超高層外掛塔式起重機(jī)支撐體系優(yōu)化與安裝施工技術(shù)

李世恒 李虎

摘要：結(jié)合昆明西山萬達(dá)廣場項(xiàng)目情況，介紹了外掛式動臂塔式起重機(jī)支撐體系受工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響，塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁無法直接安裝與使用的情況下，對外掛動臂塔式起重機(jī)“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，減小支撐體系的復(fù)雜程度，降低施工難度，同時采取了一系列保質(zhì)、降危、增效的施工方法，提高施工效率和安裝精度，保證施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：超高層;外掛塔式起重機(jī);支撐體系;施工技術(shù)

外掛式動臂塔機(jī)在超高層施工的垂直運(yùn)輸中起著重要作用，其支撐體系的高精度、高效率安裝是施工得以順利開展的保證。特別是超高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越發(fā)多樣化，以致動臂塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁無法直接安裝與使用，增加了動臂塔機(jī)支撐體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，加大了動臂塔機(jī)支撐體系的施工難度，如何確保非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)條件下動臂塔機(jī)支撐體系的順利安裝和安全使用是超高層建筑施工的重要內(nèi)容。本文依托昆明西山萬達(dá)廣場項(xiàng)目，介紹了外掛動臂塔機(jī)受核心筒門洞影響，對塔機(jī)支撐體系進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)。

一、工程概況

昆明萬達(dá)廣場項(xiàng)目為城市綜合體項(xiàng)目，包含大商業(yè)、超五星酒店、高端寫字樓、城市商業(yè)街及配套設(shè)施。項(xiàng)目分為東西兩個地塊，總建筑面積約713800m2.其中B地塊南、北側(cè)各有一幢超高層甲級寫字樓。南、北超高層寫字樓地下室3層，地上66/67層，建筑高316m，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.1m，結(jié)構(gòu)形式為型鋼鋼筋混凝土核心筒+鋼管混凝土柱鋼梁框架，共有5個加強(qiáng)層，分別為10層、22層、34層、46層、58層，其中10層設(shè)腰桁架，22層、34層、46層、58層設(shè)伸臂桁架和腰桁架。核心筒內(nèi)型鋼柱62根，鑄鋼件最大重量53t，外框圓管柱共16根，最大直徑2.4m，樓板為鋼筋混凝土壓型鋼板組合樓板。

二、動臂塔機(jī)布置

通過對超高層核心筒結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重量、平面位置、吊次等因素綜合考慮分析，確定超高層塔機(jī)數(shù)量、型號及平面布置：南超高層核心筒東側(cè)、西側(cè)各設(shè)置1臺ZSL1250動臂式塔機(jī)，核心筒南側(cè)設(shè)置1臺ZSL750動臂式塔機(jī);北超高層核心筒東側(cè)、西側(cè)各設(shè)置1臺M760DX動臂式塔機(jī)，核心筒北側(cè)設(shè)置1臺M440D動臂式塔機(jī)。

三、施工重難點(diǎn)

核心筒+外框是其典型的結(jié)構(gòu)形式，塔式起重機(jī)作為最主要的垂直運(yùn)輸設(shè)備，制約著工程進(jìn)度，直接影響工程經(jīng)濟(jì)效益。大噸位外掛式塔式起重機(jī)通過1套外掛裝置將塔式起重機(jī)以外掛形式布置于核心筒外部，能有效克服內(nèi)爬簡支式塔式起重機(jī)的主要問題，應(yīng)用前景更加廣泛。由于外掛式塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)自重大、運(yùn)行時力學(xué)性能復(fù)雜，隨著建筑高度增加剪力墻厚度變薄，不能滿足大噸位外掛式塔式起重機(jī)附著節(jié)點(diǎn)處受力要求，影響工程垂直運(yùn)輸效率。

四、塔式起重機(jī)支撐體系的優(yōu)化與改進(jìn)

（一）支撐體系的優(yōu)化與改進(jìn)

本工程外掛塔式起重機(jī)支撐體系受到工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響（核心筒門洞較大），支撐主梁間距為塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁長度時，支撐主梁位于核心筒結(jié)構(gòu)門洞口位置，支撐主梁無法與核心筒結(jié)構(gòu)有效連接，為使支撐主梁與核心筒結(jié)構(gòu)有效連接需增大支撐主梁間距，以致支撐主梁間距大于塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁的長度，塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁無法安裝。通常情況下，塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁無法安裝時，一般采用增加轉(zhuǎn)換梁的常規(guī)方式（C型梁+疊合梁）進(jìn)行處理，支撐體系為支撐主梁+轉(zhuǎn)換支座+轉(zhuǎn)換梁+轉(zhuǎn)換支座+標(biāo)準(zhǔn)C型梁。由于“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系梁疊合梁，連接構(gòu)造復(fù)雜，受力轉(zhuǎn)換次數(shù)多，受力性能不好，用鋼量大，加工制作費(fèi)用高，并且安裝、倒運(yùn)困難，效率低下，施工周期長，針對性地將“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系優(yōu)化為“支撐主梁+轉(zhuǎn)換支座+改進(jìn)C型梁”。

（二）支撐體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)動臂塔機(jī)型號，確定爬升支撐體系計(jì)算荷載大小，同時按最不利情況考慮風(fēng)荷載影響，即風(fēng)荷載的作用方向從塔機(jī)背部指向塔機(jī)吊臂的方向。采用有限元軟件ANSYS將塔機(jī)及爬升支撐體系整體建模分析計(jì)算，根據(jù)塔機(jī)吊臂的轉(zhuǎn)動方向，選取具有代表性的8種工況分別計(jì)算塔機(jī)爬升支撐體系構(gòu)件的應(yīng)力、變形和支座反力，根據(jù)支撐體系的變形情況確定預(yù)拱度。取最不利的支座反力對預(yù)埋件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并對主體結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算驗(yàn)算，確定爬升支撐體系構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)，最后根據(jù)計(jì)算確定的爬升支撐體系的相關(guān)參數(shù)繪制出爬升支撐體系設(shè)計(jì)圖紙。

五、外掛塔式起重機(jī)支撐體系的安裝

（一）預(yù)埋件的安裝

按照塔式起重機(jī)爬升支撐體系預(yù)埋件平面位置、尺寸大小、標(biāo)高等設(shè)計(jì)要求，將預(yù)埋件深化設(shè)計(jì)在核心筒型鋼暗柱上，預(yù)埋件在工廠與核心筒型鋼暗柱焊接加工成整體，型鋼暗柱安裝完畢，預(yù)埋件亦安裝完畢。省掉了預(yù)埋件現(xiàn)場安裝、校正、焊接的時間，有利于保證焊接質(zhì)量，提高安裝精度。

（二）組合單元體的拼裝

在地面上將支撐主梁及其連接耳板和銷軸、垂直撐桿及其連接耳板和銷軸拼裝成整體，再將垂直撐桿的自由端采用5t手動葫蘆及鋼絲繩懸掛于支撐主梁下方，形成2個吊裝組合體。組合吊裝方法減少了塔機(jī)吊次，提高施工效率，保證安裝時支撐梁構(gòu)件的臨時穩(wěn)定性和安裝質(zhì)量，降低因高空作業(yè)施工帶來的安全風(fēng)險。

（三）安裝水平撐桿、連桿及C型梁

1.用塔式起重機(jī)將水平撐桿吊到安裝位置，調(diào)整水平撐桿位置及標(biāo)高，使水平撐桿與支撐主梁采用銷軸連接，再調(diào)節(jié)水平撐桿自由端，使水平撐桿連接耳板與預(yù)埋件上標(biāo)識的位置重合，焊接連接耳板。

2.水平撐桿安裝完畢后，安裝支撐主梁之間的連桿，使兩道支撐主梁形成整體。

3.最后將塔式起重機(jī)C型梁安裝在支撐主梁的連接支座上，至此塔式起重機(jī)支撐梁安裝完成。

六、結(jié)束語

外掛式動臂塔機(jī)在超高層施工的垂直運(yùn)輸中起著重要作用，對于支撐主梁間距大于塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁的長度，塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)C型梁無法直接安裝與使用時，通常采用增加轉(zhuǎn)換梁的方式進(jìn)行受力傳遞。該體系梁疊合梁、連接構(gòu)造復(fù)雜、受力轉(zhuǎn)換次數(shù)多、受力性能不好。

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