超高层内收式结构斜向边柱施工操作及安全防护平台的研制

超高层内收式结构斜向边柱施工操作及

安全防护平台的研制

目录

一、工程概况..................................................................................3

二、小组简介..................................................................................3

三、课题选择..................................................................................4

1、问题提出................................................................................4

2、确定课题................................................................................5

四、目标设定..................................................................................5

1、设定目标................................................................................5

2、目标可行性分析..........................................................................5

五、提出方案并确定最佳方案....................................................................6

1、提出方案................................................................................7

2、方案I级分解...........................................................................12

3、方案II级分解...........................................................................14

1)防护系统..................................................................................14

2)防护系统方案对比分析......................................................................15

3)平台的附着形式............................................................................16

4)平台附着形式的对比分析....................................................................16

六、制定对策.................................................................................18

七、对策实施.................................................................................19

1、平台方案设计..........................................................................19

(1)基本原理确定..........................................................................19

(2)防护平台的外观设计....................................................................19

(3)边柱防护平台的固定措施--水平卡.......................................................22

(4)边柱防护平台的固定措施--穿墙螺杆.....................................................23

(5)平台受力分析及优化...................................................................23

2、现场安装过程记录....................................................错误!未定义书签。

3.边柱防护平台的使用照片..................................................................27

4.平台变形监测............................................................................28

八、确认效果.................................................................................29

1.目标值检查...............................................................................30

2.经济效益.................................................................................30

3.社会效益.................................................................................31

4.领导视察.................................................................................32

5.媒体报道.................................................................................33

九、标准化...................................................................................34

十、巩固措施.................................................................................34

十一、总结和下一步打算......................................................错误!未定义书签。

1.总结......................................................................................35

2.下一步的打算.............................................................................36

2

一'工程概况

***位于厦门市湖里区金钟路与环岛路交汇处，由4栋塔楼及两栋裙楼组成，总建筑面积50万平米，

占地面积1.8万平米，主要功能为研发、商业、文体设施等，工程建成后将成为厦门金融新地标。

如下图所示，本工程各塔楼外立面逐层向内收缩且收缩幅度达12.8。，楼板外边缘由下至上均为弧形

结构，其中T3塔楼顶部设有空中连廊结构支撑的无边泳池。外框柱及楼板边线逐层变化，造型独特，给施

工及安全防护造成困难。

二'小组简介

为解决上述因结构不规则造成的施工及防护难题，我们于***年7月1日在***项目部会议室成立了本

QC小组，小组人数11人，平均年龄32岁，小组组长由项目经理担任，成员由技术、质量、安全、工程等

相关部门领导及职员组成，如下所示；

QC活动简介

课题名称超高层内收式结构斜向边柱施工操作及安全防护平台的研制

小组名称***QC小组课题注册号

小组成立时间***年7月QC活动完成时间2019年7月

小组人数11人小组平均年龄32

课题类型创新型TQC教育人均40小时以上

小组成员及分工情况

序号姓名年龄学历工作职务技术职称组内职务组内主要任务

132本科项目经理问-L组长方案制定、组织实施

231本科项目副经理工程师副组长方案制定、组织实施

技术总负责、方案编制

332本科项目总工工程师副组长

及评估

452本科质量总监工程师副组长现场质量总负责

527本科安全总监工程师副组长现场安全总负责

632本科商务经理工程师副组长活动指导、成本核算

732本科生产经理工程师副组长现场总负责

826本科技术部经理助工组员实施方案编制

928本科技术员助工组员工人组织、现场协调

3

资料收集整理、现场实

1028本科技术员助工组员

施

1126本科BIM工程师助工组员BIM建模

制表人：***制表H期：***.7.1

三'课题选择

1、问题提出

为进一步明确课题方向，我们针对结构的平立面构造、传统做法的弊端及项目管理等几个方面的问题

组织了全体会议，最终汇总如下；

A结构立面变化大，施工防护困难

图2-斜向边柱示意

如上图所示，各塔楼呈内收式结构，随楼层升高外框边柱向内收缩，最大可达12.8度。加上结构楼板

边线逐层变化，施工防护困难。

4

>传统做法高空作业安全风险大

常规解决办法1）是采用分段悬挑脚手架，2）采用斜向爬升的脚手架施工技术，但由此产生的费用是

非常大的，材料浪费严重，高空搭拆安全性无法保证。

A项目创优目标高

本工程的创优目标包括了“全国建设工程项目施工安全生产标准化建设工地”、“全国建筑业绿色施

工示范工程”、“国家级观摩工地”、“中国建设工程鲁班奖”，创优目标高，对现场的施工安全管理要

求高。

2、确定课题

综合分析，在***年7月20日全体小组人员会议上一致通过了超高层内收式结构斜向边柱施工操作及

防护平台的研制的QC课题，寻求一种简单实用的新型防护平台。我们借鉴在安装钢柱时用到的定型防护平

台确定小组的课题为：

超高层内收式结构斜向边柱施工操作及安全防护平台的研制

课题查新：本课题小组组员廖志毅通过查新检索，发现目前国内未见有超高层内收式结构斜向边柱施工操

作及防护平台的专利报道。

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5

借鉴安装钢柱定型防护平台

四、目标设定

1、设定目标

根据上述分析结果，并经过所有成员的讨论，我们将本次QC活动的目标为：成功研制超高层内收式结

构斜向边柱施工操作及安全防护平台，并在本工程中实际应用。目标的评价指标为：

安全防护合格率100%!

2、目标可行性分析

在课题选定后，为了将自主研发工具式边柱防护平台的想法变为现实，我们在***年7月25日小组会

议上组织“头脑风暴”，集思广益，以及会后的走访查看、资料调研等手段，对目标的可行性分析如下所

示，

1）工艺原理的可实现性分析

可行性分析结论

虽然目前国内尚无相类似的防护平台，但我们通过走访查看及多次讨论发

现，当进行外围边柱混凝土支模施工时，没有必要进行全封闭安全防护，只需

可行

要针对建筑物外围的边柱进行单独防护即可，施工人员是不会到边柱与边柱之

间的位置去施工，也不允许在边柱与边柱之间走动。也就是说，我们将要研发

6

的边柱防护平台，可以通过对爬架技术的改造、简化而成为现实，而爬架本身

是一种相对较成熟的施工技术。也直接说明了该项课题目标的可行性。

制表人：***制表日期：***.7.25

2）小组成员的知识水平、创新能力、表达能力等

可行性分析结论

a）10名小组成员中10名均具有本科学历历；

b）在此之前均有在东海国际中心、腾讯滨海大厦等多个超高层项目施工的经

可行

验；

c）技术、质量、工程、安全等人员齐备，形成优势互补，更有利于目标的实现；

制表人：***制表日期：***.7.25

3）项目支持情况分析

可行性分析结论

a）由QC小组的组成情况来看，项目班子成员的也积极参与，使得对活动过程

中所需的资源调度更方便。

可行

b）项目为推进小组课题的研究提供坚实保障，提供了5万元的专项资金用于小

组活动的经费开销，使得我们的活动方式和范围更加多样化。

制表人：***制表日期：***.7.25

综合分析：课题实施工艺原理可行，各项资源充裕，虽然后续的工作还需要不断的摸索，但小组成员

一致认为目标能够实现。

五、提出方案并确定最佳方案

1、提出方案

序号方案名称

方案一落地式+分段悬挑钢管脚手架施工方案

方案二智能爬升脚手架施工方案（爬架）

方案三新型超高层内收式结构斜向边柱施工操作及安全防护平台

制表人：***制表日期：***.8.1

7

＞落地式+分段悬挑钢管脚手架施工方案

各塔楼四周：50m以下采用落地式脚手架；50m以上采用分段悬挑钢管脚手架，每20m为一段。总搭设

高度T1塔楼189m、T2塔楼189m、T3南塔楼177m、T3北塔楼177m。

H'R100

图3-塔楼外围脚手架搭设平面示意图

8

A智能爬升脚手架施工方案（爬架）

因各塔楼自下至上随楼层倾斜角向内收缩，收缩角度最大可达12.5度，并且结构轮廓不规则，针对这

-结构，高层施工升降平台采用斜爬的方式解决，部分外立面架体需使用异形连接件进行加长及缩短处理0

架体爬升示意如下:

待建层

291

待建层待建层

r

待建层

26

25

24

r

rr

图4-爬架斜向爬升示意

由上图可以看出，在施工过程中，需对架体支座做特殊处理，架体下端支座加长，上端对架体进行拉

结连接，使架体向内侧转动，完成架体由外倾向内倾的转变。

9

A新型超高层内收式结构斜向边柱施工操作及安全防护平台

鉴于斜爬及架体空中转向施工难度大、安全风险高等缺点，我们通过走访查看及多次讨论发现，当进

行外围边柱混凝土支模施工时.，可以先行安装边柱与边柱之间的临边防护，没有必要采用爬架进行全封闭

安全防护，只需要针对建筑物外围的边柱进行单独防护即可，施工人员是不会到边柱与边柱之间的位置去

施工，也不允许在边柱与边柱之间走动。

采用全封闭安全防护设施的优点是可以确保施工人员的安全；但是，全封闭防护设施的搭建不但会大

大提高原材料成本及人力成本，而且搭建的时间较长，安装、拆卸及移动及其不便，很可能会拖长施工周

期，进而造成更大的经济损失，更主要的是，在搭建爬架的过程中仍然存在极大的安全隐患。

于是，我们尝试将柱与柱之间的部分爬架去掉，只留下有柱子的部分，单独防护。

同时，为保证防护单元的独立性与稳定性，必须将其做成一个独立但功能齐备的部分，包括防护、操

作、爬升装置等。但若继续使用爬架的爬升原理，将无法避免斜爬的困难，经过小组讨论后我们决定放弃

原有的爬升方法，而把防护单元做成独立的工具化定型化的防护平台，采用塔吊协助吊装、逐层周转使用，

在T1塔楼需防护平台15个，T2塔楼需防护平台15个、T3南塔楼需防护平台18个，T3北塔楼需防护平台

18个。平面布置如下：

10

11

虚线范围T3南/北塔楼防护平台平面布置

12

2、方案I级分解

小组成员采用头脑风暴法，进行了激烈的讨论，将三种方案按照安全防护风险、技术风险、综合成本等

方面进行了综合、全面的分析和评估，用德尔菲法总结如下：

德尔菲法指标预测表

序

方案评价总结

号

安全防护风险高空坠物风险大、频繁搭拆分安全风险大较大

难易程度属于常规施工工艺，技术可实现简单

搭拆时间较长，影响工期，每层脚手架搭拆需为2

工期(d)2d

1方案1天

人工费用高、材料周转缓慢，持续投入，费用较高，

综合成本搭设面积：136530m1；

914.75

(万元)人工费：42元/皿；

租赁材料费：25元/rtf；

安全防护风险空中旋转安全风险高一般

难易程度斜向爬升、空中旋转等施工难度大困难

工期

爬升时间短，对工期影响小，每次爬升需3h2h

2方案2(d)

技术服务费用高，成本一次性投入，相对较低

综合成本爬升面积：136530m2；

764.57

(万元)防护成本：56元/m'；

该方案产生费用约：764.57万元。

安全防护风险定型化，无重复搭拆，安全风险低一般

难易程度工艺原理清晰、成功的可能性大中等

工期吊装时间短，对工期影响小，预计2h可完成所有平

4h

(d)台的转掉

3方案3

自主研发，只需支付加工及材料购买成本，费用最

优

综合成本

边柱防护平台个数：66±；132.0

(万元)

边柱防护平台单价：200柱元/个;

该方案产生费用约：132万元。

制表人：***制表II期：***.9.20

13

根据上述预测表所得预测值,方案指标汇总表如下表所示:

方案指标汇总表

方案方案1方案2方案3

项目指标排次指标排次指标排次

安全防护风险较大一般1一般1

难易程度简单1困难3中等2

工期（d）2h14h2

综合成本

764.572132.01

（万元）

备注红色代表不利选型，绿色代表优选项

制表人：***制表II期：***.9.20

从上表看出，方案2、方案3的优选指标较多，但两个方案虽然防护效果和对工期的影响差不多，但方

案2技术难度较大、成本较高，应该QC课题主要是解决安全防护的问题，综合考虑，我们成员得出结论：

选取方案3。

3、方案II级分解

针对方案3,小组成员再次采用“头脑风暴法”进行讨论，并就防护平台的防护系统及附着形式进行激

烈讨论，形成多种意见、观点和看法，采用亲和图分解如下：

1）防护系统

方鬃口级分杆--防护蒙丘1界

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14

2）防护系统方案对比分析

我们再次使用“头脑风暴法”，进行了激烈的讨论，将三种方案按照安全防护风险、技术难度、综合

成本等方面进行了综合、全面的分析和评估，用德尔菲法总结如下:

德尔菲法指标预测表

序

方案评价总结

号

柔性结构重量轻，但施工时容易被刺穿

安全防护风险较大

挡风系数较大，风荷载作用了增加

柔型结构不利于平台的爬升或吊装；

难易程度中等

柔型结构与龙骨的的连接处理麻烦。

1方案1

工期（d）对工期影响小，预计lh可完成防护结构安装lh

共66个防护平台，每个平台防护系统安装费用预计：

综合成本

人工费：500元/个;3.3

（万元）

合计：3.3万元

刚性防护不会被击穿，

安全防护风险一般

挡风系数较大，风荷载作用了增加

难易程度普通工艺，加工工艺成熟一般

工期

2方案2对工期影响小，预计2h可完成防护结构安装2h

（d）

共66个防护平台，每个平台防护系统安装费用预计：

综合成本

人工费：8人元/个;5.28

（万元）

合计：5.28万元

刚性防护不会被击穿，

安全防护风险防护板开孔后，挡风系数大大减少，风荷载作用了脚一般

手

难易程度普通工艺，加工工艺成熟一般

3方案3工期

对工期影响小，预计2h可完成防护结构安装2h

（d）

共66个防护平台，每个平台防护系统安装费用预计：

综合成本

人工费：6人元/个;3.96

（万元）

合计：3.96万元。

制表人：***制表日期：***.9.23

根据上述预测表所得预测值，方案指标汇总表如下表所示:

15

方案指标汇总表

方案方案1方案2方案3

项目指标排次指标排次指标排次

安全防护风险较大2一般1一般1

难易程度中等2一般1一般1

工期（d）lh12h22h2

综合成本

3.315.2833.962

（万元）

备注红色代表不利选型，绿色代表优选项

制表人：***制表日期：***.9.23

从上表看出，方案1、方案3的优选指标较多，但方案1的安全防护性能较差，综合考虑，我们成员得

出结论：选取方案3。

3）平台的附着形式

针对方案平台附着的问题,采用亲和图分解如下:

方案口级分解一附卷形式选择

方案1依埋制翳卜斗力案2蝌依绳拉结方富3信埋高强

'rxiitt.

，在平门武都使用

优映以分析,

I»哨室地气力■

求.安全修育.

4）平台附着形式的对比分析

16

我们再次使用“头脑风暴法”，进行了激烈的讨论，将三种方案按照安全防护风险、技术难度、综合

成本等方面进行了综合、全面的分析和评估，用德尔菲法总结如下:

德尔菲法指标预测表

序

方案评价总结

号

安全防护风险底部需设置工字钢龙骨，架体重量较大困难

工字钢与竖龙骨的连接节点较为复杂，不利于装配后

难易程度困难

安装

1方案1工期（d）对工期影响小，预计0.5h可完成防护结构安装0.5h

共66个防护平台，每个平台防护系统安装费用预计：

综合成本

人工费：200元/层;1.32

（万元）

合计：1.32万元

钢丝绳拉结属于柔性连接，容易引起架体变形而出现

安全防护风险较大

危险

难易程度同脚手架卸荷措施，无技术难度容易

工期

2方案2对工期影响小，预计1.0完成防护结构安装l.Oh

（d）

四栋塔楼共150层，每层拉结时安排两工人，

综合成本

人工费:300元/每层4.5

（万元）

合计：4.5万元

安全防护风险螺杆固定，架体晃动较小一般

难易程度通爬架附着方式，工艺成熟一般

工期

3方案3对工期影响小，预计0.5成防护结构安装0.5h

（d）

四栋塔楼共150层，每层拉结时安排一个工人，

综合成本

人工费：100元/层1.5

（万元）

合计：1.5万元

制表人：***制表日期：***.9.25

根据上述预测表所得预测值,方案指标汇总表如下表所示:

方案指标汇总表

方案方案1方案2方案3

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项目指标排次指标排次指标排次

安全防护风险一般较大1一般2

难易程度困难1容易2一般3

工期(d)0.5h1l.OhO0.5h2

综合成本

1.3214.531.52

(万元)

备注红色代表不利选型，绿色代表优选项

制表人：***制表日期：***.9.25

从上表看出，方案1、方案3的优选指标较多，综合考虑，我们成员得出结论：选取方案3。

4、方案确定

课题难点结构边斜柱施工安全防护

一级方案新型超高层结构边斜柱

施工操作及防护技术

二级方案冲孔钢板防护系统预埋高强螺杆

六'制定对策

根据上一阶段的目标分解结果，我们小组按照“5W1H”的分析方法，制定了一阶段实施的措施。

18

对象目标实施措施及流程地点时间责任人

序号

(what)(why)