动臂式内爬塔吊在超高层建筑施工中的应用

陈岳明，张 谱，王 伟，单建波，邢国然

CHEN Yueming1，ZHANG Pu2，WANG Wei3，SHAN Jianbo3，XING Guoran3

(1.浙江中和建筑设计有限公司，浙江 绍兴312000;2.招商局地产控股股份有限公司，浙江 杭州310012;3.浙江中成建工集团有限公司，浙江 绍兴312000)

1 工程概况

帝豪·阳光国际工程位于连云港市国展路以南，海滨大道以西，项目总用地面积61200 m2，其中建设用地面积50669 m2。主楼地下2 层，地上60 层，建筑高度203.2 m，为全现浇钢筋混凝土框架-核心筒体结构，主楼外框架采用钢骨混凝土柱，核心筒用钢筋混凝土，其中劲性柱中的钢结构总量约1. 2万t。

2 塔吊布置和选型

2.1 塔吊平面布置

塔吊的平面布置应尽量覆盖建筑物和作业现场，塔吊定位时应能保证施工的全部作业面处于塔吊的覆盖面和供应范围之内。型钢构件卸车考虑到塔吊覆盖车道，堆场选择需要满足堆场内构件满足塔吊起重能力，避免造成利用其他起重设备进行构件二次转运。

主楼主体是框架-核心筒结构，塔吊在满足平面布置要求的同时还需要考虑塔吊安装布置对结构本身的影响。塔吊在施工过程中会产生很多不利荷载，为避免不利因素对结构的影响，造成不必要的局部加固以及多余的施工过程，把塔吊布置在核心筒内，塔吊平面布置见图1。

2.2 塔吊的选型

市场上能够满足施工要求的塔吊型号繁多，在塔吊选型时应从塔吊的性能、工效、费用以及实用性方面综合考虑。通过对同等参数条件下的几个厂家的型号进行比较，最终确定主楼施工采用1 台型号为JCD260 动臂式内爬塔吊。

2.2.1 考虑最大构件的吊装能力

工程施工过程中单个构件起重量最大的是劲性柱中的型钢，对劲性柱中型钢(十字型和H 型)分段制作安装，主体核心筒地下2 层至地上2 层采取一层一节柱，3～33 层采取两层一节柱，34～60层采取三层一节柱。经计算单个型钢构件为重量5.8 t，最长吊装段长度为10.2 m，考虑其他吊具、吊绳等按最大构件6.0 t 设计。JCD260 塔吊起吊点距塔心在作业半径40 m 内(覆盖所有钢柱平面位置16～36 m)，按40 m 的起重力矩计算其吊装能力为6.22 t，能满足构件从最远起吊点到安装作业点的吊装要求。

图1 塔吊平面布置

2.2.2 考虑空间作业要求

空间作业参数是对塔吊工作幅度、自由高度、起重量等参数作工况分析［1］。工作幅度即塔吊的作业半径，塔吊最远吊点至回转中心距离应满足施工平面需要。塔吊自由高度要超过建筑物总高度和构件、吊索及安全操作高度之和，同时应满足塔吊超越障碍物的高度需要。工作幅度应覆盖所有劲性柱，满足施工平面的需要。塔吊的自由高度必须保证爬模架体高度和型钢的吊装高度，起重量则是分段后型钢构件加上吊具和吊绳等的全部重量。

2.2.3 各专业塔吊合理分配

地下结构施工阶段，塔吊以土建结构为主，钢结构配合土建作业;地上安装爬模施工后，塔吊除了吊运少量钢筋模板等材料外，以满足钢结构安装为主;根据施工进度计划对塔吊的吊装工效进行分析后，再对塔吊的使用时间进行科学分配，以保证塔吊均衡使用。

3 塔吊的施工要点

3.1 爬升框架的施工

3.1.1 塔身加强节的确定

工程所用塔吊选用1 个长1.5 m 专用加强节(第1 节)、2 个长3 m 标准塔身加强节(约束爬升框架位置)、多个长3 m 普通标准节(根据塔吊独立高度确定)，考虑塔吊需同步爬升，第6 节也设置加强节，以约束爬升框架位置。

3.1.2 爬升框架的施工要点

(1)核心筒内既有的电梯井道宽度不能满足塔吊爬升框架的安装要求，再综合爬升框架施工对结构影响以及施工便利等方面的因素，最终把③—④轴与 — 轴的卫生间作为内爬升通道，见图2。卫生间的梁板结构构件在塔吊爬升后进行二次浇筑处理，钢筋预留按相应锚固长度处理。

图2 爬升框在核心筒内平面位置

(2)塔吊承重体系形式采用抬轿式，即选用两根截面尺寸b×h=350 mm×550 mm，厚度t=25 mm的Q345 钢板焊接制作成的箱形钢梁作为承重梁，承重钢梁搁置在筒体剪力墙和电梯井剪力墙之间。塔吊的塔身加强节固定爬升框架，爬升框架再搁置固定在承重钢梁上，见图3。

图3 箱型梁立面图

(3)箱型两端搁置剪力墙墙体厚度不同，故墙体预留洞口以及预埋件的设置也不尽相同。预埋件采用Q345 钢板和C32 螺纹钢焊接而成的构件，螺纹钢锚固长度为600 mm，并设置长度为100 mm 的弯钩，预埋件与承重钢梁通过焊缝连接，见图4。预留洞口强度待混凝土强度达到设计要求方能进行爬升框架的安装施工，待塔吊内爬升拆除爬升框后再对预留洞口进行封堵补强。

(4)爬升框架与承重梁是通过螺栓连接固定，这样不仅能满足施工强度要求，还能便于塔吊内爬时爬升框架安装拆卸的灵活运用以及螺栓材料的周转使用。

图4 爬升框架预留洞口预埋件的布置

3.2 塔吊内爬对结构的影响

塔吊在内爬过程中要考虑对核心筒结构的影响，并对核心筒结构采取相应的措施。

3.2.1 塔吊内爬对结构承载力影响分析

塔吊荷载的传力路径为:塔身标准节→顶升框架→附着框架→预埋件→建筑主体核心筒结构。塔吊对核心筒结构的影响主要考虑承重梁对核心筒剪力墙、暗柱的局部承压。

参阅塔吊说明书，水平力取较大值，即F1=317 kN进行计算，自重F3=810 kN。计算简图见图5。

图5 计算简图

解得支座反力:R1= R2= 202.5 kN

局部承压验算(洞A):1.35βcβlfcAln［3］= 1.35 ×1.0 ×1.0 ×19.1 × (250 ×700)=4512.375kN ＞202.5 kN。

通过对洞口A 支座处的局部承压计算表明，C40 混凝土局部受压承载力远远大于塔吊内爬对结构的荷载，满足施工要求。

3.2.2 剪力墙新开洞口补强措施

在核心筒剪力墙新开洞口之后，对洞口边缘进行补强处理，补强措施见图6。暗柱的钢筋预留长度按锚固长度预留，待塔吊爬升之后再补充绑扎钢筋，并用相应强度混凝土浇筑封堵。另外在每个洞口上下设置纵筋4B20 补强暗梁，锚固长度参照相应规范。

图6 核心筒剪力墙洞修改前后设计对比

3.3 塔吊内爬升工况

塔吊爬升主要通过布置在顶升专用标准节的内顶升装置与上下两道附着框之间爬升梯的相对运动来实现，故两道钢梁之间的高度即是塔吊的内爬升高度。地下室到2 层面的层高与标准层不同(表1)，塔吊的首次爬升到2 层面，爬升高度为12 m;其余每次爬升高度均为13.2 m，即核心筒每施工完4层塔吊爬升一次，总共爬升15 次不设16 次钢梁，见图7。钢梁配置三套，材料可随楼层升高周转重复使用。

表1 钢梁布置情况

图7 塔吊的爬升

塔吊内爬流程:将塔吊调至平衡状态，采用第2个爬升框架与第1 个爬升框架将塔吊垂直度进行复核。第3 个爬升框架与塔身加固(确保垂直度及爬升四周约束)，松开第1 个爬升框架(第1 次爬升时可视塔吊基础为第1 个爬升框架)，第2 个爬升框架位置进行油缸顶升，加强节从第2 个爬升框架爬升到第3 加强节位置，固定第2 个和第3 个爬升框架至工作状态，并调试［2］。

4 塔吊应用的几个不利状态以及采取的相应措施

4.1 塔吊应用过程中的几个不利状态

(1)内爬塔吊在核心筒中，楼层比较高，司机在驾驶过程中视线不明，难以观察到地面实际情况。

(2)由于内爬塔吊自重较大而工程主体结构高且作业面比较小，塔吊拆卸困难且高空作业安全隐患比较大。

4.2 相应的措施

(1)技术负责提前对现场的吊装作业进行技术交底，对各个专业班组吊装任务进行合理分配，对塔吊的使用时间进行科学分配，明确每天的吊装要求。配备专人负责指挥吊装，其余人员未经事先允许不得随意指挥塔吊司机进行吊装作业。

(2)先利用JCD260 在屋面上安装QTD125 的屋面吊，JCD260 将内爬式塔式起重机下降至屋面吊能起吊的高度，再用QTD125Z 对内爬塔吊进行分解拆除，然后采用扒杆吊将屋面吊拆除，最后人工解体扒杆后通过施工电梯运至地面，从而完成JCD260塔吊的拆卸工作。整个拆除过程顺利有序进行，并未对建筑结构和工程安全产生不利影响，达到了预期的效果。

5 结 语

通过对JCD260 动臂式内爬塔吊的合理应用，充分发挥了塔吊最大性能，确保了主楼工程施工的全面展开。工程实践表明，动臂式内爬塔吊施工范围大，有效吊重能力强，爬升快速便捷，节约设备购置费、节省场地，加快了工程进度，未对结构产生不利影响，并产生了良好的效益。

［1]李艳.论超高层建筑施工中塔吊的选型和定位［J］.山西建筑，2012，38(6):242 -244.

［2]杨红岩，张连魁，黄菲，等.超高层建筑核心筒狭窄井道内爬式塔吊施工技术［J］.建筑施工，2014，36(4):416 -418.