大型行走式塔机上楼面施工技术研究

郁政华，陈晓明

(上海市机械施工集团有限公司，上海 200072)

近年来，建筑钢结构业在国内发展迅速，大跨度钢结构朝着更大跨度超大空间发展，超高层钢结构朝着更高楼层更多高空空间拔升，异型钢结构朝着造型更独特，外观更新颖迈进。塔机作为起重机械中的一种类型，在不同结构施工中应用尤为广泛，其中行走式塔机更因为其可移动、覆盖范围大、因地制宜等特点，得到了充分的应用。

1 工程概况

上海中国博览会会展综合体项目毗邻虹桥交通枢纽西侧，总用地面积85.6万m2，地上建筑面积147万m2，地下建筑面积20万m2，钢结构总量近9万t。

该项目建筑造型为四叶草，外形秀美清丽，为国际大都市带来自然风光。其四叶草造型是世界性的幸运标志，且融入中国传统文化，宛如一块镶嵌在东海之滨的玉石。项目拥有40万m2的室内净展览面积和10万m2的室外展场，建成后，中国博览会会展综合体势必成为国际大都市中的绿色自然地标，也将成为世界最大的展览设施，如图1所示。

图1 上海中国博览会会展综合体整体效果图

该项目由13个单体组成，其中主场馆为A 1、B1、C 1、D1。本文重点介绍大型行走式塔机在D1展厅中的应用。

展厅D1为两个双层展厅组合的大空间结构,底层展厅为36m×27m柱网的大跨框架,二层展厅为54m跨的无柱空间。二层展厅屋盖结构采用多跨连续的大跨度空间管桁架结构,空间桁架为倒三角布置形式，桁架高度4m，如图2、图3、图4所示。

图2 D1馆结构平面图、立面图

2 施工方案

D1展厅双层楼面采用井字梁布置形式，框架梁间距27m×36m，主井梁间距9m×9m。针对双层展厅结构特点，钢屋盖施工采用1200tm行走式塔机上楼面吊装屋盖钢结构，跨内节间综合安装，如图5所示。

3 行走式塔机跨距的确定

根据楼面井字梁布置形式，确定塔机行走跨距为18m，调整原有行走机构12m×11m为18m×11m。确保塔机小车轮压分别作用于框架梁及主井字梁上。18m改造大梁须根据行走式起重塔机最不利工况，重新设计加工并复核整体行走机构的安全性，如图6所示。

图3 D1馆结构局部剖面图

图4 D1馆结构立面图

图5 D1馆总体施工塔机布置图

图6 改造后塔机行走机构示意图

1200tm行走式塔机在吊装时，吊臂与塔身平面主轴成58.6°角时为最不利吊装工况，此时单个轮压标准值最大值42.5t。

根据行走式塔机布置（图7)，分析在荷载组合下楼面结构的安全。

图7 1200tm行走式塔机工作区域

对楼面施加各种施工荷载后，通过软件得到最不利荷载组合下楼面梁的内力，包括截面剪力和截面弯矩，并根据GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》对梁截面进行了配筋校核，结论为塔机在楼面施工作业，结构安全可靠。

1）正截面强度校核结果表明，3种截面规格的楼面梁在施工荷载作用下产生的最大弯矩均小于各截面相应的弯矩极限承载力，满足正截面抗弯要求。

2）斜截面强度校核结果表明，3种截面规格的楼面梁在施工荷载作用下产生的最大剪力均小于各截面相应的剪力极限承载力，满足斜截面抗剪要求。

4 行走式塔机安装技术

行走式塔机安装须根据结构特点，因地制宜。采用1台160t汽车起重机上双层楼板进行塔机安装，汽车起重机自平台坡道开行至16m平台。汽车起重机定点位置须测量放线弹出，并采用明确标示。汽车起重机起重支腿作用在结构主梁上，支腿下铺设1m×6m路基箱扩散。汽车起重机自重为54t，有5个车轴，共10个车轮，各轴轴重10t。吊装施工时，汽车起重机支腿必须立于结构梁或结构柱之上，如图8所示。

图8 塔机安装立面工况图

塔机安装最不利工况为回转平台安装，回转平台自重16t。160t汽车起重机采用47.75m主臂，15m半径，起重能力19t>16t，满足吊装要求。

汽车起重机装拆塔机须验算汽车起重机行走状态下对结构的安全，并验算其吊装最不利工况下的结构安全。

汽车起重机自重54t，压铁重45t。最不利工况取吊臂方向恰与对角支腿连线方向一致，构件重30t，吊装半径为16m。

竖向荷载作用下各支腿压力

Na＝(540+450+300)/4＝323k N构件产生的弯矩M＝300×12＝3600k Nm对角支腿因弯矩作用产生的力偶作用

支腿最大压力Nmax＝Na+Nm＝599k N

汽车起重机吊装过程中，支撑腿立于大次梁之上，大次梁梁高2500mm，梁宽600mm，配置预应力钢筋。通过有限元分析软件建模计算，得到大、小次梁的内力情况。小次梁最大正弯矩为219k Nm，最大负弯矩为445k Nm，最大剪力为126k N；大次梁最大正弯矩为6961k Nm；最大负弯矩为10040k Nm。

小次梁、大次梁最大弯矩小于抗弯极限承载力，最大剪力小于抗剪极限承载力，汽车起重机在装拆塔机工况下，结构安全可靠。

5 小 结

大型行走式塔机上楼面施工技术研究，拓展了行走式塔机的应用范围，首次采用了大型汽车起重机直接上楼板进行塔机的装拆，为同类楼面上施工大跨度钢结构提供了一种新的思路。在上海中国博览会会展综合体项目中，根据双层展厅楼面框架梁布置，通过改造行走机构，首次实现了无支撑无加固下，重型行走机构行走于楼板进行屋盖桁架分段吊装。 O

[1] GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[3] GB 3811-2008，起重机设计规范[S].

[4] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].