高层建筑施工中内置垂直升降方式的优势分析

冯露超 李永卓

中国建筑第七工程局有限公司（450016）

0 前言

外挂式垂直升降机是当前高层建筑施工过程中最常应用的垂直升降机，在使用的过程中存在着一定的缺陷，如无法抵御外部天气的影响，存在倾覆的风险，容易影响建筑外立面美观。因此，越来越多的施工单位开始关注内置垂直升降机，从而达到缩短工期、节约施工成本的目的。

1 内置垂直升降机在我国的应用现状

外挂式垂直升降机在使用的过程中存在着一系列的问题，如在雨雪等复杂天气条件下，无法保证运输物料的状态稳定。在建筑外立面安装需要投入大量的成本，对外立面的美观产生影响，还容易导致垂直升降机所附着的外墙出现渗漏等。外挂式垂直升降机还可能存在倾覆风险，从而对施工现场的人员安全造成极大的影响。

面对外挂式垂直升降机在使用时的诸多问题，内置式施工升降机开始逐步应用在高层建筑施工中。但由于内置式施工升降机应用时间较短，在升降机的设计上仍然存在不足。如内置施工升降机的安全防护体系不够完善，对应的安全防护设备和管理流程一直没有形成统一的标准，升降机的安全逃生装置设置存在一定的缺陷。就当前我国市场上所使用的内置式升降机而言，其在型号设置上不够灵活，许多升降机和现场施工环境不匹配，无法应用于施工，急需设计标准化，以便不同尺寸的电梯井都通用[1]。

2 内置垂直升降机发展前景

我国在1973年首次成功研发出第一台国产齿式施工升降机，经过近50年的不断设计升级和创新，当前市面上所应用的垂直升降机类型不断丰富，可以满足不同高层建筑施工的各类要求。但就当前的施工升降机设计现状而言，大部分的施工升降机仍然使用机电机械传动的方式运行，机电机械传动的升降机不仅速度单一、缓慢，在启动和制动时的冲击较大，容易造成建材损坏，驱动功率也极高，并且在使用过程中难以避免地产生巨大噪声。因此，传统的机电机械式升降机不仅无法满足现代高层建筑施工的速度要求，也和当前我国政府所提倡的节能、绿色建筑需求相违背。

为了更好地满足现代高层建筑施工的各类新需求，曳引式（井道内专用）升降机逐步投入施工中。这类升降机的最主要优势在于升降速度快，可以60～150 m/min，起停过程中的波动冲击较小。内部设置的特点也使得内置垂直升降机不会对建筑的外立面造成破坏，在节约电能方面也有很大进步。在大型高层建筑施工的过程中，内置垂直升降机由于在建筑内部设置，无需在建筑外部占用施工土地，对外部施工的影响大大降低。除此之外，内置垂直升降机由于工作原理和正式的电梯更加接近，在施工完成后还可以改造为正式电梯，更好地节约了施工成本。内置垂直升降机的诸多优势使得其具备良好的发展前景[2]。

3 内置垂直升降机主要结构

图1 展示了内置垂直升降机的基本结构，其大致由曳引机、吊笼、对重装置、吊笼门、导轨、安全保护系统和控制系统等组成。

图1 内置垂直升降机效果图

曳引机是内置垂直升降机的核心部件，为升降机的上下运行提供动力支持。常用的曳引机类型包括蜗轮蜗杆减速器、星型齿轮减速器等。为了满足现代建筑施工的噪声控制要求，通常会采用蜗轮副作减速传动装置[3]。

吊笼是承载建筑施工的物料及工人的容器，主要由吊笼架和围壁两部分构成。为了方便不同建筑施工的要求，吊笼构建的尺寸可以调节，从而方便其在不同尺寸的井道中运行。为确保内置垂直升降机在运行的过程中内容物不会意外坠落，吊笼外还会设置吊笼门，由门机带动自动开合。

对重装置是实现内置垂直升降机自动升降的必要装置，其基于杠杆原理，利用对重导靴在对重轨道上滑行，和吊笼内的重量形成平衡，进而实现吊笼上下运行。

导轨在内置垂直升降机中需要设置两根，分别支持吊笼和对重装置。导轨设置完成后，吊笼和对重装置就会在设置好的轨道上运行，因此导轨安装是否合格将会直接关系到内置垂直升降机运行的效果。和正式电梯一样，内置垂直升降机也需要配置安全保护系统，用于在紧急情况下制动升降机。在实际运行的过程中，安全保护系统中的限速器装置会在吊笼运行速度超过限制速度时夹住安全钳连动绳，从而让吊笼避免坠落。吊笼如果发生坠落状况时，安全保护系统内的缓冲器装置还能够提供双重保险，在吊笼猛烈撞击井到底部时提供缓冲。除此之外，安全保护系统还包含顶安全窗等部件，从而方便使用升降机的施工人员在遇到紧急情况时可以脱困。

控制系统则承载着整个内置垂直升降机的控制工作，使用计算机系统和对应的操作软件，由专人进行控制后即可实现内置垂直升降机的运行[4]。

4 内置垂直升降机使用优势

4.1 改善施工环境

内置垂直升降机使用的最大优势就在于可以极大地改善施工环境，室内作业环境要显著优于露天料台，可以极大地提升施工人员的施工效率，在遭遇雨雪等恶劣天气时也可以保证施工人员不受影响，运输物料也不会遭到损坏。由于高层建筑内部可以设置多个内置垂直升降机，故施工人员可以更为迅捷地进行行动，进而就有利于加快施工人员的传输速度，缩短工期。内置垂直升降机在运行时由于转移到了室内，可以极大地减轻建筑噪声和减少建筑扬尘，这对于城市内部的高层建筑建设意义重大，可以最大限度地减少施工对于周边人们生活的影响[5]。

4.2 创新传统工艺

传统的外挂式垂直升降机在配置时需要在建筑的外立面上预留施工洞，等到施工完成进行拆卸时再对其进行填补，这样的配置方式将直接导致外立面墙体美观受到影响。在南方地区设置外挂式垂直升降机时预留的施工洞容易造成墙体渗水，北方则容易出现挂霜现象，从而对施工质量造成影响。在最终完工拆除后，再对预留施工洞进行填补、粉刷，必然会和之前的外立面装饰产生差距，从而造成建筑外观美观度受到影响。内置式垂直升降机则不需要预留这些施工孔洞，从而避免了上述问题，而且不需要搭建料台，从而省去外部脚手架等施工成本。

4.3 增强施工安全性

传统的外挂式垂直升降机着力点位于建筑外立面，仅有单一一侧的力量支持，故比较容易出现垂直升降机倾覆问题，进而造成施工安全事故。内置垂直升降机设置在正式电梯所预留的电梯井道内，其运行原理也和正式电梯基本一致。相比较于外挂式垂直升降机，内置垂直升降机安全系数要更高。除此之外，因为内置垂直升降机是使用正式电梯的井道建设的，因此就有充分的空间配置安全防护系统，包括限速器装置和缓冲器装置等，可以在发生意外时及时进行保护，有效控制施工安全问题的产生[6]。

5 结语

内置垂直升降是高层建筑建设过程中的必要设备之一。而传统的外挂式垂直升降机已经逐步暴露出影响建筑外立面美观、不够绿色环保、安全性不足等一系列问题。内置垂直升降机不仅可以有效控制施工扬尘、噪声问题，其运行速度和运行安全性也均优于外挂式垂直升降机，并且可以对原本的升降机配件进行替换，将其作为正式电梯使用，故内置垂直升降机将会成为未来高层建筑施工的垂直升降选择的主流。