移動(dòng)式造樓工廠—“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”系統(tǒng)概述

文 / 董善白

一、為什么要研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)？

第一，中國(guó)人口規(guī)模巨大，大城市與特大城市眾多。受制于18億畝農(nóng)用耕地總量控制，建設(shè)用地資源稀缺。中國(guó)城鎮(zhèn)住宅以獨(dú)棟高層為主，外國(guó)住宅以HOUSE為主，住宅形態(tài)差異巨大，導(dǎo)致住宅建筑材料、結(jié)構(gòu)形式、建造方式等市場(chǎng)化需求不同。

第二，為滿足市場(chǎng)土地供應(yīng)需求，平抑節(jié)節(jié)飆升的地價(jià)對(duì)房?jī)r(jià)的影響，持續(xù)不斷攤大餅式地?cái)U(kuò)大城市用地范圍是一條途徑。另外通過城中村改造、老舊住宅小區(qū)更新，大幅提升建設(shè)地塊容積率，建造更多更高的公租房和普通商品房，也是政策可供選擇的一條途徑。這需要各地政府因地施策、因城施策。

如今，香港60層高住宅比比皆是，深圳、廣州50多層高住宅也已不是個(gè)別案例。這一現(xiàn)象同時(shí)呈現(xiàn)出量大、面廣、集中度高的特征，具備住宅標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、規(guī)?；ㄔ臁a(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必要條件。

第三，以大量農(nóng)民工為主的現(xiàn)澆作業(yè)方式難以為繼。1976年唐山大地震后，為保障建筑具備優(yōu)良的整體抗震性能，40多年來，依靠大量農(nóng)民工的現(xiàn)澆建造方式已得到業(yè)內(nèi)專家和普通百姓的廣泛認(rèn)可。在改革開放初期，這對(duì)大量農(nóng)民工進(jìn)城務(wù)工、解決溫飽問題作出了巨大貢獻(xiàn)。但社會(huì)發(fā)展到今天，綜觀所有行業(yè)，只有建筑業(yè)依靠大量人工，高空、高危、重體力、日曬雨淋、工傷事故難以杜絕的工作性質(zhì)和作業(yè)環(huán)境依舊難以改觀。

如今，香港高空作業(yè)技工日薪已超3000港元，深圳日薪700元人民幣也招不到年輕技工。這說明即便高薪攬人也難以擺脫建筑行業(yè)招工難、用工荒的困局。這是我們制定研發(fā)目標(biāo)、選擇技術(shù)路徑需要特別關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

第四，目前，各地建設(shè)主管部門大力推廣的預(yù)制混凝土裝配式建造技術(shù)（PC），在地震區(qū)有80米限高規(guī)定。眾多80米以上高層與超高層住宅，因更高標(biāo)準(zhǔn)的建筑整體抗震性能要求，專家、百姓、開發(fā)商并不都認(rèn)同采用PC技術(shù)建造。為化解技術(shù)分歧：垂直構(gòu)件采用現(xiàn)澆、水平及外墻局部突出構(gòu)件采用預(yù)制，即預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合裝配整體式建造技術(shù)是目前建設(shè)工地的普遍做法。

總體來看，PC技術(shù)仍沒有破解大量人工、高空、高危、重體力建造方式的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。因此衍生出對(duì)PC技術(shù)的先進(jìn)性和“等同于現(xiàn)澆”理論概念的諸多質(zhì)疑。

第五，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思維模式障礙，遵循供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策指導(dǎo)思想，探索基于“用機(jī)器換人工”，將固定式大型預(yù)制構(gòu)件廠轉(zhuǎn)換為移動(dòng)式造樓工廠理念。研發(fā)集成多種功能和成熟技術(shù)的大型組合式機(jī)械裝備—空中造樓機(jī)，運(yùn)用人工智能和5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制方式下的現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造，是根本轉(zhuǎn)變高層住宅落后的建造方式，推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、可持續(xù)發(fā)展的正確技術(shù)途徑。

二、“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”目標(biāo)訴求

（一）市場(chǎng)應(yīng)用對(duì)象

80米～180米高、薄壁剪力墻結(jié)構(gòu)體系、高層與超高層公租房和普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化建造、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（二）技術(shù)目標(biāo)訴求

1．用少量產(chǎn)業(yè)技工替代大量農(nóng)民工，徹底擺脫高空、高危、重體力工作方式；改善高空作業(yè)環(huán)境，杜絕工傷事故源頭起因，確保建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2．依靠空中造樓機(jī)裝備性能和自動(dòng)化控制手段，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行可控、工程質(zhì)量可控、建造周期可控、建安成本可控和建造垃圾、粉塵、噪聲零排放的綠色建造目標(biāo)。

3．依靠混凝土現(xiàn)澆作業(yè)，確保建筑具備優(yōu)良的整體抗震性能，防水防滲性能。順利對(duì)接國(guó)家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，混凝土設(shè)計(jì)與驗(yàn)收規(guī)范。

4．遵循住宅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和空中造樓機(jī)裝備標(biāo)準(zhǔn)化、通用化相配套理念，共同構(gòu)建新型工業(yè)化、自動(dòng)化綠色建造技術(shù)總體優(yōu)勢(shì)。

三、“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”系統(tǒng)構(gòu)成

（一）住宅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)

1．建立戶型標(biāo)準(zhǔn)化、核心筒標(biāo)準(zhǔn)化圖庫(kù)。

2．以模塊化組合方式，設(shè)計(jì)適應(yīng)不同地域、不同地塊、不同高度、不同戶型相互組合，可供開發(fā)商選擇的住宅標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品庫(kù)。

3．住宅產(chǎn)品形體選型應(yīng)注重外型簡(jiǎn)潔，體型系數(shù)（外墻面積與標(biāo)準(zhǔn)層面積之比）＜0.8，利于保溫隔熱的節(jié)能型產(chǎn)品，一種標(biāo)準(zhǔn)化“空中造樓機(jī)”裝備，可覆蓋多種標(biāo)準(zhǔn)化住宅產(chǎn)品重復(fù)和循環(huán)建造。

（二）空中造樓機(jī)裝備總成遵循標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)理念，注重通過機(jī)械部件模塊化構(gòu)成方法，適應(yīng)快速組裝、標(biāo)準(zhǔn)化互換、自主拆卸與回落轉(zhuǎn)場(chǎng)，重復(fù)和循環(huán)使用。

（三）在科技進(jìn)步、工業(yè)化制造水平高度發(fā)達(dá)的今天，運(yùn)用人工智能和5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“空中造樓機(jī)”遠(yuǎn)程控制方式下的自動(dòng)化綠色建造，預(yù)警和信息自動(dòng)留痕，已沒有技術(shù)上解決不了的難題。

（四）開發(fā)三維參數(shù)化建模和空間受力有限元分析計(jì)算專用軟件。

（五）針對(duì)建造過程數(shù)量龐大、構(gòu)件多樣、安裝工序繁雜但標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)鏈部品部件（剪力墻鋼網(wǎng)、非承重分戶墻鋼網(wǎng)、外保溫飾面板與外圍剪力墻鋼網(wǎng)一體化現(xiàn)澆成型、門窗洞口標(biāo)準(zhǔn)化支撐、洞口底部與側(cè)面標(biāo)準(zhǔn)化堵頭板、鋼筋桁架樓承板、內(nèi)外模板模架在現(xiàn)澆過程中防側(cè)移、防漏漿部件等），在加工制造、運(yùn)輸安裝等環(huán)節(jié)，研發(fā)能在人工輔助安裝工況下，實(shí)現(xiàn)自主尋位、精準(zhǔn)安裝等自動(dòng)化工藝要求的機(jī)具。

（六）建安成本比較分析與測(cè)算。

（七）編制技術(shù)應(yīng)用指南、空中造樓機(jī)裝備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建造工法指導(dǎo)手冊(cè)三本企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（八）運(yùn)用動(dòng)畫，形象化虛擬產(chǎn)業(yè)技工如何操控空中造樓機(jī)，進(jìn)行工業(yè)化、自動(dòng)化綠色建造。

四、移動(dòng)式造樓工廠—空中造樓機(jī)裝備總成

（一）裝備總成概念表述

1．剪力墻結(jié)構(gòu)體系的高層與超高層住宅，其主體結(jié)構(gòu)的重要特征是房間內(nèi)沒有突出的受力構(gòu)件，主體結(jié)構(gòu)沒有明顯的內(nèi)外筒傳力特征。針對(duì)薄壁剪力墻不能有規(guī)律地縱橫向布置，無法作為液壓頂升的傳力載體的特征，尋找空中造樓機(jī)裝備總成的構(gòu)成途徑。

2．空中造樓機(jī)是一種套在建筑物外圍、可自動(dòng)升降的大型鋼結(jié)構(gòu)框架，鋼框架上高度集成了具備各種起重、運(yùn)輸、安裝功能的機(jī)械部件及多道施工作業(yè)平臺(tái)，通過格構(gòu)式鋼管升降柱與多道桁架式水平附墻穩(wěn)定支撐，組合成為一臺(tái)模擬“移動(dòng)式造樓工廠”的大型特種機(jī)械裝備。依靠設(shè)置在地下室的液壓頂升+機(jī)械絲桿雙保險(xiǎn)傳動(dòng)機(jī)組強(qiáng)大的液壓驅(qū)動(dòng)能力，沿建筑主體結(jié)構(gòu)剪力墻敷設(shè)的型鋼軌道，強(qiáng)制造樓機(jī)升降柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)自主升降，構(gòu)建自動(dòng)化升4（1+3）、降3現(xiàn)澆標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工序，運(yùn)用人工智能和5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成遠(yuǎn)程控制方式下的自動(dòng)化綠色建造，這是一座移動(dòng)式造樓工廠的形象化簡(jiǎn)稱。

（二）空中造樓機(jī)裝備中機(jī)械運(yùn)行部件構(gòu)成

1．四臺(tái)由6條活塞油缸+4根機(jī)械保險(xiǎn)絲桿+水平輸送小車，構(gòu)成儲(chǔ)料機(jī)架+傳動(dòng)機(jī)架組合而成的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化液壓傳動(dòng)機(jī)組，構(gòu)建造樓機(jī)升降柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水平方向同步進(jìn)出、垂直方向同步升降的功能。

2．一臺(tái)位于頂部鋼平臺(tái)，沿水平軌道運(yùn)行、可瞬間鎖定的門式起重機(jī)（雙鉤起重能力2×8.0噸、速度30米/分）。

3．二臺(tái)位于頂部鋼平臺(tái)，沿水平軌道運(yùn)行，具備自動(dòng)尋位功能的3D打印式布料機(jī)，與布置在頂部鋼平臺(tái)內(nèi)的眾多垂直布料管，進(jìn)行快速精準(zhǔn)對(duì)接。針對(duì)薄壁墻、梁垂直構(gòu)件采用高強(qiáng)、高流動(dòng)性、免振搗自密實(shí)混凝土，實(shí)現(xiàn)3D打印式定點(diǎn)、定量、穩(wěn)壓布料。

4．一臺(tái)高空運(yùn)行可瞬間鎖定的雙梁行車（雙鉤2×3.0噸、速度30米/分），實(shí)現(xiàn)鋼筋網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)鏈部件安裝就位，吊掛專用布料機(jī)實(shí)現(xiàn)樓面普通混凝土水平布料。

5．一臺(tái)集中輸送產(chǎn)業(yè)鏈鋼網(wǎng)和內(nèi)裝物料，由卷揚(yáng)機(jī)+鋼絲繩驅(qū)動(dòng)的貨運(yùn)平臺(tái)（速度30米/分），實(shí)現(xiàn)物料垂直方向高效搬運(yùn)。

6．標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化內(nèi)外模板模架伴隨造樓機(jī)整體自動(dòng)升降動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑前模板整體水平自動(dòng)合攏?；炷脸跄龔?qiáng)度因流水澆筑時(shí)間差原因，需要實(shí)施流水分步水平自動(dòng)脫模。待全部?jī)?nèi)外模板完成水平脫模后，內(nèi)外模板與混凝土之間在無摩擦工況下，啟動(dòng)造樓機(jī)升4（1+3）標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工序。

7．附墻型鋼軌道

（A）在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，依靠附墻型鋼軌道與沿軌道運(yùn)行的多道滾輪組，對(duì)造樓機(jī)起到水平約束和垂直導(dǎo)向作用，強(qiáng)制內(nèi)外模在降3過程中緩慢回歸原位，實(shí)現(xiàn)垂直構(gòu)件精準(zhǔn)現(xiàn)澆。

（B）規(guī)格：200×200×10，L與層高相等，異型型鋼軌道一側(cè)帶開口，外圍沿長(zhǎng)度方向每隔350mm設(shè)50mm×10mm加勁肋。每層型鋼軌道有3處與剪力墻埋板用高強(qiáng)螺栓固接。

（C）四臺(tái)安裝在樓面操作平臺(tái)上，具備液壓水平抱爪與垂直水平調(diào)節(jié)功能的安裝機(jī)具，在雙梁行車配合下，實(shí)現(xiàn)型鋼軌道逐層、快速、精準(zhǔn)安裝。

8．一臺(tái)在升降柱內(nèi)依靠齒輪齒條運(yùn)行的專用載人電梯（500kg、6人、速度40米/分）

9．位于頂部鋼平臺(tái)上二臺(tái)風(fēng)速儀、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)。

（三）空中造樓機(jī)裝備中施工作業(yè)平臺(tái)構(gòu)成

1．頂部鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)：由標(biāo)準(zhǔn)化托架、主桁架、次桁架構(gòu)成，承擔(dān)一臺(tái)門式起重機(jī)+二臺(tái)3D打印式布料機(jī)+吊掛在主桁架下弦的過渡連接機(jī)構(gòu)+吊掛在過渡連接機(jī)構(gòu)下的、不著地的內(nèi)外模板模架。在恒載+活載+風(fēng)載作用下鋼平臺(tái)的長(zhǎng)期撓度≤1/1000。

2．過渡連接機(jī)構(gòu)：通過由上下垂直相交的H型鋼，將不規(guī)律的內(nèi)、外模板模架荷載，有規(guī)律地傳遞至鋼平臺(tái)主桁架下弦節(jié)點(diǎn)處。

3．外模水平固定作業(yè)平臺(tái)：利用造樓機(jī)整體剛度，精準(zhǔn)控制外模水平方向誤差。確?，F(xiàn)澆住宅外墻垂直方向精度。

4．雙梁行車操作維修平臺(tái)。

5．樓面混凝土施工作業(yè)平臺(tái)：保障升4節(jié)奏中，提供眾多產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)件安全寬敞的作業(yè)環(huán)境。

（四）空中造樓機(jī)附墻水平穩(wěn)定支撐構(gòu)成

1．升降柱與升降柱之間、升降柱與附墻型鋼之間每6層安裝一道鋼桁架水平附墻穩(wěn)定支撐。

2．升降柱與附墻型鋼軌道之間每6層安裝一道鋼桁架獨(dú)立水平附墻穩(wěn)定支撐。

3．上述二種附墻水平穩(wěn)定支撐沿垂直方向交錯(cuò)布置。

4．第一道鋼桁架水平穩(wěn)定支撐應(yīng)布置在樓面混凝土施工作業(yè)平臺(tái)下方第三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)位置，確保剪力墻具備足夠的抗拉強(qiáng)度。

（五）空中造樓機(jī)升降柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)構(gòu)成

1．格構(gòu)式鋼管升降柱由與住宅層高相等的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，按插接方式，由液壓頂升機(jī)組實(shí)施自動(dòng)對(duì)接與自動(dòng)脫鉤。

2．升降柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由普通標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、載人電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和頂部特殊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)三種類型構(gòu)成，平面尺寸為1800×1800，考慮到造樓機(jī)在1000噸重載作用下的壓縮變形，高度尺寸適應(yīng)住宅2.8米、2.9米、3.0米三種層高，分別為2802、2902和3002。

3．在地面以上逐層升高過程中，于升降柱與水平桁架連接處，為防范升降柱在風(fēng)載作用下的局部附加彎矩，需人工加裝標(biāo)準(zhǔn)抱箍。

4．施工作業(yè)平臺(tái)走道板

空中造樓機(jī)走道板長(zhǎng)期處于高溫日曬工況下，為防止鋼結(jié)構(gòu)正面與背面因溫差引發(fā)的伸縮變形，走道板采用250×25防腐木質(zhì)走道板。

五、構(gòu)建造樓機(jī)自動(dòng)化升4（1+3）、降3現(xiàn)澆標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工序

（一）80～180米薄壁剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅，主體結(jié)構(gòu)垂直構(gòu)件采用高強(qiáng)、高流動(dòng)性、免振搗自密實(shí)混凝土；水平構(gòu)件采用普通混凝土，需要分開現(xiàn)澆作業(yè)。

（二）針對(duì)垂直構(gòu)件薄壁形態(tài)，不規(guī)則線性布置及自密實(shí)混凝土的材料特征，配套研發(fā)3D打印式布料機(jī)，實(shí)現(xiàn)自主尋位、定點(diǎn)、定量、穩(wěn)壓布料，構(gòu)建先垂直后水平，相互連貫、配套的自動(dòng)化建造工藝流程。

（三）遠(yuǎn)程控制方式下的自動(dòng)化建造：在國(guó)家大力倡導(dǎo)運(yùn)用人工智能和5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引領(lǐng)科技進(jìn)步的今天，在中央控制室內(nèi)，遠(yuǎn)程控制空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化建造和自主回落轉(zhuǎn)場(chǎng)，技術(shù)上已沒有解決不了的難題。

（四）造樓機(jī)升4（1+3）狀態(tài)下11道標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)澆作業(yè)工序

1．墻、梁自動(dòng)劃線定位。人工整理伸出樓面的錨固鋼筋，確保鋼筋網(wǎng)外型整齊劃一。

2．人工安裝墻、梁鋼網(wǎng)交接處定位型鋼。

3．物料輸送平臺(tái)集中載運(yùn)剪力墻鋼網(wǎng)至樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高（速度30米/分）。此前，內(nèi)墻剪力墻鋼網(wǎng)和外墻+保溫飾面板組合鋼網(wǎng)已在地面工棚內(nèi)先行組裝成型。

4．雙梁行車通過自動(dòng)尋位功能，先內(nèi)墻后外墻流水吊裝剪力墻鋼網(wǎng)精準(zhǔn)就位。

5．物料輸送平臺(tái)集中載運(yùn)預(yù)制輕質(zhì)分戶墻鋼網(wǎng)至樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高。

6．雙梁行車通過自動(dòng)尋位功能流水吊裝輕質(zhì)分戶墻鋼網(wǎng)精準(zhǔn)就位。

7．物料輸送平臺(tái)集中載運(yùn)門窗洞口標(biāo)準(zhǔn)化支撐至樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高。

8．雙梁行車流水吊裝支撐至洞口位置，人工安裝洞口標(biāo)準(zhǔn)化支撐。

9．物料輸送平臺(tái)集中載運(yùn)連梁與框架梁主筋和箍筋至樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高。

10．雙梁行車流水吊裝鋼筋就位。人工在馬凳上安裝連梁與框架梁鋼網(wǎng)，并與兩端剪力墻鋼網(wǎng)固接。工序完成后，模板回落前拆除馬凳，集中擱置在物料平臺(tái)上。

11．經(jīng)施工監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)人工巡檢，確認(rèn)造樓機(jī)可以整體回落。

（五）造樓機(jī)降3狀態(tài)下9道標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)澆作業(yè)工序

1．內(nèi)外模板模架在開模狀態(tài)下，隨造樓機(jī)整體回落3節(jié)升降柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，當(dāng)模板下部越過50線后，通過電力推桿電機(jī)驅(qū)動(dòng)，整體自動(dòng)化同步水平合模。

2．龍門吊在固定位置，以30米/分速度從地面吊裝2.0m3自密實(shí)混凝土至3D打印式布料機(jī)料斗，實(shí)現(xiàn)流水、定點(diǎn)、定量、穩(wěn)壓布料。人工沿模板模架現(xiàn)澆操作平臺(tái)隨機(jī)巡檢，輔助微振搗。

3．在正常氣溫條件下，以房間為單位進(jìn)行流水現(xiàn)澆，6～8小時(shí)后按流水現(xiàn)澆時(shí)間差，先后啟動(dòng)內(nèi)外模板模架水平自動(dòng)脫模。在人工巡檢并確認(rèn)全部?jī)?nèi)外模板模架處于水平脫模狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)造樓機(jī)整體進(jìn)入升4作業(yè)工序。

4．人工沿模板模架現(xiàn)澆作業(yè)平臺(tái)，用壓縮空氣清除模板浮灰。

5．物料輸送平臺(tái)集中載運(yùn)鋼筋桁架樓承板（按房間為單位，事先在地面工棚內(nèi)組裝成型）至樓面混凝土現(xiàn)澆作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高。

6．雙梁行車通過自動(dòng)尋位功能流水吊裝鋼筋桁架樓承板精準(zhǔn)就位。

7．人工敷設(shè)梁板負(fù)彎矩鋼筋，安裝洞口外緣側(cè)模和預(yù)埋板。梁板跨度≥3m時(shí)，需人工臨時(shí)加裝帶橫梁的標(biāo)準(zhǔn)頂撐。

8．物料輸送平臺(tái)載運(yùn)2臺(tái)1.0m3普通混凝土料斗至樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高。

9．雙梁行車吊掛料斗，流水現(xiàn)澆樓面普通混凝土。24小時(shí)后雙梁行車吊裝附墻型鋼軌道，配合位于樓面混凝土作業(yè)平臺(tái)上的8臺(tái)簡(jiǎn)便安裝機(jī)構(gòu)，逐層完成型鋼軌道快速、精準(zhǔn)安裝與就位。

六、空中造樓機(jī)安全運(yùn)行與精準(zhǔn)建造界定標(biāo)準(zhǔn)

（一）空中造樓機(jī)空間力學(xué)有限元分析計(jì)算軟件：Abaqus SAP2000 ANSYS。

（二）風(fēng)荷載取值：造樓機(jī)是一臺(tái)造樓裝備，以布置在頂部鋼平臺(tái)上風(fēng)速儀，按實(shí)地實(shí)時(shí)風(fēng)速（風(fēng)壓）×風(fēng)振系數(shù)×體型系數(shù)作為計(jì)算分析依據(jù)。

（三）運(yùn)行工況

1．臺(tái)風(fēng)：在天氣預(yù)報(bào)前提下，造樓機(jī)內(nèi)外模板模架回落至已現(xiàn)澆完成的樓面，防范造樓機(jī)水平擺動(dòng)。

2．在10級(jí)陣風(fēng)（狂風(fēng)）28.4m/s工況下，造樓機(jī)整體力學(xué)性能處于彈性工作階段。

3．在≤6級(jí)風(fēng)13.8m/s工況下，允許造樓機(jī)整體以28cm/分速度緩慢升降作業(yè)。

（四）邊界條件與安全運(yùn)行界定

1．空中造樓機(jī)是一臺(tái)頭重腳輕的大型多層鋼框架，通過附墻型鋼軌道和多道水平穩(wěn)定支撐保障造樓機(jī)在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)工況下的安全運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生瞬間脆性破壞倒塌現(xiàn)象。

2．造樓機(jī)第一道附墻水平穩(wěn)定支撐以上為懸臂端，初始狀態(tài)懸臂端最大為39米，永久狀態(tài)懸臂端最大為22.24米。

3．在10級(jí)陣風(fēng)工況下，初始狀態(tài)與永久狀態(tài)造樓機(jī)懸臂端鋼構(gòu)件：應(yīng)力比應(yīng)≤0.8，整體屈曲穩(wěn)定系數(shù)≥4.0，確保構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生塑性變形。

4．在≤6級(jí)風(fēng)工況下，造樓機(jī)回落時(shí)懸臂端為16.6米，第一道水平穩(wěn)定支撐固端處水平位移應(yīng)≤10mm。

5．附墻型鋼軌道，在包絡(luò)多向風(fēng)載最大水平推力20噸作用下，應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度與剛度：應(yīng)力比≤0.8，撓度≤1mm。型鋼軌道與滾輪組之間間隙≤5mm，確保造樓機(jī)運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生蹩馬腿現(xiàn)象。

6．標(biāo)準(zhǔn)化液壓傳動(dòng)機(jī)組頂升力≥升降柱底部支反力×1.5。

（五）精準(zhǔn)建造

1．空中造樓機(jī)是在室外、高空、始終有風(fēng)工況下運(yùn)行的一臺(tái)大型機(jī)械裝備，為創(chuàng)造安全運(yùn)行工況，其核心液壓傳動(dòng)機(jī)組應(yīng)布置在升降柱最下端，水平作用力接近于零的地下室部位。防范不利工況引發(fā)油缸爆裂、密封圈漏油、機(jī)械絲桿屈曲失穩(wěn)等安全隱患，確保運(yùn)行過程不受風(fēng)吹雨打，陽光暴曬、雷電襲擊等極端環(huán)境條件影響，方便人工隨機(jī)巡檢，維護(hù)與保養(yǎng)，零部件更換。

2．從下往上驅(qū)動(dòng)造樓機(jī)逐層自主升降的工藝路徑，使得造樓機(jī)上多道施工作業(yè)平臺(tái)和多道水平附墻穩(wěn)定支撐及滾輪組，能在近地面高度狀況下，組裝進(jìn)場(chǎng)和拆卸轉(zhuǎn)場(chǎng)，符合造樓機(jī)安全操作工藝流程。

七、住宅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)

1．住宅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)與空中造樓機(jī)裝備標(biāo)準(zhǔn)化相配套。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化組裝成的“空中造樓機(jī)”，通過互換少量標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械部件，能夠覆蓋多種標(biāo)準(zhǔn)化住宅產(chǎn)品建造，實(shí)現(xiàn)裝備重復(fù)和循環(huán)使用。

2．建立公租房與普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化戶型。

3．建立公租房與普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化核心筒。

4．模塊化組合成板式公租房與普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

80～180米高板式公租房標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

5．100米高塔式公租房與普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

6．180米高塔式公租房與普通商品房標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

八、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與社會(huì)效益預(yù)測(cè)

第一，高空、高危、重體力人工作業(yè)工序基本上被機(jī)械作業(yè)取代，安全運(yùn)行、工程質(zhì)量、建造周期、建安成本依靠人為控制的方式被自動(dòng)化程序控制方式取代。徹底轉(zhuǎn)變了高層建筑的建造方式；第二，與傳統(tǒng)建造方式定額用工相比較，用工量減少80%以上。大量農(nóng)民工經(jīng)培訓(xùn)，轉(zhuǎn)換為少量產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人；第三，無須配套建設(shè)占用大量耕地的大型預(yù)制構(gòu)件廠，建造過程配套產(chǎn)業(yè)鏈均為標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化桁架鋼筋網(wǎng)，物流環(huán)節(jié)相對(duì)高效與節(jié)能；第四，建筑垃圾、粉塵零排放，裝備運(yùn)行環(huán)境噪音≤45分貝；第五，造樓機(jī)使用壽命暫定10次周轉(zhuǎn)循環(huán)，按3～4次裝備快速折舊攤銷成本，與傳統(tǒng)建造方式包工不包料建安成本，基本持平或略低；第六，建造周期6天/層，主體與內(nèi)裝相隔4層穿插進(jìn)行，主體與外墻裝飾同步現(xiàn)澆成型。1棟百米高成品住宅，從進(jìn)場(chǎng)組裝到造樓機(jī)回落轉(zhuǎn)場(chǎng)，1年內(nèi)完成。

九、通過項(xiàng)目示范建造全面驗(yàn)證技術(shù)研發(fā)目標(biāo)訴求

（一）選擇一棟標(biāo)準(zhǔn)層面積約450m2、150米高剪力墻結(jié)構(gòu)體系、塔式單身公寓，通過示范建造，全面驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)目標(biāo)訴求。

（二）歷經(jīng)十年研發(fā)，在申請(qǐng)批準(zhǔn)項(xiàng)目示范建造環(huán)節(jié)，始終難以突破地方政府建設(shè)主管部門程序管理障礙，原因如下：

1．“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”跨行業(yè)、跨部門、跨學(xué)科、跨專業(yè)的技術(shù)特征，在現(xiàn)行體制、機(jī)制下，難以找到主導(dǎo)技術(shù)認(rèn)定、標(biāo)準(zhǔn)編制、審批的對(duì)口部門。

2．國(guó)家現(xiàn)行特種機(jī)械產(chǎn)品目錄中沒有“空中造樓機(jī)”這種新品種。在國(guó)外無先例可循，國(guó)內(nèi)無標(biāo)準(zhǔn)可參照，行業(yè)無主管部門紅頭文件可依據(jù)的狀況下，地方政府行業(yè)主管部門顧慮重重，不置可否。

3．現(xiàn)實(shí)情況是：造樓機(jī)裝備在進(jìn)場(chǎng)組裝環(huán)節(jié)，因無法出示裝備準(zhǔn)入文件而不能進(jìn)場(chǎng)。部分專家建議改變“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”名稱，繞開程序管理障礙，無須審批，施工企業(yè)可直接自主示范建造。這是一條無奈的途徑。但我們堅(jiān)持“空中造樓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造技術(shù)”名稱不改，尋求通過政府認(rèn)可，突破管理程序障礙，才是一條正途。

4．應(yīng)鼓勵(lì)研發(fā)多種建造技術(shù)，與PC技術(shù)形成互補(bǔ)關(guān)系，供開發(fā)商、施工企業(yè)市場(chǎng)化選擇。

（三）該項(xiàng)技術(shù)研發(fā)已投入約9000萬元經(jīng)費(fèi)及大量人力物力，并已獲得5項(xiàng)發(fā)明、7項(xiàng)實(shí)用新型專利證書。前行路上盡管困難重重，但研發(fā)目標(biāo)不變，初心不改。在國(guó)家倡導(dǎo)大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新、鼓勵(lì)運(yùn)用人工智能和5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、引領(lǐng)行業(yè)科技進(jìn)步的政策大背景下，希望能在深圳市批準(zhǔn)“項(xiàng)目示范建造”快速落地，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制方式下的現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆自動(dòng)化綠色建造試點(diǎn)。