淺談建筑施工造樓機的設(shè)計

陳歡歡，潘 寵

(中建二局洛陽機械有限公司，河南 洛陽 471000）

智能建造是指應(yīng)用數(shù)字化、信息化手段，采用智能化建造設(shè)備，提升建造過程的自動化水平，減少對人工的依賴，從而達到高效、安全建造的目的，智能建造是一種新型先進建造方式，是實現(xiàn)綠色建造的重要實施路徑。近年來，住宅造樓機以其綠色、集成、智能、高效的特點，走進人們的視野，成為一種新興的智能建造設(shè)備。住宅造樓機可創(chuàng)造全封閉的舒適作業(yè)環(huán)境，一次性覆蓋5～6 個結(jié)構(gòu)層，當(dāng)外架上部正在施工主體結(jié)構(gòu)時，外架底部可同時穿插裝修等多工序作業(yè)，隨著建筑不斷升高，造樓機變成1 個可隨結(jié)構(gòu)升高的空中工廠，大大加快了建設(shè)速度，解決了露天施工的行業(yè)難題，本文對其功能和結(jié)構(gòu)進行簡要探討。

1 功能概述

住宅造樓機作為集成化、數(shù)字化、智能化的建筑施工設(shè)備，結(jié)合其功能定位，經(jīng)過分析和工程實踐，住宅造樓機主要應(yīng)具備全方位施工安全保障功能、全天候施工保障功能以及智能混凝土布料和物料快速轉(zhuǎn)運等輔助功能。

1）全方位施工安全保障功能 住宅造樓機是集成了爬架安全防護功能的施工設(shè)備，安全防護和自動爬升是設(shè)備的基本功能。結(jié)構(gòu)上所采取的措施是配置安全可靠的頂部貝雷架平臺系統(tǒng)及架體提升系統(tǒng)，防傾防墜系統(tǒng)，保證整個設(shè)備架體的安全性；配置外（內(nèi)）掛架系統(tǒng)、洞口與臨邊防護，配置消防管道和消防設(shè)備箱，保障施工安全和應(yīng)急需求；此外，還應(yīng)配置智能控制和檢測系統(tǒng)，實時檢測架體運行狀態(tài)，保障架體同步安全提升，最大程度地保障施工安全。

2）全天候施工保障功能 該功能主要解決露天作業(yè)問題，創(chuàng)造封閉式的類工廠作業(yè)環(huán)境，保障在下雨或者暴曬的惡劣天氣下全天候不間斷施工，最大可能地縮短工期，降低工程成本。結(jié)構(gòu)設(shè)計上所采取的措施是配備集成配電系統(tǒng)、頂部電動開合雨棚、照明裝置、通風(fēng)降溫設(shè)備、噴淋降塵養(yǎng)護設(shè)備、辦公室和衛(wèi)生間等，有效改善作業(yè)環(huán)境。

3）智能混凝土布料功能 混凝土澆筑是建造過程中的重要環(huán)節(jié)，該功能主要解決現(xiàn)場依靠人工操作布料機械，費時費力，人員投入多，施工效率低的問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計上所采取的措施是設(shè)計具有足夠承載力的平臺結(jié)構(gòu)，配置合理性能參數(shù)的遙控操作布料機，現(xiàn)場由一人便可操作布料設(shè)備，進行精準澆筑，降低人員勞動強度，提升施工效率。

4）物料快速轉(zhuǎn)運功能 該功能主要解決現(xiàn)場物料轉(zhuǎn)運頻繁使用塔吊或人工搬運，人員勞動強度大，施工效率低。結(jié)構(gòu)設(shè)計上所采取的措施是在作業(yè)空間內(nèi)合理配備天車，用于水平樓板面施工時材料轉(zhuǎn)運，并設(shè)計科學(xué)合理的模板系統(tǒng)，在住宅造樓機提升時，可帶著豎向模板及其他材料一起提升至待施工層，改變現(xiàn)場全部模板由人工從下層傳遞至施工層的作業(yè)方法，最大程度地降低人員勞動強度。

2 結(jié)構(gòu)組成及設(shè)計要點

如圖1 所示，造樓機主要由鋼桁架平臺系統(tǒng)、支撐及頂升系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、掛架系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、輔助功能系統(tǒng)組成。具有安全性好、施工速度快、承載量較大、適應(yīng)性強、全天候作業(yè)的優(yōu)點。

圖1 住宅造樓機結(jié)構(gòu)簡圖

2.1 鋼桁架平臺系統(tǒng)

常見的造樓機鋼桁架平臺系統(tǒng)又稱為貝雷架平臺系統(tǒng)，因為該平臺一般主要由貝雷架組成，包括貝雷片、陰陽頭連接件、端部一字頭連接件、角部十字頭連接件、柱頭連接架以及高強螺栓等，貝雷架之間主要為銷軸連接形式。

設(shè)計時應(yīng)主要考慮平臺的整體性，使各支撐點均勻承受載荷，以保證平臺系統(tǒng)的穩(wěn)定性和承載能力。貝雷架平臺的設(shè)計還應(yīng)考慮建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)特點，選用合適的尺寸，布置合理的間距。

2.2 支撐及頂升系統(tǒng)

造樓機支撐點數(shù)量和位置應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)并通過計算確定，支撐點的位置應(yīng)合理，單個支撐點為一個提升機位，主要包括附墻支座、導(dǎo)軌、頂升系統(tǒng)、格構(gòu)柱等，為了降低頂升油缸的缸徑，一般單次頂升的距離應(yīng)不大于500mm，單個施工層的頂升可通過多次頂升來實現(xiàn)，液壓油缸應(yīng)具有自鎖功能，當(dāng)突然斷電或失壓情況下，油缸自鎖裝置啟動，停留在斷電或失壓前的狀態(tài)，每個機位設(shè)置1 個獨立的動力泵站，至少應(yīng)設(shè)置3 道附墻支座。

2.3 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)進行合理配置，一般應(yīng)配滿一層的模板，選擇的模板應(yīng)便于安裝、拆卸以及保證混凝土澆筑質(zhì)量，并能保證周轉(zhuǎn)使用的次數(shù)以及周轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)運方便。結(jié)構(gòu)外圍的模板應(yīng)設(shè)計懸掛系統(tǒng)，在設(shè)備頂升時，模板可跟隨設(shè)備進行提升，并可以豎向調(diào)節(jié)，根據(jù)實際需要進行微調(diào)，調(diào)節(jié)高度一般應(yīng)達到100mm。

2.4 掛架系統(tǒng)

掛架系統(tǒng)與鋼桁架平臺系統(tǒng)配套使用，根據(jù)項目特點，可同時設(shè)置內(nèi)外掛架，掛架主要包括吊架和走道板系統(tǒng)，掛架主要作為安全通道、外墻鋼筋綁扎、外墻模板拆除清理操作、安全防護、電線電纜布置路線。根據(jù)掛架的使用功能，在建筑立面上，掛架高度一般應(yīng)不小于15m，共設(shè)置八層走道板，步高一般不應(yīng)小于1.9m，掛架各步走道板之間設(shè)置鋼爬梯。走道板邊緣靠近外墻側(cè)應(yīng)設(shè)置活動翻板，施工時，翻板用于封閉走道板和外墻之間的縫隙，造樓機頂升時，翻板可以旋轉(zhuǎn)離開墻面，整個掛架體系設(shè)計應(yīng)達到裝配式、標準化、工具化的要求。

2.5 安全防護系統(tǒng)

住宅造樓機的安全防護系統(tǒng)主要包括防傾防墜系統(tǒng)、同步頂升監(jiān)控系統(tǒng)、臨邊和設(shè)備防護等。一般住宅造樓機的總重量達到數(shù)百噸，頂升點數(shù)量多，單次頂升距離短，提升一個施工層需要多次頂升，因此應(yīng)設(shè)置可靠的防傾防墜措施，防止設(shè)備在頂升過程中發(fā)生豎向墜落或側(cè)向傾覆，頂升過程中應(yīng)設(shè)置高精度的傳感器進行全過程的水平度檢測，實現(xiàn)自動檢測和糾偏，一般應(yīng)保證所有頂升油缸的行程偏差不大于5mm。臨邊防護主要包括頂部鋼桁架平臺外側(cè)周邊和內(nèi)部澆筑洞口周邊的防護等，設(shè)備防護主要包括液壓控制系統(tǒng)的防護，一般應(yīng)設(shè)置專用設(shè)備間和控制室。

2.6 輔助功能系統(tǒng)

輔助功能系統(tǒng)是住宅造樓機保證全天候施工集成的功能，主要包括雨棚系統(tǒng)、噴淋和通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、天車系統(tǒng)和布料系統(tǒng)等。雨棚系統(tǒng)應(yīng)具有防雨防曬防火伸縮開合功能，電動控制；雨棚應(yīng)不與布料機等其他設(shè)施干涉；噴淋系統(tǒng)可布置在造樓機掛架上，一般來說噴淋頭間距應(yīng)在3m 左右；照明系統(tǒng)可根據(jù)夜間施工需要設(shè)置，每個機位應(yīng)設(shè)置從上到下的燈帶保證夜間檢修液壓油缸或線路；消防系統(tǒng)水箱與噴淋養(yǎng)護可共用1 個水箱，此外，在鋼桁架平臺上要設(shè)置足夠的消防滅火設(shè)備箱，配置滅火器和滅火毯；可根據(jù)物料轉(zhuǎn)運需要配置天車系統(tǒng)，天車轉(zhuǎn)運物料重量一般應(yīng)不超過2t；布料系統(tǒng)應(yīng)布置在鋼桁架平臺的頂部，布料半徑可根據(jù)施工需要設(shè)計，一般應(yīng)覆蓋整個施工結(jié)構(gòu)層，布料機應(yīng)設(shè)計專門的基礎(chǔ)，以保證設(shè)備運行的穩(wěn)定和安全。

3 結(jié)語

當(dāng)前，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，對建筑施工提出了更高的要求，住宅造樓機采用標準化模塊化設(shè)計，周轉(zhuǎn)率達90%以上，成本大幅降低，相比傳統(tǒng)模架系統(tǒng)，施工效率約提升30%，將分散的設(shè)備、設(shè)施與工藝進行集成，形成了類似工廠的立體流水作業(yè)空間，將傳統(tǒng)的粗放式作業(yè)改變?yōu)榧s化建造，從而顯著提升安全高效建造水平，未來將成為一項重要的智能建造裝備，促進建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。