超高層外掛塔式起重機支撐體系優化與安裝施工技術

李世恒 李虎

摘要：結合昆明西山萬達廣場項目情況，介紹了外掛式動臂塔式起重機支撐體系受工程結構特點的影響，塔式起重機標準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“C型梁+疊合梁”的常規支撐體系進行了優化與改進，減小支撐體系的復雜程度，降低施工難度，同時采取了一系列保質、降危、增效的施工方法，提高施工效率和安裝精度，保證施工質量。

關鍵詞：超高層;外掛塔式起重機;支撐體系;施工技術

外掛式動臂塔機在超高層施工的垂直運輸中起著重要作用，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構設計越發多樣化，以致動臂塔機標準C型梁無法直接安裝與使用，增加了動臂塔機支撐體系結構的復雜性，加大了動臂塔機支撐體系的施工難度，如何確保非標準結構條件下動臂塔機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容。本文依托昆明西山萬達廣場項目，介紹了外掛動臂塔機受核心筒門洞影響，對塔機支撐體系進行了優化與改進。

一、工程概況

昆明萬達廣場項目為城市綜合體項目，包含大商業、超五星酒店、高端寫字樓、城市商業街及配套設施。項目分為東西兩個地塊，總建筑面積約713800m2.其中B地塊南、北側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，標準層層高4.1m，結構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個加強層，分別為10層、22層、34層、46層、58層，其中10層設腰桁架，22層、34層、46層、58層設伸臂桁架和腰桁架。核心筒內型鋼柱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、動臂塔機布置

通過對超高層核心筒結構形式、構件重量、平面位置、吊次等因素綜合考慮分析，確定超高層塔機數量、型號及平面布置：南超高層核心筒東側、西側各設置1臺ZSL1250動臂式塔機，核心筒南側設置1臺ZSL750動臂式塔機;北超高層核心筒東側、西側各設置1臺M760DX動臂式塔機，核心筒北側設置1臺M440D動臂式塔機。

三、施工重難點

核心筒+外框是其典型的結構形式，塔式起重機作為最主要的垂直運輸設備，制約著工程進度，直接影響工程經濟效益。大噸位外掛式塔式起重機通過1套外掛裝置將塔式起重機以外掛形式布置于核心筒外部，能有效克服內爬簡支式塔式起重機的主要問題，應用前景更加廣泛。由于外掛式塔式起重機結構自重大、運行時力學性能復雜，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附著節點處受力要求，影響工程垂直運輸效率。

四、塔式起重機支撐體系的優化與改進

（一）支撐體系的優化與改進

本工程外掛塔式起重機支撐體系受到工程結構特點的影響（核心筒門洞較大），支撐主梁間距為塔式起重機標準C型梁長度時，支撐主梁位于核心筒結構門洞口位置，支撐主梁無法與核心筒結構有效連接，為使支撐主梁與核心筒結構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標準C型梁的長度，塔式起重機標準C型梁無法安裝。通常情況下，塔式起重機標準C型梁無法安裝時，一般采用增加轉換梁的常規方式（C型梁+疊合梁）進行處理，支撐體系為支撐主梁+轉換支座+轉換梁+轉換支座+標準C型梁。由于“C型梁+疊合梁”的常規支撐體系梁疊合梁，連接構造復雜，受力轉換次數多，受力性能不好，用鋼量大，加工制作費用高，并且安裝、倒運困難，效率低下，施工周期長，針對性地將“C型梁+疊合梁”的常規支撐體系優化為“支撐主梁+轉換支座+改進C型梁”。

（二）支撐體系的優化設計

根據動臂塔機型號，確定爬升支撐體系計算荷載大小，同時按最不利情況考慮風荷載影響，即風荷載的作用方向從塔機背部指向塔機吊臂的方向。采用有限元軟件ANSYS將塔機及爬升支撐體系整體建模分析計算，根據塔機吊臂的轉動方向，選取具有代表性的8種工況分別計算塔機爬升支撐體系構件的應力、變形和支座反力，根據支撐體系的變形情況確定預拱度。取最不利的支座反力對預埋件進行設計計算，并對主體結構承載力計算驗算，確定爬升支撐體系構件的相關參數，最后根據計算確定的爬升支撐體系的相關參數繪制出爬升支撐體系設計圖紙。

五、外掛塔式起重機支撐體系的安裝

（一）預埋件的安裝

按照塔式起重機爬升支撐體系預埋件平面位置、尺寸大小、標高等設計要求，將預埋件深化設計在核心筒型鋼暗柱上，預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，預埋件亦安裝完畢。省掉了預埋件現場安裝、校正、焊接的時間，有利于保證焊接質量，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吊次，提高施工效率，保證安裝時支撐梁構件的臨時穩定性和安裝質量，降低因高空作業施工帶來的安全風險。

（三）安裝水平撐桿、連桿及C型梁

1.用塔式起重機將水平撐桿吊到安裝位置，調整水平撐桿位置及標高，使水平撐桿與支撐主梁采用銷軸連接，再調節水平撐桿自由端，使水平撐桿連接耳板與預埋件上標識的位置重合，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C型梁安裝在支撐主梁的連接支座上，至此塔式起重機支撐梁安裝完成。

六、結束語

外掛式動臂塔機在超高層施工的垂直運輸中起著重要作用，對于支撐主梁間距大于塔機標準C型梁的長度，塔機標準C型梁無法直接安裝與使用時，通常采用增加轉換梁的方式進行受力傳遞。該體系梁疊合梁、連接構造復雜、受力轉換次數多、受力性能不好。

參考文獻：

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