超高层机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法1209

湖北省工程建设工法
申报书
工法名称：超高层机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法
编写单位：中建三局第一工程有限责任公司
申报单位：（盖章）
申报时间： 2011年12月9
河北省住房和城乡建设厅
二○一一年制
工法名称超高层机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法
主要完
成单位中建三局第一工程有限责任公司
通讯地址邮编
联系人电话
姓名职务职称工作单位主
要
完
成
人
河北开元环球中心
本工法应用的工程
名称及时间
本工法关键技术名
称、企业审定时间
本工法关键技术获
得成果奖励的情况
注：表中通讯地址及联系人指第一完成单位；主要完成人数最多不得超过5人。

表中内容填写可另加附页。

工法内容简述：
机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法的确定可以提高塔吊的使用效率，保证了吊运安全性，解决了设备在吊装过程中损坏问题，同时解决了超高层大型设备及材料运输困难的特点。

具有以下特点：
1、减少劳动力投入
2、减少了安全隐患
3、减少了设备在吊装过程中对边角的破坏。

关键技术及保密点（有专利权的，请注明专利号）：
自制限位器、自制挂钩
技术水平和技术难度（包括国内外同类技术水平比较）：
工程应用情况及推广应用前景：
在本工程中大部分机电设备材料全部采用该工法完成。

经济效益和社会效益：
为我司设备材料垂直运输节约成本万元。

市管
州部
建门
设审行查政意主见年月日
（公章）
评
审
姓名性别工作单位专业职务职称
委员会成员
评
审意见主任（签字）：
年月日
省审住查
建意厅见
年月日
（公章）附件目录
一、超高层机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法
工法
二、工程应用证明
三、经济效益证明
超高层机电材料设备物料平台与塔吊垂直运输工法
1、前言
近年来，超高层钢结构建筑在我国日益兴起，已经建好的上海环球金融中心，101层492米，广州中信广场391米，再建的武汉绿地金融中心606米，楼层高机电材料设备垂直运输量大，如何将机电设备材料最快最安全的运输到指定楼层是我们迫切需要的。

2、适用范围
本工法适用于设备材料的垂直运输
3、工程概况
3.1、工程介绍
河北开元环球中心工程地下四层，地上五十三层，总建筑面积178608.46 m2，建筑总高度236.6m。

本工程是一幢具有国际标准的高级酒店、办公及餐饮的综合体。

该楼为框架-核心筒结构，核心筒由型钢柱和混凝土剪力墙组成。

各楼层机电设备材料量多。

3.2、设备材料介绍
本工程设备材料而且品种多，大型空调机组110多台、换热器、水泵、各种不同规格型号管材。

针对设备及管材采取不同的吊装方式。

4、大型设备及管材吊装介绍
本工程中采用自制限位器及自制挂钩，通常采用卡环与钢丝绳结合的方法进行大型设备吊装，容易对设备边角造成不同程度的破坏，采用自制限位器可起保护设备作用，同时可根据设备大小调整钢丝绳与设备的距离，针对人力无法移动而不易穿钢丝绳的难点，现场取材用2cm厚钢板制作管道挂钩与各种管材直接接触吊装，从而提高了整个垂直运输的效率。

挂钩尺寸大小如下：
自制挂钩
挂钩
现场吊装卸料平台
5、大型设备及各种规格管材垂直运输
5.1、设备材料的重量分析
一般情况大型设备都是成品到场，而管材都是成捆到场且定尺6米每根，无缝钢管不定尺9米至12米不等且都不是成捆到场。

掌握好材料的重量是进行垂直运输的首要重点，然后根据塔吊的承重能力吊运设备材料。

下表为管道各种型号的重量表：
镀锌钢管
规格型号单捆重量（吨）管道长度（米）
DN200 1.4 6
DN150 0.85 6
DN125 0.7 6
DN100 1.32 6
DN80 1.02 6
DN65 1.68 6
DN50 1.25 6
DN40 1.5 6
DN32 1.3 6
DN25 1.4 6
DN20 1.48 6
无缝钢管
规格型号米重（千克）管道长度（米）Φ219 29 9~12
Φ159 19 9~12
Φ133 16 9~12
Φ10811.5 9~12
Φ899.4 9~12
Φ768 9~12
Φ57 5.8 9~12
Φ32 3.05 9~12
Φ25 2.75 9~12
设备楼层分布及重量表：
序号层数安装位置系统编号单位数量空调机组尺寸（mm）
（长×宽×高）
机组重量
（kg）
1
2F N-P/3-4轴X-L2-01 台 1 3200×1750×1450 918
2 M-N/3-4轴X-L2-02 台 1 3300×2550×2150 1781
3 M-N/3-4轴X-L2-03 台 1 3050×2150×1750 1087
4 L-M/3-4轴X-L2-04 台 1 2450×1150×850 481
5 E-F/9-10轴K-L2-01 台 1 3700×2050×1550 1275
6 E-F/9-10轴K-L2-02 台 1 3900×2150×1750 1299
7 E-F/3-4轴K-L2-03 台 1 3900×2150×1750 1299
8 E-F/3-4轴K-L2-04 台 1 3300×1750×1250 882
9 N-P/3-4轴K-L2-05 台 1 2950×2550×1950 1807
10
4F N-P/2-3轴K-L4-01 台 1 3600×2550×1950 2109
11 P-Q/5-6轴K-L4-02 台 1 3300×2050×1550 1381
12 P-Q/7-8轴K-L4-03 台 1 3400×2150×1750 1452
13 P-Q/7-8轴K-L4-04 台 1 4100×2250×1950 1826
14 M-N/2-3轴X-L4-01 台 1 3600×2550×2150 1718
15 L-M/3-4轴X-L4-02 台 1 3400×2150×1750 1258
16 5F D-E/4-5轴K-L5-01 台 1 4600×2650×2350 2096
17 G-H/7-8轴K-L5-02 台 1 3600×1550×1150 918
18 G-H/7-8轴K-L5-03 台 1 4200×2150×1750 1555
19 G-H/8-9轴K-L5-04 台 1 4000×2650×2350 2440
20 J-K/8-9轴X-L5-01 台 1 4000×2850×2450 2261
21 H-J/8-9轴X-L5-02 台 1 3600×2550×1950 1961
22 G-H/6-7轴X-L5-03 台 1 4000×1850×1550 1213
23 J-K/7-8轴X-L5-04 台 1 2350×1750×1450 813
24 6-11、
13-27F F-G/7-8轴K-TY-01 台21 3400×2150×1750 1356
25 F-G/7-8轴K-TY-02 21 3400×2150×1750 1356
26
12F G-H/6-7轴X-L12-01 台 1 5600×3300×2850 3371
27 G-H/6-8轴X-L12-02 台 1 4000×3350×2450 3187
28 G-H/6-8轴X-L12-04 台 1 4000×3350×2450 2873
29 G-H/6-8轴X-L12-03 台 1 4000×3350×2450 2494
30
28F G-H/6-7轴X-L28-01 台 1 3050×1150×850 507
31 G-H/6-7轴X-L28-02 台 1 3050×1150×850 529
32 G-H/7-9轴X-L28-03 台 1 5700×3300×3100 3554
33 G-H/7-9轴X-L28-04 台 1 5700×3300×3100 3554
34
31MF E-F/4-5轴X-LM131-01 台 1 3800×1550×1150 1028
35 E-F/8-9轴X-LM131-02 台 1 3800×1550×1150 1030
36 G-H/6-7轴X-LM131-03 台 1 3700×1350×1050 932
37 G-H/7-8轴X-LM131-04 台 1 3700×1350×1050 932
38 G-H/6-7轴X-LM131-05 台 1 3300×1150×850 584
39 G-H/7-8轴X-LM131-06 台 1 3200×950×750 501
40 G-H/7-8轴K-LM31-01 台 1 4000×2250×1950 1859
51 G-H/3-4轴K-LM31-02 台 1 3600×1750×1450 1148
52 F-G/3-4轴K-LM31-03 台 1 3600×1750×1450 1148
53 E-F/4轴K-LM31-04 台 1 3900×1750×1450 1273
54 E-F/5轴K-LM31-05 台 1 3900×1750×1450 1273
55 E-F/8轴K-LM31-06 台 1 3900×1750×1450 1273
56 E-F/9-10轴K-LM31-07 台 1 3900×1750×1450 1273
57 G-H/5-6轴K-LM31-08 台 1 3800×1750×1450 1160
58 F-G/6-7轴K-LM31-09 台 1 3900×2550×2150 2256
59 40F E-F/4-5轴X-L40-01 台 1 3700×1250×1050 873
60 E-F/8-9轴X-L40-02 台 1 3700×1250×1050 873
61 G-H/6-7轴X-L40-03 台 1 3700×1250×1050 873
62 G-H/6-7轴X-L40-04 台 1 3300×950×750 531
63 G-H/7-8轴X-L40-05 台 1 3700×1250×1050 873
64 G-H/7-8轴X-L40-06 台 1 3300×950×750 543
65 53MF E-F/6-7轴X-LM53-01 台 1 3150×1350×1050 659
66 E-F/6-7轴X-LM53-02 台 1 2750×1150×950 561
67 E-F/8-9轴X-LM53-03 台 1 3150×1350×1050 659
68 G-H/6-7轴X-LM53-04 台 1 3150×1350×1050 726
69 G-H/6-7轴X-LM53-05 台 1 2950×950×750 452
70 G-H/8-9轴X-LM53-06 台 1 3150×1350×1050 726
5.2、设备材料垂直运输准备：
5．2.1材料在到场时
（1）材料在到场前，先在预计的场地码好木方，方便以后有空隙串钢丝绳；
（2）材料落地时一定得落在事先放好的木方上且逐层摆放木方并做好防滚落措施；
（3）确保材料堆高度不超过2米以防滑落伤人。

5.2.2 设备材料垂直运输前准备
（1）利用现场材料做钢筋钩在串钢丝绳时作牵引用；
（2）备用两套钢丝绳在起吊一捆时可以进行第二捆的串绳挂钩。

（3）在楼层上卸材料的工人也得制作钢筋钩以便牵引材料到指定落点。

（4）认真核对每台设备规格型号，确保无误。

将其需要的辅助工具准备齐全包括φ32钢筋四根、自制限位器、卡环、纲丝绳、缆风绳等。

（5）平台的制作和安装由土建负责，根据现场实际工程情况，设备的吊运全部采用卸料平台协助。

按照最不利的设备尺寸考虑。

卸料平台由土建制作、安装完成后，经验收合格投入使用。

当卸料平台在该层吊装完成后，利用塔吊吊装到其他设备层安装使用。

（6）将所有措施及应急预案方案准备齐全，并将要通过塔吊吊运的大型设备标记好，先将打好螺丝孔洞钢筋穿过设备底座预留孔，自制限位器放置偏向设备重的一端。

再通过钢丝绳穿越限位器孔环，两边钢丝绳挂在钢筋上，端头用已经打好孔的铁板穿过，再用螺丝将其铁板栓好，以防钢丝绳滑动而发生安全事故。

吊运前挂钩 准备起吊设备
设备材料吊运中
5.2.3 垂直运输方式及其说明
设备就位于卸料平台示意图
从卸料平台运出设备和设备楼层内水平运输示意图
穿钢丝绳
5.2.4设备材料楼层内水平运输
设备楼层内运输采用人工手动叉车运输，对较宽大的设备采用四辆叉车同时运输，较小的设备采用两辆叉车运输，设备直接由叉车运输至设备基础上或者基础附近，然后进行精确定位安装。

牵引管材钢筋钩
设备运至卸料平台设备楼层内水平运输
5.3、在未垫木方的去情况下材料的垂直运输：
在施工高峰期由于各个专业材料大量进场，为了争取最大的空间堆放管道往往会省去垫木方这个环节从而增加以后垂直运输的难度。

根据现场情况可以采用螺纹钢做S形挂钩，利用成捆材料上的焊接扁铁包装作为受力点吊起一端后串钢丝绳下落再进行挂钩然后起吊。

管材吊装时可以采用现场脚手架管插入要吊运的管材出三分之一长度作为受力点吊起一端，串钢丝绳下落挂钩然后起吊。

6、物料平台受力计算原则
由于卸料平台的悬挑长度和所受荷载都很大，因此必须严格地进行设计和验算。

计算依据《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)和《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

悬挂式卸料平台的计算参照连续梁的计算进行。

计算参数:
平台水平钢梁(主梁)的悬挑长度4.00m，插入结构锚固长度4.00m，悬挑水平钢梁间距(平台宽度)2.00m。

水平钢梁(主梁)插入结构端点部分按照铰接点计算。

次梁采用[22a号槽钢U口水平，主梁采用[25b号槽钢U口水平。

次梁间距1.00m，外伸悬臂长度0.00m。

容许承载力均布荷载3.00kN/m2，最大堆放材料荷载26.00kN。

脚手板采用木板，脚手板自重荷载取0.35kN/m2。

栏杆采用五层胶合板，栏杆自重荷载取0.30kN/m。

选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，
外侧钢丝绳距离主体结构3.50m，两道钢丝绳距离1.00m，外侧钢丝绳吊点距离平台2.50m。

一、次梁的计算
次梁选择[22a号槽钢U口水平，间距1.00m，其截面特性为
面积A=31.84cm2,惯性距Ix=2393.90cm4,转动惯量Wx=217.60cm3,回转半径ix=8.67cm
截面尺寸 b=77.0mm,h=220.0mm,t=11.5mm
1.荷载计算
(1)面板自重标准值：标准值为0.35kN/m2；
Q1 = 0.35×1.00=0.35kN/m
(2)最大容许均布荷载为3.00kN/m2；
Q2 = 3.00×1.00=3.00kN/m
(3)型钢自重荷载 Q3=0.25kN/m
经计算得到，均布荷载计算值q = 1.2×(Q1+Q3)+1.4×Q2= 1.2×(0.35+0.25)+1.4×3.00 =
4.91kN/m
经计算得到，集中荷载计算值 P = 1.4×26.00=36.40kN
2.内力计算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算，内侧钢丝绳不计算，计算简图如下
最大弯矩M的计算公式为
经计算得到，最大弯矩计算值 M = 4.91×2.002/8+36.40×2.00/4=20.66kN.m
3.抗弯强度计算
其中x——截面塑性发展系数，取1.05；
[f] ——钢材抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
经过计算得到强度=20.66×106/(1.05×217600.00)=90.41N/mm2；
次梁的抗弯强度计算 < [f],满足要求!
4.整体稳定性计算[主次梁焊接成整体此部分可以不计算]
其中b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：
经过计算得到b=570×11.5×77.0×235/(2000.0×220.0×235.0)=1.15
由于b大于0.6，按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值用b'查表得到其值为0.807 经过计算得到强度=20.66×106/(0.807×217600.01)=117.64N/mm2；
次梁的稳定性计算 < [f],满足要求! 二、主梁的计算
卸料平台的内钢绳按照《建筑施工安全检查标准》作为安全储备不参与内力的计算。

主梁选择[25b 号槽钢U 口水平，其截面特性为
面积A=39.91cm 2,惯性距Ix=3530.00cm 4,转动惯量Wx=282.40cm 3,回转半径ix=9.41cm
截面尺寸 b=80.0mm,h=250.0mm,t=12.0mm 1.荷载计算
(1)栏杆自重标准值：标准值为0.30kN/m Q 1 = 0.30kN/m
(2)型钢自重荷载 Q 2=0.31kN/m
经计算得到，静荷载计算值 q = 1.2×(Q 1+Q 2) = 1.2×(0.30+0.31) = 0.73kN/m 经计算得到，各次梁集中荷载取次梁支座力，分别为 P 1=((1.2×0.35+1.4×3.00)×0.50×2.00/2+1.2×0.25×2.00/2)=2.60kN P 2=((1.2×0.35+1.4×3.00)×1.00×2.00/2+1.2×0.25×2.00/2)=4.91kN
P 3=((1.2×0.35+1.4×3.00)×1.00×2.00/2+1.2×0.25×2.00/2)+36.40/2=23.11kN P 4=((1.2×0.35+1.4×3.00)×1.00×2.00/2+1.2×0.25×2.00/2)=4.91kN P 5=((1.2×0.35+1.4×3.00)×0.50×2.00/2+1.2×0.25×2.00/2)=2.60kN
2.内力计算
卸料平台的主梁按照集中荷载P 和均布荷载q 作用下的连续梁计算。

悬挑卸料平台示意图
悬挑卸料平台主梁计算简图
经过连续梁的计算得到
主梁支撑梁剪力图(kN)
1 2
500
3500
4000
2.60kN 4.91kN2
3.11kN
4.91kN 2.60kN
0.73kN/m
A B
2.602.97
17.7717.41
12.4911.76
11.3512.08
16.9917.72
3.84
0.93
9.543
19.530
主梁支撑梁弯矩图(kN.m)
1.033
2.526
主梁支撑梁变形图(mm)
外侧钢丝绳拉结位置支撑力为20.74kN
最大弯矩 M max=19.53kN.m
3.抗弯强度计算
其中x——截面塑性发展系数，取1.05；
[f] ——钢材抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
经过计算得到强度=19.53×106/1.05/282400.0+29.04×1000/3991.0=73.14N/mm2主梁的抗弯强度计算强度小于[f]，满足要求!
4.整体稳定性计算[主次梁焊接成整体此部分可以不计算
其中b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：
经过计算得到b=570×12.0×80.0×235/(4000.0×250.0×235.0)=0.55
经过计算得到强度=19.53×106/(0.547×282399.99)=126.38N/mm2；
主梁的稳定性计算 < [f],满足要求!
三、钢丝拉绳的内力计算:
水平钢梁的轴力R AH和拉钢绳的轴力R Ui按照下面计算
其中R Ui cos i为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力 R Ci=R Ui sin i
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为
R U1=35.68kN
四、钢丝拉绳的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力R U我们均取最大值进行计算，为
R U=35.682kN
如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：
其中[F g] ——钢丝绳的容许拉力(kN)；
F g——钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)；
计算中可以近似计算F g=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；
——钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、
0.82和0.8；
K ——钢丝绳使用安全系数。

选择拉钢丝绳的破断拉力要大于8.000×35.682/0.820=348.115kN。

选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，直径26.0mm。

五、钢丝拉绳吊环的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力R U我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N，为 N=R U=35.682kN
钢板处吊环强度计算公式为
其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f] = 50N/mm2；
所需要的吊环最小直径 D=[35682×4/(3.1416×50×2)]1/2=22mm
六、锚固段与楼板连接的计算
水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.928kN
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f] = 50N/mm2；
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[928×4/(3.1416×50×2)]1/2=3mm
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

7、实际应用效果
7.1、通过本种施工工法，现场材料运输效率大大提高，减少了调用塔吊的时间。

7.2、减少了劳务成本上的投入，减少了工人的工作量从而减少了的安全隐患。

7.3、通过本施工工法减少了对设备边角的破坏。

7.4、通过本施工工法解决了对超高层机电设备材料垂直运输的困难。