施工升降機(jī)的技術(shù)狀況和發(fā)展方向探討

摘? 要：施工升降機(jī)作為建筑工程材料中提升物料或施工人員的重要起重機(jī)械設(shè)備，其作用在建筑工程施工中的重要價值不可忽視。本文在探究國內(nèi)外施工升降機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了國內(nèi)施工升降機(jī)應(yīng)用過程中存在的主要問題，并探討了國內(nèi)外施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，比較了國內(nèi)外在施工升降機(jī)已制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)訂立上存在的不足，最后對未來施工升降機(jī)的智能化發(fā)展和綠色化發(fā)展方向進(jìn)行深入探究，旨在為施工升降機(jī)技術(shù)應(yīng)用水平的不斷提升帶來更多參考和啟迪。

關(guān)鍵詞：施工升降機(jī);技術(shù)狀況;發(fā)展方向

中圖分類號：TH211.6???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????? 文章編號：2096-6903（2021）04-0000-00

0引言

施工升降機(jī)是利用吊籠等機(jī)械設(shè)備在垂直方向上或微小傾斜度方向上的導(dǎo)軌上提升物料和基層施工工作人員的重要起重機(jī)械設(shè)備之一，也是建筑工程施工行業(yè)必不可少的垂直運(yùn)輸機(jī)械。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工升降機(jī)為滿足高層建筑物或其他智能建筑的多樣化建設(shè)需求，而在種類、設(shè)計方法、應(yīng)用技術(shù)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上都有了不同程度的展現(xiàn)和發(fā)展，涌現(xiàn)出了較多類別的施工升降機(jī)技術(shù)類型。同時，學(xué)術(shù)界和行業(yè)規(guī)范制定專家也對施工升降機(jī)的技術(shù)判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化改良，在標(biāo)準(zhǔn)制定和行業(yè)規(guī)范上也有著一定發(fā)展和進(jìn)步。因此，本文對施工升降機(jī)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、升降機(jī)評判技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及未來發(fā)展方向進(jìn)行研究，這不僅在一定程度上豐富了施工升降機(jī)的理論體系，也為施工升降機(jī)在建筑工程應(yīng)用中的實踐提供了一定參考。

1當(dāng)前施工升降機(jī)發(fā)展?fàn)顩r

1.1國外發(fā)展?fàn)顩r

近年來來，隨著建筑工程產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工升降機(jī)在建筑工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用范圍進(jìn)一步提高，同時不同結(jié)構(gòu)類型的施工升降機(jī)被不斷優(yōu)化創(chuàng)新，多樣化的新型結(jié)構(gòu)在一定傾斜度的建筑工程垂直物料運(yùn)輸中的需求不斷增長，傾斜施工升降機(jī)應(yīng)時而生。在此過程中，升降機(jī)能利用吊籠和建筑物垂直方向平行的結(jié)構(gòu)設(shè)置，在較高煙囪、水塔甚至大跨度橋梁等建筑物結(jié)構(gòu)表面或其它具備一定傾斜角度的高層建筑物表面使用[1]。同時，為便于小型建筑施工的物料提升，達(dá)成更優(yōu)良的施工升降機(jī)應(yīng)用效果，德國Bocker公司生產(chǎn)了快速折疊式施工升降機(jī)，該升降機(jī)能夠在整體收縮狀況下穿行較為狹窄的通道，且整個升降機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，自重較小且輕巧便捷，機(jī)構(gòu)底部能繞底座旋轉(zhuǎn)360°，操作方便，效率較高，整體處于可彎折狀態(tài)，能夠進(jìn)一步延伸進(jìn)入建筑物頂部，整個使用過程較為方便，圖1即為德國Bocker公司生產(chǎn)的快裝折疊式升降機(jī)[2]。

與此同時，隨著建筑產(chǎn)業(yè)節(jié)能化、智能化、安全生產(chǎn)等理念的提出和發(fā)展，減少自重以及產(chǎn)品多樣化形式逐步成為建筑施工升降機(jī)機(jī)械優(yōu)化的重要途徑。圖2即為意大利Maber公司的MB型施工升降機(jī)，該升降機(jī)采用三角形結(jié)構(gòu)，有效減少機(jī)械自重，且并不影響運(yùn)行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在成本降低和安裝效率提升方面有著較大優(yōu)勢[3]。

1.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國施工升降機(jī)的發(fā)展源自1973年第一臺國產(chǎn)齒輪齒條式施工升降機(jī)，近50年的發(fā)展歷程使國產(chǎn)升降機(jī)在結(jié)構(gòu)形式、功能實現(xiàn)、用途質(zhì)量和性能提升甚至安全安裝等諸多方面有了較大變化和改良。近年來，隨著國產(chǎn)有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論、結(jié)構(gòu)動力分析理論、機(jī)械振動與模態(tài)分析理論、計算機(jī)輔助設(shè)計等理論體系的快速發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，各理論在施工升降機(jī)中的研究和開發(fā)得到大規(guī)模應(yīng)用，為施工升降機(jī)的快速發(fā)展帶來了巨大理論支撐。目前，由導(dǎo)軌架、吊籠、傳動裝置、安全裝置、制動裝置和附墻結(jié)構(gòu)等組成的施工升降機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)高度已由傳統(tǒng)模式下的標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)高度100 m以內(nèi)提升到150 m以內(nèi)，且超過該架設(shè)高度的施工升降機(jī)也在近年來得到研發(fā)與應(yīng)用[4]。同時，作為施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)部分并未呈現(xiàn)較大變化，無論架設(shè)規(guī)模大小，均采用從上到下的統(tǒng)一規(guī)格的無縫鋼管銜接方式，基本達(dá)到建筑工程施工的架設(shè)高度需求。就吊籠而言，施工升降機(jī)中的吊籠結(jié)構(gòu)形式多樣，但絕大部分為普通鋼焊接構(gòu)件，傳動系統(tǒng)往往由電動機(jī)、減速機(jī)等關(guān)鍵部分組成，且近年來我國施工升降機(jī)的吊籠速度已由傳統(tǒng)模式下的40m/min提高到60m/min、80m/min甚至96m/min，國產(chǎn)施工升降機(jī)的額定載重數(shù)量也進(jìn)一步提升到每籠2000kg左右，為建筑工程產(chǎn)業(yè)施工升降機(jī)的應(yīng)用奠定了扎實基礎(chǔ)。

2國內(nèi)施工升降機(jī)存在的主要問題

深入探究我國現(xiàn)階段施工升降機(jī)應(yīng)用過程可知，現(xiàn)階段升降機(jī)應(yīng)用主要存在以下問題：

首先，施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)分段架設(shè)仍舊采用同一直徑鋼管無縫銜接，并未根據(jù)升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上下部分受力差異，在全面掌握施工升降機(jī)不同架設(shè)高度、不同橫截面上、不同受力狀態(tài)的基礎(chǔ)上，根據(jù)升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力值大小選擇不同直徑大小的鋼管。通常情況下，施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)不同截面上的受力狀態(tài)息息相關(guān)，升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上端受到風(fēng)荷載影響較大，下端受到上端壓力荷載較大，且升降機(jī)下端標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受到荷載情況更加復(fù)雜，受力分析更加困難。也就是說，升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)隨著架設(shè)高度的不斷增加，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)不同截面荷載承受變化狀態(tài)復(fù)雜程度各有不同，在施工升降機(jī)架設(shè)高度標(biāo)準(zhǔn)節(jié)分段考慮上，應(yīng)采取不同高度不同直徑的方式，既減輕施工升降機(jī)的鋼材消耗量，減輕施工升降機(jī)結(jié)構(gòu)因鋼材直徑不同而造成的較大自重，降低施工升降機(jī)的生產(chǎn)成本，且按照不同截面直徑進(jìn)行顏色分類，從而有效保證施工升降機(jī)的安全，為施工環(huán)境改良帶來一定參考。

其次，施工升降機(jī)產(chǎn)品的多樣化應(yīng)用不足。根據(jù)現(xiàn)階段我國建筑工程可知，不同高度的施工升降機(jī)往往采用三角形對稱結(jié)構(gòu)或矩形對重結(jié)構(gòu)與無對重結(jié)構(gòu)方式。在三角形截面的導(dǎo)軌架上，當(dāng)任意減少某一主線桿時，施工升降機(jī)成本或安裝便捷度方面都會存在較大不同，而針對架設(shè)高度100m以下的工程建筑，使用該類施工升降機(jī)將存在著巨大的價格和應(yīng)用優(yōu)勢。因此，針對不同建筑結(jié)構(gòu)需采取不同截面形狀的導(dǎo)軌架，最大限度提升建筑工程應(yīng)用中施工升降機(jī)的性價比。但就目前而言，根據(jù)建筑工程施工需要和架設(shè)高度需要采取針對性較強(qiáng)的多樣化產(chǎn)品，并未得到施工升降機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的較大關(guān)注。目前，國內(nèi)絕大部分施工升降機(jī)生產(chǎn)廠家強(qiáng)化了對施工升降機(jī)最大額定重量的關(guān)注。

再者，國內(nèi)施工升降機(jī)并未廣泛采用變頻器改善施工升降機(jī)的速度特性。眾所周知，變頻器在施工過程中的速度特性改善方面有著不可忽視的重要價值，而國產(chǎn)升降機(jī)在過去較長時間段內(nèi)的速度提升均為40～50m/min。近年來，盡管將該速度提升到了96m/min，但并不能滿足未來建筑工程施工中施工升降機(jī)的速度變化需求。施工升降機(jī)對速度的較大轉(zhuǎn)變以及對速度提升的要求，也必然導(dǎo)致施工升降機(jī)對導(dǎo)軌架要求的變化，對傳動系統(tǒng)要求的變化以及對施工升降機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)的變化。隨著近年來變頻器在各式各樣速度特性優(yōu)化和改良方面的應(yīng)用，以及該項技術(shù)成熟度的不斷增加，變頻器為施工升降機(jī)速度改變和改善施工升降機(jī)制動、啟動等方面的速度參數(shù)帶來了可能。

最后，施工升降機(jī)吊籠自重過大、體積過大在一定程度上影響了升降機(jī)額定最大載重量和司機(jī)室人員舒適度。施工升降機(jī)作為建筑工程施工垂直運(yùn)輸建筑物料的關(guān)鍵設(shè)備，吊籠更是完成該項任務(wù)的具體執(zhí)行構(gòu)件，目前，施工升降機(jī)吊籠大多以數(shù)根立桿焊接方式作為鋼結(jié)構(gòu)支撐，吊籠四個側(cè)邊安裝門窗或者活動板門方式進(jìn)出與照明，通過頂端專用梯子緊急出口的設(shè)置，或頂部架設(shè)通道方式完成施工升降機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)，但吊籠過大問題仍舊嚴(yán)重影響吊籠運(yùn)輸，尤其是在對高層和超高層建筑施工升降機(jī)的應(yīng)用上，吊籠自重過大極大程度上限制了施工升降機(jī)的應(yīng)用。

3國內(nèi)外施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)比較與不足

目前，國內(nèi)外關(guān)于施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)比較過程中的區(qū)別主要體現(xiàn)在吊籠地板面積限制不同、安裝工況吊籠額定荷載限制不同、吊籠提升速度加載限制不同、卸載時施工升降機(jī)的附扎力限制不同、施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用壽命限制不同等五大方面。以施工升降機(jī)加載和卸載時的附加力不同為例，探究國內(nèi)外關(guān)于施工升降機(jī)的不同類別標(biāo)準(zhǔn)可知，施工升降機(jī)吊籠門和層門設(shè)計強(qiáng)度有所不同，因此，在考慮施工升降機(jī)加載或卸載時產(chǎn)生的垂直力和水平力大小也就有所不同。歐洲國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，施工升降機(jī)垂直力是吊籠額定荷載力的50%，且不應(yīng)大于2.5kN，但我國施工升降機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)并未將該項卸載和加載時的附加力納入其中。

4施工升降機(jī)的未來發(fā)展方向

4.1智能化控制系統(tǒng)在未來的應(yīng)用

目前，在高層建筑或者超高層建筑工程施工中，大量使用的施工升降機(jī)并未安裝樓層與電梯之間的聯(lián)絡(luò)呼叫裝置，在一定程度上給建筑工程施工造成了諸多不便，因此，未來智能化控制系統(tǒng)在施工升降機(jī)中的應(yīng)用將是其重要發(fā)展方向。其中，智能樓層呼叫器將是施工升降機(jī)智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在高層建筑或超高層建筑工程施工中，智能樓層呼叫器的應(yīng)用將改變傳統(tǒng)模式下建筑工程施工工人無奈之下敲打升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)或附件、或大聲呼喊或bb機(jī)信號傳遞等方式聯(lián)系施工電梯司機(jī)，改變了該類不安全、不準(zhǔn)確的信號傳遞方法，以樓層呼叫器方式采用無線呼叫裝置，將其置于施工升降機(jī)樓層人貨電梯口處，方便快捷且安全高效，更科學(xué)地對高層或超高層建筑施工升降機(jī)進(jìn)行速度調(diào)配，極大限度提升施工升降機(jī)的運(yùn)輸效率。

另一方面，施工升降機(jī)中變頻調(diào)速器的應(yīng)用也將是施工升降機(jī)智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用的重要體現(xiàn)。利用變頻調(diào)速控制施工升降機(jī)，可采取變頻控制和普通控制的功能轉(zhuǎn)換模式，保證施工升降機(jī)處于節(jié)能狀態(tài)，保證施工升降機(jī)制動過程平穩(wěn)可靠。同時，可采取面板智能顯示方式，實時監(jiān)控施工升降機(jī)上下運(yùn)行狀態(tài)，利用滑觸線代替?zhèn)鹘y(tǒng)模式下的電纜供電方式，大幅度減少施工升降機(jī)上行時的電纜自重壓力和負(fù)荷壓力，改變了傳統(tǒng)模式下電纜供電受到外界風(fēng)雨等惡劣天氣環(huán)境影響而導(dǎo)致的施工功能降低。最后，利用變頻控制器調(diào)整速度后，施工升降機(jī)吊籠震動較小，有效延長了施工升降機(jī)整體使用壽命，在較大程度上實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保、安全平穩(wěn)和優(yōu)質(zhì)科學(xué)的基本目標(biāo)。

4.2改善速度特性，提高額定最大載重

施工升降機(jī)速度性能提升，能夠大幅度提高施工升降機(jī)生產(chǎn)效率，改變施工升降機(jī)由于性能不足而導(dǎo)致的施工效率低下的尷尬情形。目前，在高層建筑與超高層建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，施工升降機(jī)速度特性改良的重要性不可忽視，對施工升降機(jī)速度特性的優(yōu)化改良，并不能影響施工升降機(jī)其它產(chǎn)品性能，不能出現(xiàn)速度提升但運(yùn)行穩(wěn)定性降低或運(yùn)行安全性降低等問題。因此，利用變頻器將是施工升降機(jī)速度特性優(yōu)化的重要解決方案。與此同時，在對施工升降機(jī)進(jìn)行速度特性優(yōu)化改良時，可著重研發(fā)其他措施不斷提高施工升降機(jī)的額定載重量，保證施工升降機(jī)在額定載重量功能提升方面得到較大突破。

5結(jié)語

施工升降機(jī)作為建筑工程起重機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，與其他建筑施工機(jī)械年增長率較高并不相同，但卻在建筑工程施工市場有著巨大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)效益。因此，正確認(rèn)識現(xiàn)階段我國施工升降機(jī)應(yīng)用過程中存在的不足與問題，對比國產(chǎn)施工升降機(jī)與外國先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制造下的施工升降機(jī)，在掌握全面理論知識和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化改良我國施工升降機(jī)的各種性能參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上升級優(yōu)化產(chǎn)品，做出更具科技含量、更具市場競爭力的施工升降機(jī)將是保證我國施工升降機(jī)占據(jù)更大國際市場的基本途徑。

參考文獻(xiàn)

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[4] 王廈.基于改進(jìn)模糊理論的起重機(jī)防搖控制仿真分析[J].有色設(shè)備，2019（6）：30-33.

收稿日期：2021-03-02

作者簡介：趙劍鋒（1986—），男，廣西百色人，本科，工程師，研究方向：施工升降機(jī)發(fā)。

Discussion on Technical Status and Development Direction of Construction Elevator

ZHAO Jianfeng

（Guangxi Construction Machinery Manufacturing Co.， Ltd.， Nanning?? Guangxi? 530001）

Abstract： As an important lifting mechanical equipment for lifting materials or construction personnel in construction engineering materials， the important value of construction elevator in construction engineering cannot be ignored. On the basis of exploring the development status of construction elevators at home and abroad， this paper studies the main problems existing in the application process of construction elevators at home and abroad， discusses the standards of construction elevators at home and abroad， and compares the shortcomings existing in the formulation of technical standards of construction elevators at home and abroad， Finally， the intelligent development and green development direction of the future construction elevator are deeply explored in order to bring more reference and Enlightenment for the continuous improvement of the application level of construction elevator technology.

Key words： construction elevator; technical status; development direction