淺談建筑施工造樓機的設計

陳歡歡，潘 寵

(中建二局洛陽機械有限公司，河南 洛陽 471000）

智能建造是指應用數字化、信息化手段，采用智能化建造設備，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備。住宅造樓機可創造全封閉的舒適作業環境，一次性覆蓋5～6 個結構層，當外架上部正在施工主體結構時，外架底部可同時穿插裝修等多工序作業，隨著建筑不斷升高，造樓機變成1 個可隨結構升高的空中工廠，大大加快了建設速度，解決了露天施工的行業難題，本文對其功能和結構進行簡要探討。

1 功能概述

住宅造樓機作為集成化、數字化、智能化的建筑施工設備，結合其功能定位，經過分析和工程實踐，住宅造樓機主要應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備，安全防護和自動爬升是設備的基本功能。結構上所采取的措施是配置安全可靠的頂部貝雷架平臺系統及架體提升系統，防傾防墜系統，保證整個設備架體的安全性；配置外（內）掛架系統、洞口與臨邊防護，配置消防管道和消防設備箱，保障施工安全和應急需求；此外，還應配置智能控制和檢測系統，實時檢測架體運行狀態，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問題，創造封閉式的類工廠作業環境，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。結構設計上所采取的措施是配備集成配電系統、頂部電動開合雨棚、照明裝置、通風降溫設備、噴淋降塵養護設備、辦公室和衛生間等，有效改善作業環境。

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節，該功能主要解決現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。結構設計上所采取的措施是設計具有足夠承載力的平臺結構，配置合理性能參數的遙控操作布料機，現場由一人便可操作布料設備，進行精準澆筑，降低人員勞動強度，提升施工效率。

4）物料快速轉運功能 該功能主要解決現場物料轉運頻繁使用塔吊或人工搬運，人員勞動強度大，施工效率低。結構設計上所采取的措施是在作業空間內合理配備天車，用于水平樓板面施工時材料轉運，并設計科學合理的模板系統，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，改變現場全部模板由人工從下層傳遞至施工層的作業方法，最大程度地降低人員勞動強度。

2 結構組成及設計要點

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

圖1 住宅造樓機結構簡圖

2.1 鋼桁架平臺系統

常見的造樓機鋼桁架平臺系統又稱為貝雷架平臺系統，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。

設計時應主要考慮平臺的整體性，使各支撐點均勻承受載荷，以保證平臺系統的穩定性和承載能力。貝雷架平臺的設計還應考慮建筑剪力墻的結構特點，選用合適的尺寸，布置合理的間距。

2.2 支撐及頂升系統

造樓機支撐點數量和位置應結合建筑結構并通過計算確定，支撐點的位置應合理，單個支撐點為一個提升機位，主要包括附墻支座、導軌、頂升系統、格構柱等，為了降低頂升油缸的缸徑，一般單次頂升的距離應不大于500mm，單個施工層的頂升可通過多次頂升來實現，液壓油缸應具有自鎖功能，當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，每個機位設置1 個獨立的動力泵站，至少應設置3 道附墻支座。

2.3 模板系統

模板系統應根據建筑結構進行合理配置，一般應配滿一層的模板，選擇的模板應便于安裝、拆卸以及保證混凝土澆筑質量，并能保證周轉使用的次數以及周轉時轉運方便。結構外圍的模板應設計懸掛系統，在設備頂升時，模板可跟隨設備進行提升，并可以豎向調節，根據實際需要進行微調，調節高度一般應達到100mm。

2.4 掛架系統

掛架系統與鋼桁架平臺系統配套使用，根據項目特點，可同時設置內外掛架，掛架主要包括吊架和走道板系統，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。根據掛架的使用功能，在建筑立面上，掛架高度一般應不小于15m，共設置八層走道板，步高一般不應小于1.9m，掛架各步走道板之間設置鋼爬梯。走道板邊緣靠近外墻側應設置活動翻板，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，翻板可以旋轉離開墻面，整個掛架體系設計應達到裝配式、標準化、工具化的要求。

2.5 安全防護系統

住宅造樓機的安全防護系統主要包括防傾防墜系統、同步頂升監控系統、臨邊和設備防護等。一般住宅造樓機的總重量達到數百噸，頂升點數量多，單次頂升距離短，提升一個施工層需要多次頂升，因此應設置可靠的防傾防墜措施，防止設備在頂升過程中發生豎向墜落或側向傾覆，頂升過程中應設置高精度的傳感器進行全過程的水平度檢測，實現自動檢測和糾偏，一般應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周邊和內部澆筑洞口周邊的防護等，設備防護主要包括液壓控制系統的防護，一般應設置專用設備間和控制室。

2.6 輔助功能系統

輔助功能系統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、噴淋和通風系統、照明系統、消防系統、天車系統和布料系統等。雨棚系統應具有防雨防曬防火伸縮開合功能，電動控制；雨棚應不與布料機等其他設施干涉；噴淋系統可布置在造樓機掛架上，一般來說噴淋頭間距應在3m 左右；照明系統可根據夜間施工需要設置，每個機位應設置從上到下的燈帶保證夜間檢修液壓油缸或線路；消防系統水箱與噴淋養護可共用1 個水箱，此外，在鋼桁架平臺上要設置足夠的消防滅火設備箱，配置滅火器和滅火毯；可根據物料轉運需要配置天車系統，天車轉運物料重量一般應不超過2t；布料系統應布置在鋼桁架平臺的頂部，布料半徑可根據施工需要設計，一般應覆蓋整個施工結構層，布料機應設計專門的基礎，以保證設備運行的穩定和安全。

3 結語

當前，隨著建筑業的快速發展，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計，周轉率達90%以上，成本大幅降低，相比傳統模架系統，施工效率約提升30%，將分散的設備、設施與工藝進行集成，形成了類似工廠的立體流水作業空間，將傳統的粗放式作業改變為集約化建造，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，促進建筑業的轉型升級。