OF/23B塔式起重機高空解體方法

劉慶紅 中鐵二十三局集團第二工程有限公司

OF/23B塔式起重機高空解體方法

劉慶紅 中鐵二十三局集團第二工程有限公司

論述北京第五勘察設計院8號住宅樓工程施工選用OF/23B型固定式塔式起重機高空解體拆除的方法。

塔式起重機；屋面吊；高空解體

北京第五勘察設計院8號住宅樓工程是我公司二十一世紀初以來，建設規模較大的一座高層建筑工程，建設面積11000m2，建設高度57m，共計19層。工程施工中選用OF/23B型固定式自升塔式起重機，承擔垂直運輸和設備吊裝工作。該塔機起重臂長度50m，塔身總高度78m，中間放置兩道附著架。

圖1 塔機位置圖

一、拆除方案的確定

OF/23B塔機高空解體拆除，在我們公司還是第一次，專業技術不熟悉，缺乏實踐經驗，為了短時間安全拆除塔機，保證下一步工序（門衛室）按期施工，我們進行了全面的技術論證并結合塔機現狀和施工條件，設計了屋面吊安裝在屋面上，利用其活動吊臂和自身輔助功能，在高空解體OF/23B塔機。

其拆除程序為：

利用屋面吊拆除塔機第五、六節起重臂→拆除第一、二、三、四平衡重塊→拆除第三、四節起重臂→拆除第五平衡重塊→拆除第一、二節起重臂→拆除卷揚機、配電箱→拆除平衡臂→拆除塔身標準節→拆除塔帽→拆除回轉機構→拆除套架→拆除基礎節。

這種拆除方案，盡管高空作業量多些，但吊裝機械輕便靈活，平穩可靠，塔身自降重量減輕，勞動強度降低，加上工人技術熟練，勞動效率提高，可以大大縮短工期，工程費僅用6萬余元。

二、屋面吊設計構造簡介

用于塔機拆除的屋面吊是自制的起重設備，其構造為在型鋼基座上安裝鋼管人字拔桿，鋼格構吊臂，回轉裝置和雙筒卷揚機，通過8條纜風繩鎖錨固在屋面上。整臺機械的零部件均用螺栓或銷軸連接，拆裝非常方便。見圖2。

圖2 屋面吊構造圖

屋面吊的工作原理：人字拔桿及活動吊臂為主要承重結構，卷揚機的兩個卷筒分別通過滑輪組吊物或變幅，立式卷揚機由交叉的鋼絲繩帶動轉盤促使吊臂回轉。經風繩固定在屋面結構上，保持機械的平衡。

屋面吊的機械性能：起重高度隨建筑物高度決定。回轉半徑3～8m，最大起重量10t。

三、屋面結構承載力核算

（一）OF/23B塔式起重機主要部件重量

從塔機說明書中查得：

?

（二）屋面吊支座反力計算

屋面吊人字拔桿高度H=6.0m，兩根為φ168×10厚壁鋼管，立軸為φ130×16特厚鋼管，兩根斜支撐為φ120×10厚壁鋼管，活動吊臂為鋼格構架，長度L=16.0m，工作幅度Q=60°，機座平面尺寸為4.0×3.0m，前邊梁為兩根20#槽鋼，其他三個邊梁及中撐為12#槽鋼，兩臺卷揚機及配電箱也安裝在機座上，纜風繩8根φ 22鋼絲繩，與地面夾角α=30，變幅繩φ 15.5.鋼絲繩穿4-5滑輪組，起重繩φ15.5鋼絲繩穿4-5滑輪組。

圖3 屋面吊設計圖

1、屋面吊幾何尺寸計算

吊架及卷揚機重G2=2.5t

3、起重繩拉力計算

圖4 滑輪組

4、作用在吊臂下端的軸向壓力N

(1)變幅滑輪組對吊架的壓力N3

變幅繞出繩的拉力與起重繞出繩拉力不同時考慮。

（3）吊架自重產生的壓力N5

當屋面吊起重作業時，重心前移，考慮最不利的情況下整個吊架的壓力都傳給前面的兩個支座。故

6、作用在吊架前支座上的垂直壓力

7、分配在吊架前支座每個支點上的壓力

（三）XL6-18屋面梁承載力計算

利用屋面吊拆除OF/23B塔機的塔帽、回轉、套架等大部件時，屋面吊兩個前支座，安置在KJ19和XL6-18屋面梁上，距女兒墻1.5m。XL6-18梁的斷面小于KJ19梁，可以只核算XL6-18梁的承載能力。

1、荷載計算

（1）屋面荷載：

水泥砂漿找平層1900×0.06=114.0Kg/m2

水泥珍珠巖保溫層250×0.15=37.5Kg/m2

爐渣找坡層800×0.15=120.0 Kg/m2

卷材防水層 0.5 Kg/m2

施工荷載 100.0 Kg/m2

計 372.0 Kg/m2

（2）結構自重：

樓板自重 2500 ×0.1=250.0 Kg/m2

樓板抹灰層 1600×0.02=32.0 Kg/m2

梁自重2500×0.25×0.4=250.0 Kg/m2

梁抹灰層1600×0.8×0.02=25.6 Kg/m2

（3）化為線荷載

（4）屋面吊支座反力化為線荷載

屋面吊安裝時，在支座下面沿梁長度方向鋪設1根枕木，將上部傳來的集中載荷載轉化為均勻載荷加到XL6-18屋面梁的半跨上。

2、彎矩計算

（1）原設計荷載產生的彎矩

（2）吊架支座荷載產生的彎矩

（3）最大彎矩疊加（近似）

3、XL6-18梁承載能力核算

已知梁截面尺寸，寬度b=25cm，高度h=50cm，樓板厚度hf′=10cm，鋼筋混凝土等級C35，鋼筋Ⅱ級，實配4-φ18，作用在梁上的最大彎矩

查表：C35鋼筋混凝土計算強度fcm=190 Kg/cm2

Ⅱ級鋼計算強度 fy=3100 Kg/cm2

計算：梁的有效高度：h0=h-as=50-3.5=46.5cm

受力鋼筋面積：As=2.545×4=10.18 cm2

翼緣計算寬度：按翼緣高度考慮

（2）核算配筋面積

受力面計算高度：

四、結構安全保證措施

1、屋面基層結構 軸鋼筋混凝土梁間距為3600mm，其中KJ19截面為300×650，XL6-18 截面為250×500，板厚為100，而屋面吊機座兩個前支點間距為4000mm，因此屋面吊安裝時，兩個前支點必須分別支撐在KJ19和XL6-18梁上，并距軸女兒墻1.5m。

圖5 屋面吊安裝圖

2、相比之下，XL6-18梁截面較小，承載力較低，屋面吊底腳傳來的集中荷載，必須變換為均布荷載作用在該梁上，為此屋面吊安裝時，應按梁跨度方向，并排鋪設兩根枕木，枕木底面滿鋪砂漿，使之與樓板密貼。

3、經過核算XL6-18梁承載力安全儲備只有1.07，為確保安全起見，擬將XL6-18梁上的荷載傳給下層樓板梁一部分，故在屋面XL6-18梁底面下，居跨中彎矩最大處及兩側，共加3根截面不小于120×120的木柱支撐。

4、當拆除塔機大部件時，應將重物直接落到地面上，不得在層面上存放，以免增加臨時荷載。

5、屋面作業時，吊卸的重物，地面上應設人牽引，避免沖撞建筑物。

五、采用屋面吊拆除塔機方法

（一）第三、四、五、六節起重臂拆除

該塔機起重臂共有六節組成，第一～四節，每節長10m，第五、六節長5m，共分兩次拆除，第一次拆除三～六節，第二次拆除一、二節。

1、將塔機起重臂回轉到屋面上空，沿起重臂下弦桿兩側鋪設通長人行通道及欄桿。

2、摘掉起重吊鉤，起重鋼絲繩收回卷揚機，將變幅跑車退到起重臂根部，牽引鋼絲繩解開，收回卷揚機。

3、采用兩副φ24鋼絲繩套及兩個15t手拉葫蘆，前繩套綁扎在第三節起重臂頭部，后繩套綁扎在塔帽頂端，拉緊，摘掉起重臂第二道拉桿。如圖7。

圖7 臨時拉索設置

4、在拆除節的后一節起重臂的末端，用φ100的小圓木綁扎一個人字滑輪架，背后加設兩根斜支撐，頂端懸掛雙聯滑輪。

5、用一根φ15.5鋼絲繩套穿過雙聯滑輪，前繩頭綁扎在拆卸節起重臂的前端，后繩頭用5t吊鏈滑車固定在后節的始端，拉緊。

6、將主卷揚起重鋼絲繩穿過雙聯滑輪，繩頭綁扎在拆除節起重臂的始端，拉緊。

7、退出拆除節始端下弦桿的連接鋼銷，換上兩根較細的銷軸；退出上弦桿連接鋼銷；拆除人行通道及欄桿。

8、放松手拉葫蘆，使拆除節起重臂慢慢下垂。

9、摘掉鋼絲繩套，退出臨時細銷軸，起重鋼絲繩受力。

10、回轉起重臂前端出墻外，放松起重鋼絲繩，起重臂節落地，收回鋼絲繩。

拆除方法及過程見圖8。

圖8 起重臂拆除方法

以此類推，依次拆除各節起重臂，但在拆除第三節時，應先摘掉兩根臨時拉索繩。

（二）平衡重拆除

該機平衡垂系5塊鋼筋混凝土塊，其中G14塊，重3.1t，G21塊，重3.7t，共分兩次拆除，第一次拆除4塊，第二次拆除1塊。

1、將塔機平衡臂回轉到屋面上方，屋面吊回轉半徑范圍內。

2、回轉屋面吊臂，使屋面吊起重吊鉤對正欲拆除的平衡垂塊。

3、平衡垂塊穿繩套，掛鉤。

4、開動屋面吊，使吊鉤受力，退出配重塊的懸掛鋼銷。

5、屋面吊繼續起鉤，將配重塊提出配重架。

6、回轉塔機平衡臂，離開屋面吊作業空間。

7、回轉屋面吊臂，使配重塊移出墻外。

8、屋面吊落鉤將平衡垂塊降落到地面。

（三）第一、二節起重臂拆除

第一、二兩節起重臂連接在一起，利用屋面吊一次拆除。

1、拆除起重臂上兩根臨時拉索及手拉葫蘆。

2、利用2根φ15.5鋼絲繩套，繞過塔帽頂端的定滑輪，前繩頭綁扎在起重臂拉桿的后端，后繩頭掛上5t手拉葫蘆，再用一根繩套掛在平衡臂后部的滑輪軸上，拉緊繩套。

3、利用屋面吊鉤，穿雙繩套，將起重臂吊起，使起重臂拉桿卸荷放松，退出拉桿連接銷軸。

4、放松手拉葫蘆，將兩道拉桿放下，落在起重臂的托架上。

5、摘下鋼絲繩套及手拉葫蘆。

6、拆除起重臂根部的變幅限位器，退出起重臂連接銷軸。

7、屋面吊起鉤、轉臂、落鉤，將起重臂降至地面。

拆除方法見圖9。

圖9 拆除方法

（四）主卷揚拆除

主卷揚包括卷揚機及配電箱。

1、將塔機平衡臂回轉到平行外墻面的位置，并在屋面吊回轉半徑范圍內。

2、切斷卷揚機電源，撤掉電源線，分離配電箱。

3、拆除作業平臺的一側護欄，退出主卷揚機固定鋼銷。

4、利用兩根φ11.5鋼絲繩套，穿掛在卷揚機底盤上，將屋面吊鉤回轉到卷揚機上方掛鉤。

5、起鉤、轉臂，將卷揚機從平衡臂一側拉索下吊起。

6、手搖塔機回轉機構，將平衡臂移出屋面吊回轉半徑范圍。

7、屋面吊變幅、落鉤，將卷揚機降到地面。

(五)平衡臂拆除

1、手搖塔機回轉機構平衡臂，回轉到平行外墻面的位置。

2、將屋面吊鉤回轉到平衡臂上方。

3、用兩根鋼絲繩套，穿掛在平衡臂的是個吊耳上，掛鉤。

4、屋面吊起鉤受力，拆除平衡索及鋼銷，退出平衡臂連接鋼銷。

5、繼續起吊、轉臂、落鉤，將平衡臂降落到地面。

將屋面吊旋轉90°，面對塔身方向，安裝在位置Ⅱ上，人字拔桿垂直軸，兩個前支點分別支撐在KJ19及XL6-18梁上，支座應按計算要求鋪墊，纜風繩倒換方向，屋面結構按要求支撐。屋面吊安裝及結構支撐見附圖，圖5，圖6。用于拆除塔身、塔帽、回轉、套架、基礎節。

（六）塔身標準節拆除

1、將屋面吊的吊鉤懸掛固定繩套，回轉到塔身套架外側的懸臂架上方。

2、退出標準節上端的連接鋼銷和下端的連接鋼銷。

3、油壓缸給油，套架起升。

4、將扁擔梁推進套架，給標準節掛上吊環。

5、繼續油壓，標準節隨回套架起升，使下端脫離連接板。

6、沿懸臂架推出扁擔梁，使標準節移出套架。

7、屋面吊掛鉤、轉桿，使標準節隨懸臂梁，從懸臂梁內抽出。

8、落鉤將標準節降落到地面。

9、標準節摘鉤后，將扁擔梁吊起，送回懸臂架內。

10、扣緊油壓裝置上支撐架，拔開下支撐架，油壓缸給油，活塞伸出，推動下支撐架下降，再扣緊油壓裝置下支撐架，拔開上支撐架。油壓缸回油，活塞收回，帶動套架降落。再經過一個往復，使套架降落到預定位置。扣緊上、下支撐架，拆除下一個標準節。如此循環，拆除全部標準節。

（七）塔帽拆除

1、先將駕駛室的安裝連接螺栓解開，用屋面吊摘下，放到地面上。

2、退出塔帽底腳的連接銷軸及錨栓，解開爬梯。

3、在塔帽頂端穿繩套、掛鉤、起吊、轉臂、落鉤，將塔帽落到地面，拆除作業平臺及欄桿。

（八）回轉機構拆除

1、退出下面四腳的連接銷軸。

2、穿雙繩套四點起吊。

3、掛鉤、起吊、轉臂、落鉤，將回轉裝置放到地面。

（九）套架拆除

1、拆除油泵、油管路及電線路。

2、拆除作業平臺及其欄桿。

3、在套架頂端穿雙繩套、掛鉤、起吊，吊鉤受力。

4、將油壓裝置上支撐拔開，起鉤、套架提升一半。

5、檢查油壓裝置上下支撐，并全部拔開，繼續起鉤提升，將套架從塔身基礎節上端抽出。

6、轉桿、落鉤，將套架放到地面上。

7、倒鉤將套架放倒，拆卸油壓裝置。

（十）基礎節拆除

1、退出底腳連接銷軸。

2、在基礎節上端穿掛雙繩套，掛鉤、起吊、轉臂、落鉤，將基礎節放到地面上。

3、倒鉤將基礎節放倒。

六、利用屋面吊拆除效果及前景展望

此次利用屋面吊高空拆除OF/23B塔式起重機解決了障礙情況下解體塔機的實際問題，屋面吊解體塔機科學合理，組織嚴密，配合協調，而且費用低，工程進展非常順利。整個施工過程僅用9天，其中設備安裝1.5天，設備拆除1.5天，純拆除塔機時間6天，沒有發生任何人身設備事故，建筑物各個部位保持完好無損，確保下一步工程提前開工，提高整體工程工作效率，具有障礙情況下空中解體塔機的推廣價值。

[1] 機械設計手冊第五版.化學工藝出版社

[2]OF/23B塔式起重機說明書

[3] 混凝土結構.武漢工業大學出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.089