1、1超高层建筑外挂板安装施工技术创新中天建设集团有限公司山东分公司 QC小组一、小组简介我公司在以往的施工过程中，通过开展全面质量管理活动，取得了良好的质量效果，为了进一步在本工程中激发员工的积极性及创造性，为建设优质工程提供保证，克服外挂板施工中难点，公司于 2016 年 4 月份组建本 QC 小组，由中天建设集团区域公司总工程师担任组长，组员由公司技术科，项目部技术人员和施工操作班组人员优先组成，同时还得到主管部门相关专家的大力支持。表 1-1 QC 小组概况表小组名称 中天建设集团有限公司 山东分公司 QC 小组 成立时间 2016 年 4 月 课题类型 创新型小组注册号 ZTJS-SDG
2、SQC-2016 注册时间 2016 年 4 月 课题注册号 ZTJS-SDQC-2016-08课题名称 超高层建筑外挂板安装施工技术创新 课题注册时间 2016 年 4 月活动时间 2016 年 4 月 2017 年 8 月 平均受 TQC 教育时间 72 课时成员概况姓名 年龄 学历 职称 分工 承担工作李克江 47 硕士 正高级工程师 组长 方案制定嵇飙 50 硕士 研究员 副组长 过程监督张英明 52 本科 研究员 副组长 过程监督龚卢江 36 本科 工程师 副组长 过程监督杜海洋 33 本科 工程师 组员 组织协调陈永伟 33 本科 工程师 组员 质量监督刘光辉 33 本科 工程师
3、组员 质量监督尤克泉 29 本科 工程师 组员 结构分析樊令波 32 本科 工程师 组员 资料整理郭栋 35 专科 工程师 组员 具体实施岳著成 34 本科 工程师 组员 具体实施冯振 35 本科 工程师 组员 效益分析制表人：樊令波 日期：2016 年 4 月 20日二、工程概况山东济南市金域中心房地产开发项目（商业商务）用地面积为 1.52 公顷，总建筑面积为123318.95，其中地上建筑面积 92886.58，地下建筑面积 30432.37，本工程分为 A#楼、B#楼及地下车库，A#塔楼为框架-核心筒结构，地下 2 层，为地下机动车车库和设备用房，地上31 层，办公用房，建筑高度 12
4、6.10 米，第 13 层和 24 层为避难层，B#楼为框架-剪力墙结构，地下三层，为地下车库，地上 16 层，1 层含有商业，其余办公，建筑高度 61.40 米。本工程 A#楼 3 层31 层外墙采用清水砼 PC 外挂板，标准板单板尺寸为 2.083.78m，重量2为 3.21T，转角位置异形板尺寸为 2.393.78m，重 4.44T，A 楼 PC 板总量 1810 块。图 2-1 项目效果图图 2-2 外挂板效果图三、选题理由（一）问题的提出近年来，装配式构件在建筑中开始较多采用，其中外墙 PC 挂板是一种新型外墙预制混凝土构件，主要起围护和装饰作用；本项目为全国首例采用全 PC 外墙挂
5、板的超高层建筑，面临着吊装高度高、构件数量多、单块吊装重量大等难点。而且 PC 外挂板需要在主体结构完成后安装，3由于外墙爬架在主体封顶前不能拆除，同时项目工期紧张，汽车吊配合塔吊仍不能满足现场吊装进度。需要一种层间吊装设备作为主要吊装机械进行穿插施工。（二）课题的确定基于上述分析，为解决外挂板吊装及层间吊装问题，组织开展本次创新活动，本次活动是目前施工技术的迫切需求。因此小组确定以超高层建筑外挂板安装施工技术创新为本次活动课题。四、设定目标（一）目标外挂板层间吊装方案经济合理、便于施工，满足上部结构施工与下部外挂板施工同时作业。（二）目标值1、通过受力分析，对楼层结构无损伤2、节省工期四个月
6、（三）目标可行性分析本小组具备多名现场经验丰富的管理人员，进行过多次技术创新和改革，通过科学设计验算及实体的分析，可以实现本次技术创新活动的目标与目标值。五、提出方案并确定最佳方案（一）方案的提出小组成员围绕课题召开会议，运用“头脑风暴法” ，打破传统思维，集思广益，提出了 3 种方案（二）方案简介（1）采用移动式旋臂起重机由可移动支座、起重臂、配重组成，移动方便，但机械自重达 8T，并且吊装范围不能覆盖建筑物四个角部，有盲区。图 5-1 移动式旋臂起重机（2）采用后顶式移动旋臂起重机该设计去掉了方案一中后面的配重，自重减轻 2T，采用后顶式固定，吊装范围不能覆盖建筑物四个角部，有盲区。4图
7、5-2 后顶式悬臂起重机（3）采用壁式旋臂起重机该设计充分利用主体结构大截面框架柱的强度（最小截面 10001000） ，将机械固定于框架柱上，并可在 180 度范围内旋转。 图 5-3 壁式旋臂起重机设计图（三）QC 小组成员针对提出的三种方案，进行对比分析，如下表：表 5-1 方案分析对比表方案 可实施性 经济合理性 安全可靠性 结论移动式旋臂起重机移动方便，机械自重达 8T，集中荷载大，需进行楼板加固，并且吊装范围不能覆盖建筑物四个角部，有盲区。一套设备 18 万 安全 不选用5后顶式移动旋臂起重机机械自重达 6T,机械后部的上顶设计会对叠合板造成损害并且吊装范围不能覆盖建筑物四个角部，
8、有盲区。一套设备 17 万 安全 不选用壁式旋臂起重机机械固定于框架柱上，并可在 180 度范围内旋转，同时解决了吊装盲区问题及对楼板破坏问题,安装较为麻烦一套设备 16 万 安全 选用制表人：樊令波 日期：2016 年 5 月 20 日（四）确定最佳方案通过以上分析论证，对比以上三种方案，方案三在可实施性，成本较其他两个方案都有明显优势，故小组一致选定方案三作为最佳方案。六、问题设想与预测1、操作流程6创新活动开始 编制专项方案专家论证通过专家论证材料及机械设备准备专家论证未通过验收合格材料 、 设备进场不合格设备安装设备试吊外挂板安装大面积吊装 、 安装成果检测创新活动结束应变检测试验数据
9、收集图 6-1 操作流程图2、问题设想原因预测我们组织小组成员收集网络资料，国家标准规范图集，对施工工艺，设备的制作安装及吊装过程中可能发生的问题进行了假设猜想，对初选方案进行细化，经过分析讨论，确定需要优化的关键点：（1）吊装设备的设计，优化及方案的确定（2）设备的安装及试吊（3）外挂板的安装（4）设备吊装过程中对结构的影响七、制定对策针对以上关键控制点，小组成员进行认真、细致的讨论分析，研究出解决问题的方案措施，7并分工落实各自的任务，制定了如下对策表。表 7-1 对策表序号 关键点 对策 目标 措施 完成时间 负责人1 吊装设备的设计，优化及方案的确定针对吊装设备及吊装方案进行验算优化编
10、制专项施工方案，并进行专家论证方案通过专家论证1、方案对比2、采用 MIDAS 有限元分析软件框架柱进行承载力复核验算3、吊装方案编制及专家论证2016 年 7月李克江岳著成2 设备的安装及试吊针对设备进行分解安装，对设备进行试运行，安装完成后进行试吊装，并对出现的问题进行整改解决。设备通过试吊，发现问题，进行完善确保大面积施工1、基座安装2、悬臂梁安装 3、机械检测、试运行4、试吊装5 试吊过程中，发现一些问题及整改2016 年 9月郭栋岳著成3 外挂板的安装 细化外挂板安装步骤 确保外挂板安装质量，安全精确的完成外挂板的安装1、外挂板安装定位线设置2、连接件施工3、外挂板起吊、初步固定4、
11、外挂板精调就位5、外挂板最终固定6、安全防护2017 年 8月樊令波4 设备吊装过程对结构的影响在吊机实际使用中进行框架柱的应变检测试验收集数据以校核理论计算结果，并为结构的安全可靠性提供保障。1、确定测点位置2、预埋设置及保护3、检测及数据整理2017 年 4月尤克泉制表人：樊令波 日期：2016 年 7 月 1日八、对策实施根据对策表，QC 小组成员各司其职，具体实施如下：实施一：1、小组成员多次召开会议专题讨论，邀请相关专家及区域公司总工对吊装设备进行对比分析，最终确定了壁式旋臂起重机作为层间吊装工具。2、结构理论分析吊机选定后，考虑吊装过程中起重机运转与待机时对主体结构产生的附加荷载，
12、结构设计阶段没有考虑，故采用 MIDAS 有限元分析软件框架柱进行承载力复核验算。在 MIDAS GEN 中进行8主体结构建模，然后分别在 15 层及 25 层对称布置两个旋臂式起重机，输入起重机自重、吊重、风载等信息，15 层吊机安装时，外架结构作业层需爬到 19 层，根据吊装效率计算，主体结构封顶后，吊机才能完成 15 层以下所有外挂板吊装，故最不利工况考虑以下两个施工阶段：、主体模型到 19 层；、主体模型封顶。图 8-1 整体模型 图 8-2 计算模型通过计算，最不利工况为主体封顶后，最不利荷载组合为 1.2DL+1.4（1.0）LL+1.4（0.7）WIND，该工况下框架柱内力详见表
13、 1，截面正应力云图详见图 8-3,8-4。表 8-1 框架柱内力表内力 轴力最大截面内力 弯矩最大截面内力轴力 -29453.7 KN -29170.1 KNX 向剪力 161.2 KN 161.2 KNY 向剪力 111.9 KN 111.9 KNX 向弯矩 426.7 KN.m -482.6 KN.mY 向弯矩 -286 KN.m 326.6 KN.m扭矩 13 KN.m 13 KN.m9图 8-3 轴力最大截面正应力云图 图 8-4 弯矩最大截面正应力云图经过验算，起重机自身及固定起重机的框架柱承载力满足要求，原设计配筋可以包络新工况，无需加强配筋。3、结构验算后对设备进行细化优化，完
14、善设计构想，对于外挂板安装，通过与构件厂沟通，形成施工工艺，辅以 BIM 动态演示技术，最终形成外挂板施工方案并与 2016 年 7 月 2 日针对外挂板吊装专项方案进行了专家论证，并顺利通过专家论证。图 8-5 专家论证会 图 8-6 专家论证意见实施效果：外挂板专项方案通过专家论证，壁式悬臂吊的安全性及可实施性得到了认可。实施二：设备的安装由于该机械自重较重，安装的时，将机械分为 2 个部分：安装基座和回转机构在地面组装好，先安装与框架柱上，然后再安装旋臂梁，安装主要使用塔吊，手拉葫芦辅助。 1、基座安装 初次安装与 A#楼 8 层西南角框架柱位置，由于上面外爬架和悬挑板的影响，塔吊不能直
15、接将基座吊装就位，因此特制作 6 米长钢梁扁担，一边悬挂配重，一边悬挂安装基座，总重量约为3.8T，塔吊起重量可以满足。 图 8-7 吊装基座 图 8-8 吊装就位 图 8-9 连接螺栓紧固2、悬臂梁安装 10旋臂梁和起升机构总重 4.2T，吊点位置距连接端 2.5 米，可以直接吊装就位 图 8-10 吊装悬臂梁 图 8-11 悬臂梁安装图 8-12 安装完成 图 8-13 安装效果3、机械检测、试运行机械安装完成后，进行线路安装，接上控制柜和电阻器，调节各个限位器：起升高度限位、起重量限位、小车变幅限位、回转限位等，使各限位能有效运转。卷扬机、减速机里面添加润滑油，回转盘齿轮添加黄油。图 8-14 起升高度限位器 图 8-15 小车变幅限位器4、试吊装机械调试好后，组织相关单位对吊机进行验收，验收合格后，填写验收表进行试吊。试吊时，
