直导向轮位置提升梁的中部提升梁1/4长度处提升梁1/3长度处抱箍件L200200L180200L2002005.2 确定最佳方案小组组长于2016年10月11日召开专题会议，采用头脑风暴法，集思广益，提出各种方案进行分析。通过分类整理确定了三种方案，方案比选如下：表5.2方案比较表关键参数第一套方案第二套方案第三套方案对比分析H型钢规格HW3003051515mmHW3503501219mmHW3503501219mm350350型钢相比300350型钢刚度更大、更安全。卷扬机大小2吨2吨5吨JM/JK2吨型卷扬机与JM/JK1吨比较，更能满足提升需求（单根C型梁重量约1吨）滑轮大小300mm

10、240mm240mm直径250mm滑轮更易于提升支撑梁的安装使用，且与直径300mm的刚度相同，基本不影响提升速度。滑轮数量6个8个6个提升支撑梁两端各设置一个，标准节外侧两道H型钢各设置一个。为了合理变换钢丝绳方向，需在提升支撑梁上安装2个转换滑轮。方钢大小16065-1016065-1016065-10为保证安全性和可操作性，选择16065-10型，且可利用施工现场现有材料资源。抱箍件L200200L180200L200200为了便于现场施工操作，同时保证受力要求，选用L200200型角钢铁件作为铰接卡箍使用。卷扬机位置回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第二节

11、标准节处卷扬机位置不受扬程的影响，且设置在回转机构的第二节标准节处，还可便于日常维护检查、缩短钢丝绳长度。钢丝绳大小12mm14mm14mm根据吊装物体的最大重量1.5吨和滑轮数量综合考虑，建议使用26mm钢丝绳。提升支撑梁安装位置标准节水平方向中间位置标准节水平方向1/3位置标准节水平方向中间位置根据爬带和C型梁在塔吊所在位置，可选择在标准节水平方向的中间位置。导向轮方向与提升梁呈45与提升梁垂直与提升梁垂直导向轮为了调整C型梁和爬带的转换，如果与提升支撑梁呈45角，扭力较大且仍需人工调整钢丝绳方向。导向轮位置提升梁的中部提升梁1/4长度处提升梁1/3长度处主要根据卷扬机所在位置和钢丝绳的角

12、度而定。方案选择经过对比分析，决定采用第三套方案。六、制定对策表6超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发课题对策表序号方案对策（what）目标（why）措施（how）地点（where）完成时间（when）责任人（who）1平面及立面设计1）通过CAD软件绘制设计图纸。2）采用BIM模型进行动画模拟。在不影响动臂塔吊正常作业的情况下实现C型梁和爬带的完全自提升作业。1）确定最大提升长度；2）根据C型梁和爬带的位置，结合提升长度，确定卷扬机的上下位置。项目会议室2016年9月20日2016年9月25日魏书圣2支撑吊装系统1）将原始顶升节进行物理拆除。2）在回转机构的下方安装支撑梁装置。在保证支撑刚度

13、和牢固的前提下，能够顺利实现H型钢的支撑能力。1）提升支撑梁；2）顶升标准节；3）标准节外侧滑轮组固定梁；施工现场2016年9月22日2016年9月25日董 森3方向转换系统1）在支撑梁上方设置滑轮组。2）通过方钢的设计形式转变。通过滑轮组的位置确定，能够正常顺利实现。1）转换滑轮组；2）转换节点设计；3）标准节外侧滑轮组节点设计；施工现场2016年9月23日2016年9月25日刘宗敬4动力系统1）采用电动卷扬机作为主要动力系统。2）固定在标准节下方的H型钢上方。能够完全满足动臂塔吊C型梁和爬带提升的动力需求。1）卷扬机；2）支座台架；3）钢丝绳；项目会议室2016年9月20日2016年9月2

14、5日董军业5系统合并1）将各装置系统进行相互联结。2）通过图型进行作业模拟。实现各功能装置的正常使用。1）通过AutoCAD软件进行绘图，然后进行交底。2）检查各系统之间的链接和工作协同关系。项目会议室2016年9月20日2016年9月25日董 森6图纸设计，建立模型1）图纸符合设计要求，达到正常使用条件。2）BIM模型的建立。实现各装置之间的工况模拟。1）图纸设计后，下发操作班组。2）利用Revit软件和草图大师软件进行模型建立，并进行检查。项目会议室2016年9月20日2016年9月25日王德才七、对策实施7.1 确定研发步骤图7.1 超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发步骤图7.2 绘制

15、设计图纸图7.2 超高层动臂塔吊承力机构自提升设备装置设计图纸7.3 塔吊套架外侧H型钢（爬带使用）设计2016年10月，小组成员开始进行现场实施，在套架外侧两端（垂直于爬带方向），固定方式为高强螺栓连接。在顶升节拆除后，在安装前，提前将H型钢的上翼缘进行钻孔螺栓，然后通过动臂塔吊将20#H型钢吊装至回转机构下方的标准节立杆支座上。为了保证其刚度，H型钢的长度为3100mm，相比塔吊标准节，H型钢两端各挑出100mm。 图7.3 H型钢设计示意图7.4 塔吊回转机构下方标准节中部方钢设计（C型梁使用）在标准节（回转机构底座的下方）安装支撑梁，材质为1606510型的方钢。通过三维模型的建立和计

16、算可知，在支撑梁两端的滑轮位置在挑出标准节650mm时，是最适合爬带的吊装角度位置。 图7.4 支撑梁设计示意图7.5 回转机构下方矩形钢（支撑梁）滑轮设计在支撑梁的中间位置，设置第二个滑轮点，该滑轮点的主要作用为将卷扬机钢丝绳与支撑梁端部滑轮点进行正常连接，以达到正常吊装C型梁作业的目的。滑轮点制作方法：采用QB345材质钢板，厚度为12mm，与支撑方钢进行焊接连接固定。支撑梁长度为3.7m，即：两端各伸出标准节500mm，以保证滑轮点与爬带的提升倾斜角度。 图7.5 支撑梁滑轮设计示意图7.6 电动卷扬机底座H型钢铰接塔吊标准节抱箍件节点设计每个支座固定点需要4个螺栓紧固，通过螺栓铰接的方

17、式，可完全避免塔吊标准节化学焊接影响，有效保证动臂塔吊本身的构配件装置运行的规范性和可操作性。采用22#H型钢制作成为卷扬机的放置支座，在H型钢吊装前，需提前进行钻孔，孔径为20mm，采用18#螺栓紧固。安装位置为动臂塔吊标准节的上弦杆位置，采用200mm（宽）200mm（高）10mm（厚）的钢板进行螺栓固定。 图7.6 标准节抱箍件节点设计示意图7.7 电动卷扬机底座固定装置设计为了保证电动卷扬机作业运行的安全性和受力的稳定性，电动卷扬机下方采用16#工字钢进行螺栓铰接固定，然后将16#工字钢通过焊接至下方的H型钢，从而保证在任何恶劣环境天气时的安全性。 图7.7 电动卷扬机底座设计示意图7

18、.8 C型梁与爬带用的钢丝绳方向90转换设计转换系统的设计：在方钢的上部设置垂直于方钢下部的滑轮点，滑轮规格大小一致，均为20#铸铁滑轮。在标准节的外侧的H型钢下翼缘位置，需进行做开口处理，以保证钢丝绳能够将该两个滑轮点进行穿入，以便于C型梁的提升。当进行爬带提升作业时，可将钢丝绳导入到方钢下部的滑轮点处。 图7.7 钢丝绳方向90转换设计示意图7.9 爬带自提升设计作业工况 图7.9-1爬带正常工作展示 图7.9-2 爬带自提升状态下的工况展示7.10 C型梁自提升作业工况 图7.10-1 C型梁提升时的作业工况 图7.10-2 C型梁提升时的作业工况图7.10-3“C型梁和爬带”自提升装置

19、系统开发完成后的效果八、效果检查8.1 效果检查1) 本次创新活动，通过支撑梁、滑轮组、钢丝绳、卷扬机等设备，顺利实现了动臂塔吊C型梁和爬带的自提升功能。2) 每台动臂塔吊的提升作业相比传统施工方法，时间可缩短2小时，工作效率提高20%，且在提升作业过程中，动臂塔吊完全不受影响，可进行正常的吊装物资作业。3) 本技术创新所采用的卷扬机、钢丝绳、支撑梁、滑轮组等设备，可重复周转利用率达95%。8.2 经济效益小组目标顺利实现，小组成员从经济方面进行分析和计算：表8.2-1 自提升装置材料购置价格费用清单材料名称H型钢规格卷扬机滑轮方钢钢丝绳槽钢导向轮其他零部件规格型号3503501219mm金鸡

20、牌JM/JK2吨250mm18#26mm20#250mm垫板、螺丝螺帽、小钢板件、焊条单价713元5300元160元610元1150元580元180元/数量2根1台4个2根1根2根2个若干总价1426元5300元640元1220元1150元1160元360元1320元费用总计12576元表8.2-2自提升装置人工和机械产生费用清单作业工种电焊工普工租赁公司机械台班人数2人4人3人/人工费280元120元/不计用时2天2天2天总用时约3小时总价920元960元/不计费用总计1880元8.3 社会效益在本次QC创新实践中，我们小组取得了“超高层动臂塔吊承力结构自提升设备研发”设计、加工、安装和运行

21、的成功经验，为后期同类项目的实施积累了宝贵的经验。活动成果得到了业主单位、监理单位的一致认可和好评，为企业赢得了声誉，提升了企业形象，为企业进一步开拓地区市场增加了影响力。截至目前为止，本工程接待超高层新技术创新创造交流、绿色建造观摩等活动，已达6000余次，其中包括国务委员-国资委主任王勇、中建股份副总裁刘锦章等。 图8.3观摩现场图8.4 获奖荣誉图8.4所获荣誉九、标准化2016年10月21日，小组成员通过自提升设备的研发，一致认为该设备可大大提高施工效率，也进一步增强了小组创新意识，小组成员认为该工艺有一定的前瞻性和先进性，对于与本工程类似的动臂塔吊均可采用该创新工艺进行施工。目前小组

22、为巩固本创新工艺，编制了超高层动臂塔吊承力机构自提升设备的作业指导书，并申报了发明专利-“一种超高层动臂式塔吊自提式C型梁和爬带装置”。 图9申报专利图十、总结和下一步打算10.1 总结1）专业技术方面：通过创新，使小组成员提高了思考问题和解决问题的能力，专业技能得到进一步提升。2）管理技术方面：通过活动，使小组成员形成了一套系统的质量管理方法，学会运用科学的手段，通过PDCA循环，进行项目管理工作。3）小组综合素质通过开展QC活动，小组成员分工明确，协调合作，增强了团队意识，在QC知识运用能力，专业知识掌握能力、自我管理能力和创新意识等方面有了显著提高。表10.1 QC小组活动前后综合评价表序号评价内容活动前活动后1团队精神75902质量意识80953改进意识75904工作热情80955进取精神80956QC工具应用7090小组活动前后综合素质评价雷达图制表人：张全 审核人：董森 制表日期：2017年1月13日10.2 下一步打算本次小组活动的研发创新取得了一定的成功，也给小组成员带来极大的信心，因此小组将继续运用科学的方法，以“优质、高效、开拓、创新”为理念，继续开展QC小组活动。本小组活动下一拟定课题为300m级超高层建筑垂直运输高效系统研发。20