浅谈建筑施工造楼机的设计

陈欢欢，潘 宠

(中建二局洛阳机械有限公司，河南 洛阳 471000）

智能建造是指应用数字化、信息化手段，采用智能化建造设备，提升建造过程的自动化水平，减少对人工的依赖，从而达到高效、安全建造的目的，智能建造是一种新型先进建造方式，是实现绿色建造的重要实施路径。近年来，住宅造楼机以其绿色、集成、智能、高效的特点，走进人们的视野，成为一种新兴的智能建造设备。住宅造楼机可创造全封闭的舒适作业环境，一次性覆盖5～6 个结构层，当外架上部正在施工主体结构时，外架底部可同时穿插装修等多工序作业，随着建筑不断升高，造楼机变成1 个可随结构升高的空中工厂，大大加快了建设速度，解决了露天施工的行业难题，本文对其功能和结构进行简要探讨。

1 功能概述

住宅造楼机作为集成化、数字化、智能化的建筑施工设备，结合其功能定位，经过分析和工程实践，住宅造楼机主要应具备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转运等辅助功能。

1）全方位施工安全保障功能 住宅造楼机是集成了爬架安全防护功能的施工设备，安全防护和自动爬升是设备的基本功能。结构上所采取的措施是配置安全可靠的顶部贝雷架平台系统及架体提升系统，防倾防坠系统，保证整个设备架体的安全性；配置外（内）挂架系统、洞口与临边防护，配置消防管道和消防设备箱，保障施工安全和应急需求；此外，还应配置智能控制和检测系统，实时检测架体运行状态，保障架体同步安全提升，最大程度地保障施工安全。

2）全天候施工保障功能 该功能主要解决露天作业问题，创造封闭式的类工厂作业环境，保障在下雨或者暴晒的恶劣天气下全天候不间断施工，最大可能地缩短工期，降低工程成本。结构设计上所采取的措施是配备集成配电系统、顶部电动开合雨棚、照明装置、通风降温设备、喷淋降尘养护设备、办公室和卫生间等，有效改善作业环境。

3）智能混凝土布料功能 混凝土浇筑是建造过程中的重要环节，该功能主要解决现场依靠人工操作布料机械，费时费力，人员投入多，施工效率低的问题。结构设计上所采取的措施是设计具有足够承载力的平台结构，配置合理性能参数的遥控操作布料机，现场由一人便可操作布料设备，进行精准浇筑，降低人员劳动强度，提升施工效率。

4）物料快速转运功能 该功能主要解决现场物料转运频繁使用塔吊或人工搬运，人员劳动强度大，施工效率低。结构设计上所采取的措施是在作业空间内合理配备天车，用于水平楼板面施工时材料转运，并设计科学合理的模板系统，在住宅造楼机提升时，可带着竖向模板及其他材料一起提升至待施工层，改变现场全部模板由人工从下层传递至施工层的作业方法，最大程度地降低人员劳动强度。

2 结构组成及设计要点

如图1 所示，造楼机主要由钢桁架平台系统、支撑及顶升系统、模板系统、挂架系统、安全防护系统、辅助功能系统组成。具有安全性好、施工速度快、承载量较大、适应性强、全天候作业的优点。

图1 住宅造楼机结构简图

2.1 钢桁架平台系统

常见的造楼机钢桁架平台系统又称为贝雷架平台系统，因为该平台一般主要由贝雷架组成，包括贝雷片、阴阳头连接件、端部一字头连接件、角部十字头连接件、柱头连接架以及高强螺栓等，贝雷架之间主要为销轴连接形式。

设计时应主要考虑平台的整体性，使各支撑点均匀承受载荷，以保证平台系统的稳定性和承载能力。贝雷架平台的设计还应考虑建筑剪力墙的结构特点，选用合适的尺寸，布置合理的间距。

2.2 支撑及顶升系统

造楼机支撑点数量和位置应结合建筑结构并通过计算确定，支撑点的位置应合理，单个支撑点为一个提升机位，主要包括附墙支座、导轨、顶升系统、格构柱等，为了降低顶升油缸的缸径，一般单次顶升的距离应不大于500mm，单个施工层的顶升可通过多次顶升来实现，液压油缸应具有自锁功能，当突然断电或失压情况下，油缸自锁装置启动，停留在断电或失压前的状态，每个机位设置1 个独立的动力泵站，至少应设置3 道附墙支座。

2.3 模板系统

模板系统应根据建筑结构进行合理配置，一般应配满一层的模板，选择的模板应便于安装、拆卸以及保证混凝土浇筑质量，并能保证周转使用的次数以及周转时转运方便。结构外围的模板应设计悬挂系统，在设备顶升时，模板可跟随设备进行提升，并可以竖向调节，根据实际需要进行微调，调节高度一般应达到100mm。

2.4 挂架系统

挂架系统与钢桁架平台系统配套使用，根据项目特点，可同时设置内外挂架，挂架主要包括吊架和走道板系统，挂架主要作为安全通道、外墙钢筋绑扎、外墙模板拆除清理操作、安全防护、电线电缆布置路线。根据挂架的使用功能，在建筑立面上，挂架高度一般应不小于15m，共设置八层走道板，步高一般不应小于1.9m，挂架各步走道板之间设置钢爬梯。走道板边缘靠近外墙侧应设置活动翻板，施工时，翻板用于封闭走道板和外墙之间的缝隙，造楼机顶升时，翻板可以旋转离开墙面，整个挂架体系设计应达到装配式、标准化、工具化的要求。

2.5 安全防护系统

住宅造楼机的安全防护系统主要包括防倾防坠系统、同步顶升监控系统、临边和设备防护等。一般住宅造楼机的总重量达到数百吨，顶升点数量多，单次顶升距离短，提升一个施工层需要多次顶升，因此应设置可靠的防倾防坠措施，防止设备在顶升过程中发生竖向坠落或侧向倾覆，顶升过程中应设置高精度的传感器进行全过程的水平度检测，实现自动检测和纠偏，一般应保证所有顶升油缸的行程偏差不大于5mm。临边防护主要包括顶部钢桁架平台外侧周边和内部浇筑洞口周边的防护等，设备防护主要包括液压控制系统的防护，一般应设置专用设备间和控制室。

2.6 辅助功能系统

辅助功能系统是住宅造楼机保证全天候施工集成的功能，主要包括雨棚系统、喷淋和通风系统、照明系统、消防系统、天车系统和布料系统等。雨棚系统应具有防雨防晒防火伸缩开合功能，电动控制；雨棚应不与布料机等其他设施干涉；喷淋系统可布置在造楼机挂架上，一般来说喷淋头间距应在3m 左右；照明系统可根据夜间施工需要设置，每个机位应设置从上到下的灯带保证夜间检修液压油缸或线路；消防系统水箱与喷淋养护可共用1 个水箱，此外，在钢桁架平台上要设置足够的消防灭火设备箱，配置灭火器和灭火毯；可根据物料转运需要配置天车系统，天车转运物料重量一般应不超过2t；布料系统应布置在钢桁架平台的顶部，布料半径可根据施工需要设计，一般应覆盖整个施工结构层，布料机应设计专门的基础，以保证设备运行的稳定和安全。

3 结语

当前，随着建筑业的快速发展，对建筑施工提出了更高的要求，住宅造楼机采用标准化模块化设计，周转率达90%以上，成本大幅降低，相比传统模架系统，施工效率约提升30%，将分散的设备、设施与工艺进行集成，形成了类似工厂的立体流水作业空间，将传统的粗放式作业改变为集约化建造，从而显著提升安全高效建造水平，未来将成为一项重要的智能建造装备，促进建筑业的转型升级。