QC超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发

01工程概况02小组简介03选择课题04设定目标及目标可行性分析05提出方案并确定最佳方案06制定对策07对策实施08效果检查09标准化10总结和下一步打算PDCA

工程概况PART11.垂直运输设备概况

本工程塔楼起重设备采用2台内爬式ZSL750型动臂塔吊，塔机自由高度56米，爬升间距16～20m，计划爬升次数为17次。

1）每台动臂塔吊有三道C型梁，每道有2个C型梁，每次动臂塔吊需要提升一道(2个)C型梁，每个C型梁吊装时间为2小时，即：2个×2小时=4小时。

2）每台动臂塔吊有2条爬带，每个爬带的吊装时间需要2小时。即：2条×2小时=4小时。动臂塔吊每次爬升（C型梁和爬带）提升时间为：2个C型梁×2小时+2条爬带×2小时=8小时PART2小组简介序号活动内容次数应出勤实出勤出勤率总出勤率1准备工作177100%97.52%2计划阶段2131292.3%3实施阶段41616100%4检查阶段1141392.86%5总结阶段199100%6今后设想155100%制表人：审核人：制表日期：2016年9月13日2.3小组活动情况调查表小组活动情况调查表2016年7月2016年9月2016年10月2016年11月2016年12月2017年1月

(小组成立)

（活动结束）表2-2阶段程序进程2016年9月2016年10月2016年11月2016年12月2017年1月上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬P1选定课题2设定目标3提出方案并确定最佳方案4制定对策表D5对策实施C6确认效果A7巩固措施8总结打算制表人：审核人：制表日期：2016年9月13日2.4小组活动计划表小组活动计划表表2-2图例说明：：计划时间：实际时间选择课题PART33.1课题背景超高层建筑不断涌现，垂直运输设备的选用均为动臂塔吊超高层建筑不断涌现，体量不断加大，结构设计愈加复杂本工程开竣工时间为2016年2月5日至2018年7月2日，工期压力大，总工期为879日历天工期压力非常大，本工程为同类工程工期最短在保证工期进度的要求下，安全、质量创奖工作在过程中逐步实现安全、质量保证，创优创奖科技创新要求高，确保“全国建筑业创新技术应用工程”，专利、工法、QC成果达到160余项创新技术要求高，需要及时进行过程记录和分析总结3.1课题背景天津周大福金融中心将动臂塔吊自提式设备设置在回转机构中，利用塔吊的旋转方向，分别进行C型梁和爬带的提升，且在提升时，塔吊大臂无法进行材料的吊装作业。苏州九龙仓国际金融中心两台动臂塔吊相互配合，进行C型梁和爬带的提升。武汉绿地中心由于采用三台动臂塔吊，所以在C型梁和爬带提升过程中，采用了两台塔吊相互辅助的形式进行。天津现代城只进行动臂塔吊本身的构配件和机具的自提升，而塔吊支撑大梁、C型梁和爬带则采用辅助塔吊配合安装。3.2现有技术分析2016年9月15日，小组成员从安全性、可实施性、有效性和耗时性等方面，对同行业现有技术进行比较分析，发现现有技术未达到动臂塔吊完全自提升的要求，在一定程度仍然影响总体施工进度。所属单位采取方法评估综合得分选定课题安全性可实施性有效性耗时性方案一苏州九龙仓国际金融中心传统两个动臂塔吊相互配合，实现C型梁和爬带的提升作业。8不选方案二天津周大福金融中心自提升装置设置在回转机构中，实现“C型梁、爬带”的自提升，大梁使用第二台塔吊辅助吊装完成。8不选方案三武汉绿地中心由于采用三台动臂塔吊，所以在C型梁和爬带提升过程中，采用了两台塔吊相互辅助的形式进行。11不选方案四天津现代城只进行动臂塔吊本身的构配件和机具的自提升，而塔吊C型梁和爬带则采用辅助塔吊配合安装。7不选3分2分1分课题的分析、评价、选择制表人：审核人：制表日期：2016年9月15日图例代表分值：3.3确定课题

针对传统的动臂塔吊爬带与C型梁提升难题，QC小组选定课题为：

动臂塔吊承力机构自提升设备研发

该课题经山东省科技查新单位鉴定：国内未见有与本项课题相同文献报道。收集人：

收集时间：2016年12月1日设定目标及目标可行性分析PART42016年9月22日，小组组长组织小组成员召开目标讨论会，确定本次活动所要达到的目标。研制一种动臂塔吊C型梁与爬带的自提升装置，且在提升作业过程中，动臂塔吊仍可进行正常的物资吊装作业。4.1设定目标C型梁和爬带提升功耗降低在正常提升作业前提下动臂塔吊仍可进行物资吊装+传统每根C型梁提升占用塔吊时间自提升C型梁占用塔吊时间2小时零单位：小时经过分析，小组一致认为动臂塔吊承力结构的C型梁和爬带自动提升功能，是可以实现的！QC小组利用5M1E分析法（人、机、料、法、环、测）对目标进行可行性分析：4.2目标可行性分析单位：小时传统每根爬带提升占用塔吊时间自提升爬带占用塔吊时间2小时零理由1：本工程配有5名安全管理人员，包括一名具有7年塔吊操作经验的管理人员，3名具有20年工作经验的资深安全工程师。理由2：承力机构的C型梁和爬带均为动臂塔吊自身所有，不需要二次处理。理由3：在动臂塔吊的标准节内和外框安装自提升设备，完全仅需螺栓铰接，不会改变动臂塔吊原始结构设计。理由4：施工现场具有提升设备的材料、工具等资源。提出方案并确定最佳方案PART5小组组长于2016年10月11日召开专题会议，采用头脑风暴法，集思广益，提出多种方案进行分析。通过分类整理确定了三种方案，如下图所示：关键参数操作型快捷型稳定性卷扬基座HW300×305×15×15HW350×350×12×19HW350×350×12×19卷扬机大小2吨5吨5吨滑轮大小Φ300mmΦ240mmΦ240mm滑轮数量6个8个6个导向轮基座HW300×305×15×15HW300×305×15×15HW350×350×12×19卷扬机位置回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第二节标准节处钢丝绳大小Φ12mmΦ14mmΦ14mm矩形钢160×65-10150×75-10160×65-10导向轮方向与提升梁垂直与提升梁垂直与提升梁垂直导向轮位置提升梁的中部提升梁1/4长度处提升梁1/3长度处抱箍件L200×200L180×200L200×2005.1提出方案制表人：审核人：制表日期：2016年10月11日小组组长于2016年10月11日召开专题会议，采用头脑风暴法，集思广益，提出各种方案进行分析。通过分类整理确定了三种方案，具体如下表所示。关键参数操作型快捷型稳定型对比分析H型钢规格HW300×305×15×15mmHW350×350×12×19mmHW350×350×12×19mm350×350型钢相比300×350型钢刚度更大、更安全。卷扬机大小2吨5吨5吨JM/JK2吨型卷扬机与JM/JK1吨比较，更能满足提升需求（单根C型梁重量约1吨）滑轮大小Φ300mmΦ240mmΦ240mm直径250mm滑轮更易于提升支撑梁的安装使用，且与直径300mm的刚度相同，基本不影响提升速度。滑轮数量6个8个6个提升支撑梁两端各设置一个，标准节外侧两道H型钢各设置一个。为了合理变换钢丝绳方向，需在提升支撑梁上安装2个转换滑轮。方钢大小160×65-10160×65-10160×65-10为保证安全性和可操作性，选择160×65-10型，且可利用施工现场现有材料资源。抱箍件L200×200L180×200L200×200为了便于现场施工操作，同时保证受力要求，选用L200×200型角钢铁件作为铰接卡箍使用。5.2确定最佳方案制表人：审核人：制表日期：2016年10月11日小组组长于2016年10月11日召开专题会议，采用头脑风暴法，集思广益，提出各种方案进行分析。通过分类整理确定了三种方案，具体如下表所示。关键参数操作型快捷型稳定型对比分析卷扬机位置回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第三节标准节处回转机构下方第二节标准节处卷扬机位置不受扬程的影响，且设置在回转机构的第二节标准节处，还可便于日常维护检查、缩短钢丝绳长度。钢丝绳大小Φ12mmΦ14mmΦ14mm根据吊装物体的最大重量1.5吨和滑轮数量综合考虑，建议使用φ26mm钢丝绳。提升支撑梁安装位置标准节水平方向中间位置标准节水平方向1/3位置标准节水平方向中间位置根据爬带和C型梁在塔吊所在位置，可选择在标准节水平方向的中间位置。导向轮方向与提升梁呈45°与提升梁垂直与提升梁垂直导向轮为了调整C型梁和爬带的转换，如果与提升支撑梁呈45°角，扭力较大且仍需人工调整钢丝绳方向。导向轮位置提升梁的中部提升梁1/4长度处提升梁1/3长度处主要根据卷扬机所在位置和钢丝绳的角度而定。方案选择经过对比分析，决定采用稳定型方案。5.2确定最佳方案制表人：审核人：制表日期：2016年10月11日制定对策PART

6序号方案对策（what）目标（why）措施（how）地点（where）完成时间（when）1平面及立面设计1）通过CAD软件绘制设计图纸。2）采用BIM模型进行动画模拟。在不影响动臂塔吊正常作业的情况下实现C型梁和爬带的完全自提升作业。1）确定最大提升长度；2）根据C型梁和爬带的位置，结合提升长度，确定卷扬机的上下位置。项目会议室2016年10月12日～2016年10月14日2支撑吊装系统1）将原始顶升节进行物理拆除。2）在回转机构的下方安装支撑梁装置。在保证支撑刚度和牢固的前提下，能够顺利实现H型钢的支撑能力。1）提升支撑梁；2）顶升标准节；3）标准节外侧滑轮组固定梁；施工现场2016年10月15日～2016年10月16日3方向转换系统1）在支撑梁上方设置滑轮组。2）通过方钢的设计形式转变。通过滑轮组的位置确定，能够正常顺利实现。1）转换滑轮组；2）转换节点设计；3）标准节外侧滑轮组节点设计；施工现场2016年10月17日～2016年10月18日4动力系统1）采用电动卷扬机作为主要动力系统。2）固定在标准节下方的H型钢上方。能够完全满足动臂塔吊C型梁和爬带提升的动力需求。1）卷扬机；2）支座台架；3）钢丝绳；项目会议室2016年10月19日～2016年10月19日5系统合并1）将各装置系统进行相互联结。2）通过图型进行作业模拟。实现各功能装置的正常使用。1）通过AutoCAD软件进行绘图，然后进行交底。2）检查各系统之间的链接和工作协同关系。项目会议室2016年10月19日～2016年10月19日6图纸设计，建立模型1）图纸符合设计要求，达到正常使用条件。2）BIM模型的建立。实现各装置之间的工况模拟。1）图纸设计后，下发操作班组。2）利用Revit软件和草图大师软件进行模型建立，并进行检查。项目会议室2016年10月20日～2016年10月22日《超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发》课题的对策表制表人：审核人：赵忠杨制表日期：2016年10月23日对策实施PART77.1确定研发步骤超高层动臂塔吊承力机构自提升设备研发步骤图7.2绘制设计图纸H型钢Q345HW350×350×12×19，长度3米，每台2根,共4根。角钢Q345∠200×200×18长度350mm，每台4根,共8根支撑图抱箍节点H型钢剖面图支撑图滑轮组模拟分析初想设计螺栓铰接螺栓铰接7.3塔吊套架外侧H型钢（爬带使用）设计2016年10月，小组成员开始进行现场实施，在套架外侧两端（垂直于爬带方向）安装H型钢梁，固定方式为高强螺栓。在顶升节拆除后，将H型钢的上翼缘提前进行钻孔螺栓处理，然后通过动臂塔吊将20#H型钢吊装至回转机构下方的套架支座上。为了保证其刚度，H型钢的长度为3100mm，相比塔吊标准节，H型钢两端各挑出100mm，H型钢梁中部安装固定滑轮，用于爬带提升。7.4塔吊回转机构下方标准节中部方钢设计（C型梁使用）

在塔吊标准节回转机构底座下方安装支撑梁，材质为160×65×10型的方钢。支撑梁两侧各安装一个定滑轮用于C型梁提升。通过三维模型的建立和计算最终确定滑轮位置为挑出标准节650mm，该位置为最适合爬带的吊装角度位置。7.5回转机构下方矩形钢（支撑梁）滑轮设计

在支撑梁的中间位置，设置第二个滑轮点，该滑轮点的主要作用为将卷扬机钢丝绳与支撑梁端部滑轮点进行正常连接，以达到正常吊装C型梁作业的目的。滑轮点制作方法：采用QB345材质钢板，厚度为12mm，与支撑方钢进行焊接连接固定。7.6C型梁与爬带用的钢丝绳方向90°转换设计转换系统的设计：在方钢上部设置垂直于方钢下部的滑轮点，如图中蓝点所示，上下滑轮规格大小一致，均为20#铸铁滑轮。在标准节的外侧的H型钢下翼缘位置，需进行做开口处理，如图中红点所示，该滑轮用于将卷扬机钢丝绳与H型钢中部的滑轮有效连接实现爬带的提升。当进行爬带提升作业时，可将钢丝绳导入到方钢下部的滑轮点处。7.7电动卷扬机底座H型钢铰接塔吊标准节抱箍件节点设计

采用22#H型钢制作成为卷扬机的放置支座，在H型钢吊装前，需提前进行钻孔，孔径为20mm，采用18#螺栓紧固。安装位置为动臂塔吊标准节的上弦杆位置，采用200mm（宽）×200mm（高）×10mm（厚）的钢板进行螺栓固定。

每个支座固定点采用4个螺栓紧固，通过螺栓铰接的方式，可完全避免塔吊标准节化学焊接影响，有效保证动臂塔吊本身构配件装置的规范性和可操作性。7.8电动卷扬机底座固定装置设计为了保证电动卷扬机作业运行的安全性和受力的稳定性，电动卷扬机下方采用300mm×300mm×10mm钢板焊接至16#工字钢上，从而保证在任何恶劣环境天气时的安全性和作业运行过程中的受力性能。7.9爬带自提升设计作业工况内爬式动臂塔吊爬带正常工作展示内爬式动臂塔吊爬带自提升状态下的工况展示7.10C型梁自提升作业工况集动臂塔吊“C型梁和爬带”自提升装置系统开发完成后的效果动臂塔吊正常提升C型梁时的作业工况动臂塔吊正常提升C型梁时的作业工况效果检查PART88.1实施情况通过本次创新活动，将支撑梁、滑轮组、钢丝绳、卷扬机等设备的资源整合运用，顺利实现了动臂塔吊C型梁和爬带的自提升功能。每台动臂塔吊的提升作业相比传统施工方法，工作效率大大提高，且在提升作业过程中，动臂塔吊完全不受影响，可进行正常的吊装物资作业。本技术创新所采用的卷扬机、钢丝绳、支撑梁、滑轮组等设备，可重复周转利用率达95%。8.2经济效益1、动臂塔吊简介

本工程共两台ZSL750型动臂塔吊，自安装到塔吊拆除计划爬升17次。2、动臂塔吊C型梁和爬带的传统提升作业1）当某一台动臂塔吊进行C型梁和爬带进行提升时，必须由第二台动臂塔吊进行吊装、安装、就位等辅助工作；在整个过程中，两台动臂塔吊均不得吊装工程物资材料。2）由于每台动臂塔吊有三道C型梁，每次动臂塔吊需要提升一道C型梁，每道有2个C型梁，共提升2个；每台动臂塔吊有2条爬带。每个C型梁的吊装时间需要2小时，每个爬带的吊装时间需要2小时。所以，动臂塔吊每次爬升前后需要对C型梁和爬带提升的时间为：2个C型梁×2小时+2条爬带×2小时=8小时。

因本工程每台动臂塔吊需要爬升17次，共计两台动臂塔吊，则传统提升作业时间总计为：

17次×8小时/次×2台=272小时3、自提升设备研发后1）动臂塔吊不再需要第二台动臂塔吊辅助。2）C型梁和爬带需要提升时，动臂塔吊自身仍然可以进行物资吊装作业，故影响工期时间为零。3）自提升设备：超过90%的装置材料可以周转再使用，一般情况可周转10年。4、最终经济效益计算

以本工程为例，每天（8小时/天）成本投入约6万元，自提升设备的研发和使用，完全避免了第二台动臂塔吊辅助吊装的情况，同时动臂塔吊自身仍然可以进行物资吊装作业。

故动臂塔吊自提升设备研发技术的经济效益=（传统两台动臂塔吊进行C型梁和爬带提升占用时间+传统提升过程中无法吊装工程物资时间）×本工程每日成本投入费用-自提升设备研发费用（见表4.1和4.2所示），即：［（272小时+272小时）/8小时］×6万元—（12576元+1880元）=406.5万元。小组目标顺利实现，小组成员从经济方面进行分析和计算：社会效益：经济效益：本次QC活动实现了小组设定的目标值，并取得了可观的经济效益，公司认证的直接经济效益406.5万。技术进步经济效益与节约三材计算认证书收集人：