高層建筑施工中內置垂直升降方式的優勢分析

馮露超 李永卓

中國建筑第七工程局有限公司（450016）

0 前言

外掛式垂直升降機是當前高層建筑施工過程中最常應用的垂直升降機，在使用的過程中存在著一定的缺陷，如無法抵御外部天氣的影響，存在傾覆的風險，容易影響建筑外立面美觀。因此，越來越多的施工單位開始關注內置垂直升降機，從而達到縮短工期、節約施工成本的目的。

1 內置垂直升降機在我國的應用現狀

外掛式垂直升降機在使用的過程中存在著一系列的問題，如在雨雪等復雜天氣條件下，無法保證運輸物料的狀態穩定。在建筑外立面安裝需要投入大量的成本，對外立面的美觀產生影響，還容易導致垂直升降機所附著的外墻出現滲漏等。外掛式垂直升降機還可能存在傾覆風險，從而對施工現場的人員安全造成極大的影響。

面對外掛式垂直升降機在使用時的諸多問題，內置式施工升降機開始逐步應用在高層建筑施工中。但由于內置式施工升降機應用時間較短，在升降機的設計上仍然存在不足。如內置施工升降機的安全防護體系不夠完善，對應的安全防護設備和管理流程一直沒有形成統一的標準，升降機的安全逃生裝置設置存在一定的缺陷。就當前我國市場上所使用的內置式升降機而言，其在型號設置上不夠靈活，許多升降機和現場施工環境不匹配，無法應用于施工，急需設計標準化，以便不同尺寸的電梯井都通用[1]。

2 內置垂直升降機發展前景

我國在1973年首次成功研發出第一臺國產齒式施工升降機，經過近50年的不斷設計升級和創新，當前市面上所應用的垂直升降機類型不斷豐富，可以滿足不同高層建筑施工的各類要求。但就當前的施工升降機設計現狀而言，大部分的施工升降機仍然使用機電機械傳動的方式運行，機電機械傳動的升降機不僅速度單一、緩慢，在啟動和制動時的沖擊較大，容易造成建材損壞，驅動功率也極高，并且在使用過程中難以避免地產生巨大噪聲。因此，傳統的機電機械式升降機不僅無法滿足現代高層建筑施工的速度要求，也和當前我國政府所提倡的節能、綠色建筑需求相違背。

為了更好地滿足現代高層建筑施工的各類新需求，曳引式（井道內專用）升降機逐步投入施工中。這類升降機的最主要優勢在于升降速度快，可以60～150 m/min，起停過程中的波動沖擊較小。內部設置的特點也使得內置垂直升降機不會對建筑的外立面造成破壞，在節約電能方面也有很大進步。在大型高層建筑施工的過程中，內置垂直升降機由于在建筑內部設置，無需在建筑外部占用施工土地，對外部施工的影響大大降低。除此之外，內置垂直升降機由于工作原理和正式的電梯更加接近，在施工完成后還可以改造為正式電梯，更好地節約了施工成本。內置垂直升降機的諸多優勢使得其具備良好的發展前景[2]。

3 內置垂直升降機主要結構

圖1 展示了內置垂直升降機的基本結構，其大致由曳引機、吊籠、對重裝置、吊籠門、導軌、安全保護系統和控制系統等組成。

圖1 內置垂直升降機效果圖

曳引機是內置垂直升降機的核心部件，為升降機的上下運行提供動力支持。常用的曳引機類型包括蝸輪蝸桿減速器、星型齒輪減速器等。為了滿足現代建筑施工的噪聲控制要求，通常會采用蝸輪副作減速傳動裝置[3]。

吊籠是承載建筑施工的物料及工人的容器，主要由吊籠架和圍壁兩部分構成。為了方便不同建筑施工的要求，吊籠構建的尺寸可以調節，從而方便其在不同尺寸的井道中運行。為確保內置垂直升降機在運行的過程中內容物不會意外墜落，吊籠外還會設置吊籠門，由門機帶動自動開合。

對重裝置是實現內置垂直升降機自動升降的必要裝置，其基于杠桿原理，利用對重導靴在對重軌道上滑行，和吊籠內的重量形成平衡，進而實現吊籠上下運行。

導軌在內置垂直升降機中需要設置兩根，分別支持吊籠和對重裝置。導軌設置完成后，吊籠和對重裝置就會在設置好的軌道上運行，因此導軌安裝是否合格將會直接關系到內置垂直升降機運行的效果。和正式電梯一樣，內置垂直升降機也需要配置安全保護系統，用于在緊急情況下制動升降機。在實際運行的過程中，安全保護系統中的限速器裝置會在吊籠運行速度超過限制速度時夾住安全鉗連動繩，從而讓吊籠避免墜落。吊籠如果發生墜落狀況時，安全保護系統內的緩沖器裝置還能夠提供雙重保險，在吊籠猛烈撞擊井到底部時提供緩沖。除此之外，安全保護系統還包含頂安全窗等部件，從而方便使用升降機的施工人員在遇到緊急情況時可以脫困。

控制系統則承載著整個內置垂直升降機的控制工作，使用計算機系統和對應的操作軟件，由專人進行控制后即可實現內置垂直升降機的運行[4]。

4 內置垂直升降機使用優勢

4.1 改善施工環境

內置垂直升降機使用的最大優勢就在于可以極大地改善施工環境，室內作業環境要顯著優于露天料臺，可以極大地提升施工人員的施工效率，在遭遇雨雪等惡劣天氣時也可以保證施工人員不受影響，運輸物料也不會遭到損壞。由于高層建筑內部可以設置多個內置垂直升降機，故施工人員可以更為迅捷地進行行動，進而就有利于加快施工人員的傳輸速度，縮短工期。內置垂直升降機在運行時由于轉移到了室內，可以極大地減輕建筑噪聲和減少建筑揚塵，這對于城市內部的高層建筑建設意義重大，可以最大限度地減少施工對于周邊人們生活的影響[5]。

4.2 創新傳統工藝

傳統的外掛式垂直升降機在配置時需要在建筑的外立面上預留施工洞，等到施工完成進行拆卸時再對其進行填補，這樣的配置方式將直接導致外立面墻體美觀受到影響。在南方地區設置外掛式垂直升降機時預留的施工洞容易造成墻體滲水，北方則容易出現掛霜現象，從而對施工質量造成影響。在最終完工拆除后，再對預留施工洞進行填補、粉刷，必然會和之前的外立面裝飾產生差距，從而造成建筑外觀美觀度受到影響。內置式垂直升降機則不需要預留這些施工孔洞，從而避免了上述問題，而且不需要搭建料臺，從而省去外部腳手架等施工成本。

4.3 增強施工安全性

傳統的外掛式垂直升降機著力點位于建筑外立面，僅有單一一側的力量支持，故比較容易出現垂直升降機傾覆問題，進而造成施工安全事故。內置垂直升降機設置在正式電梯所預留的電梯井道內，其運行原理也和正式電梯基本一致。相比較于外掛式垂直升降機，內置垂直升降機安全系數要更高。除此之外，因為內置垂直升降機是使用正式電梯的井道建設的，因此就有充分的空間配置安全防護系統，包括限速器裝置和緩沖器裝置等，可以在發生意外時及時進行保護，有效控制施工安全問題的產生[6]。

5 結語

內置垂直升降是高層建筑建設過程中的必要設備之一。而傳統的外掛式垂直升降機已經逐步暴露出影響建筑外立面美觀、不夠綠色環保、安全性不足等一系列問題。內置垂直升降機不僅可以有效控制施工揚塵、噪聲問題，其運行速度和運行安全性也均優于外掛式垂直升降機，并且可以對原本的升降機配件進行替換，將其作為正式電梯使用，故內置垂直升降機將會成為未來高層建筑施工的垂直升降選擇的主流。