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适用于装配式外加电梯井道施工的小型自提升式吊装设备和施工方法

项目成果/简介:技术分析(创新性、先进性、独占性)目前在我国城镇住宅中，大量建于20世纪八、九十年代，高度在10-24米之间，层数在4-7层之间的多层住宅，受当时经济发展水平、建设标准和相关建筑规范的限制，都没有配建电梯。随着我国人口老龄化问题日趋严重，为既有多层住宅加装电梯的适老化改造势在必行。创新性由于本发明设备和施工方法，借助下部已完成的电梯井道作为支撑结构，设备自身随施工进度逐层自提升，无需独立支撑结构和巨大的吊臂，极大地减小了设备的自身体积和重量。由于本发明设备和施工方法，实现了电梯井道的土建施工与电梯设备的安装施工的有机结合，交叉同步进行，一机多用，极大地提高了施工的效率和速度。由于本发明设备和施工方法，设备安装在电梯井道内部，无需占用其他场地，吊臂尺寸及作业范围小，极大地减少了对居民日常生活的干扰，提高了施工的安全性。先进性由于本发明设备和施工方法，利用电梯轿厢轨道、导靴和安全钳作为设备自身提升的垂直导向和安全制动装置,利用电梯轿厢为施工垂直运输和人员操作的平台，极大地简化了设备的结构。由于本发明采用了格构化的吊臂结构，相对于常见的液压伸缩吊臂基本都采用方钢截面形式，具有重量轻、稳定性强的特点，极大地减小了设备的自重。由于本发明采用双向液压缸带动液压杆与两根吊臂组合的形式，不仅加大了两根液压杆的伸缩范围，提高了液压缸的灵活性，可以到达设备的正上方和后上方，更大大简化了整体机械结构。独占性本发明与技术由华城(天津)建筑科技有限公司和天津大学建筑学院、建筑工程学院、机械学院、电气自动化与信息工程学院共同组成的研究团队自主完成，具有完全的知识产权，并同时申报国家发明和实用新型专利，目前已取得实用新型专利2项，1 项发明专利已进入实质性审查阶段，另有1项发明专利和1项实用新型专利已经完成申报。总之，本发明设备具有体积小、重量轻、结构简单、操作简便，易于搬运及安装，作业空间范围小的特点。采用该设备和施工方法，不仅摆脱因老旧小区内部道路狭窄，大型的运输和起重车辆难以进入，以及因老旧小区空间狭小，环境复杂，使用大型起重机械进行施工，场地内部干扰多，对居民及周边建筑干扰大，存在安全隐患等现实问题；更有利于提高施工效率，缩短现场施工周期，降低劳动力成本，提高施工精度，保证施工质量与安全，减少对居民日常生活的干扰，符合建筑工业化、标准化、装配化的发展趋势。应用范围:应用范围及目前应用状态目前既有多层建筑加装电梯的相关技术，大多数采用构建工厂预制现场拼装的施工方式，或工厂整体预制现场整体吊装的施工方式。如公开号CN102583131A的专利文献公开了一种采用组合式井架组装的电梯井道壁，其包括由分布于井道四角的4根立柱和至少8横梁连接形成的井架结构，横梁与立柱之间设有拉条或加强板，上下相邻井架结构通过立柱顶端立柱接头和连接座对位，并通过连接孔用高强螺栓连接。再如公开号CN107117517A的专利文献公开了一种模块化电梯井道单体及其电梯井道。其包括多个竖向方通、横向方通和槽钢焊接形成的截面为方形的井道单元，相邻两个竖向方通的上、下两端均有槽钢沿横向连接，相邻两个竖向方通的中部设有横向方通，上下相邻两个井道单元通过焊接在井道单元上下两端槽钢侧面的缀块，以及竖向方钢内的芯柱连接。公开号CN107215749A的专利文献公开了一种电梯井道结构及提升方法，提出采用工厂整体预制现场分段提升的施工方式。但其中所采用提升设备安装在下层结构框架的侧边上，每次提升结束后都需要将提升设备升至到新的高度，以完成下一步提升作业，且每次提升操作都需要完成垂直和水平两个方向的移动，作业环节多，技术较复杂。上述解决方案，虽然主体框架结构可以实现工厂标准化预制，但构件数量与种类多，连接节点复杂。而且即使采用工厂整体预制和现场整体吊装的施工方式，在主体框架结构施工完成后，进行幕墙等围护结构的施工仍然无法避免大量的高空作业，以及搭建脚手架和防护工程等二次施工。同时，现实整体吊装的施工过程中，由于场地内部道路狭窄，既有建筑之间距离有限，加上周围树木、路灯等的干扰，大型的运输车辆和起重机械很难进入。即使能够靠近施工场地，不仅作业的空间受限，而且安全措施也无法保证，存在较大安全隐患，对居民干扰大。现代工程技术的进步不仅表现为工程规模的巨大和工程技术的复杂，而且也体现在工程施工的机械程度越来越高。各种工程机械种类繁多，在出现大量通用工程机械设备的同时，各种用于特定施工场景和特定用途的专用设备也越来越多。如目前最常见塔吊就是专门用来进行高层建筑工程施工的专用设备，集装箱码头用的龙门吊就是为了适应集装箱规格统一但吊装效率高的需求而发明的专用设备。对于通常工程施工、设备安装，以及抢险、救援等场最使用的起重机械大多采用液压伸缩吊臂的形式。由于受机械结构和力学原理的限制，液压伸缩吊臂的规格和重量一般都比较大，通常直接采用轮胎式或履带式车载的方式来提高搬运和组装的效率，大大提高的起重机械的灵活性。目前既有多层建筑加装电梯的相关技术，大多数采用工厂整体预制，现场整体吊装的施工方式。虽然现场整体吊装施工，可以使用通用的大型吊车来完成，但通常情况下由于场地内部道路狭窄，既有建筑之间距离有限，加上周围树木、路灯等的干扰，大型的运输车辆和起重机械很难进入。即使能够靠近施工场地，不仅作业的空间受限，而且安全措施也无法保证，存在较大安全隐患，对居民干扰大。因此，需要针对空间小、干扰多的施工场最发明既有多层建筑加装电梯工程吊装施工的专用小型起重设备。针对目前既有多层建筑装配式外加电梯井道工程中，施工周期长，施工场地空间受限、对居民干扰大、存在安全隐患、操作环节多、技术复杂等问题，本发明提供一种适用于装配式外加电梯井道施工的小型白提升式吊装设备。使用该设备进行电梯井道的吊装施工，占地空间小，施工周期短，对居民干扰小，方便、安全、快捷。效益分析:前景及经济社会效益分析等根据1956年联合国《人口老龄化及其社会经济后果》确定的标准，当一个国家或地区 65岁及以上老年人口数量占总人口比例超过7%时，则意味着这个国家或地区进入老龄化。1982 年维也纳老龄问题世界大会，确定60 岁及以上老年人口占总人口比例超过10%, 意味着这个国家或地区进入严重老龄化。根据2000年第五次人口普查结果，我国65岁以上老年人口已达8811 万人，占总人口6.96%，60 岁以上人口达1.3亿人，占总人口10.2%，按国际标准我国正式进入了老龄化社会。而截至2017年底，我国60周岁及以上人口2.4亿人，占总人口的17.3%，其中65周岁及以上人口1.58亿人，占总人口的1.4%中国老年人口比例严重超标，已经成为世界上老年人口最多的国家，社会老龄化问题已经十分严峻。近年来，广东、上海、北京、福州、杭州等各地方政府鼓励城市居民自行出资加装电梯，并已开展了大量改造工程实践，并取得了较好的社会效果。2018至2021四年间国务院总理李克强的政府工作报告中都明确提出鼓励和支持既有多层住宅加装电梯。据统计，我国2000年前建成的老旧小区约有17万个，总面积近100亿平米，几乎等于欧洲主要国家的总和，约是日本的4倍，涉及约4200万户和上亿居民。按照可操作性预估，如果全部加装电梯，市场需求量约为500万台。去除因建筑设计、无法协商等客观因素无法加装的，保守估计至少需要200万台以上。按目前每部电梯综合造价60万元计算，可以带动至少1.2万亿的固定资产投资。如此巨大的改造范围和工程量，不仅是一项重大的民生和民心工程，也蕴含着巨大的市场潜力，成为新常态下拉动内需促进经济增长的重要引擎，具有重要政治、经济、社会和环境意义。知识产权类型:发明专利技术成熟度:正在研发技术先进程度:达到国内先进水平成果获得方式:与院校合作自筹资金:100.00万元自筹资金来源:企业

天津大学 2021-04-11