大型行走式塔機(jī)上樓面施工技術(shù)研究

郁政華，陳曉明

(上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，上海 200072)

近年來(lái)，建筑鋼結(jié)構(gòu)業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，大跨度鋼結(jié)構(gòu)朝著更大跨度超大空間發(fā)展，超高層鋼結(jié)構(gòu)朝著更高樓層更多高空空間拔升，異型鋼結(jié)構(gòu)朝著造型更獨(dú)特，外觀更新穎邁進(jìn)。塔機(jī)作為起重機(jī)械中的一種類(lèi)型，在不同結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用尤為廣泛，其中行走式塔機(jī)更因?yàn)槠淇梢苿?dòng)、覆蓋范圍大、因地制宜等特點(diǎn)，得到了充分的應(yīng)用。

1 工程概況

上海中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目毗鄰虹橋交通樞紐西側(cè)，總用地面積85.6萬(wàn)m2，地上建筑面積147萬(wàn)m2，地下建筑面積20萬(wàn)m2，鋼結(jié)構(gòu)總量近9萬(wàn)t。

該項(xiàng)目建筑造型為四葉草，外形秀美清麗，為國(guó)際大都市帶來(lái)自然風(fēng)光。其四葉草造型是世界性的幸運(yùn)標(biāo)志，且融入中國(guó)傳統(tǒng)文化，宛如一塊鑲嵌在東海之濱的玉石。項(xiàng)目擁有40萬(wàn)m2的室內(nèi)凈展覽面積和10萬(wàn)m2的室外展場(chǎng)，建成后，中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體勢(shì)必成為國(guó)際大都市中的綠色自然地標(biāo)，也將成為世界最大的展覽設(shè)施，如圖1所示。

圖1 上海中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體整體效果圖

該項(xiàng)目由13個(gè)單體組成，其中主場(chǎng)館為A 1、B1、C 1、D1。本文重點(diǎn)介紹大型行走式塔機(jī)在D1展廳中的應(yīng)用。

展廳D1為兩個(gè)雙層展廳組合的大空間結(jié)構(gòu),底層展廳為36m×27m柱網(wǎng)的大跨框架,二層展廳為54m跨的無(wú)柱空間。二層展廳屋蓋結(jié)構(gòu)采用多跨連續(xù)的大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu),空間桁架為倒三角布置形式，桁架高度4m，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 D1館結(jié)構(gòu)平面圖、立面圖

2 施工方案

D1展廳雙層樓面采用井字梁布置形式，框架梁間距27m×36m，主井梁間距9m×9m。針對(duì)雙層展廳結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼屋蓋施工采用1200tm行走式塔機(jī)上樓面吊裝屋蓋鋼結(jié)構(gòu)，跨內(nèi)節(jié)間綜合安裝，如圖5所示。

3 行走式塔機(jī)跨距的確定

根據(jù)樓面井字梁布置形式，確定塔機(jī)行走跨距為18m，調(diào)整原有行走機(jī)構(gòu)12m×11m為18m×11m。確保塔機(jī)小車(chē)輪壓分別作用于框架梁及主井字梁上。18m改造大梁須根據(jù)行走式起重塔機(jī)最不利工況，重新設(shè)計(jì)加工并復(fù)核整體行走機(jī)構(gòu)的安全性，如圖6所示。

圖3 D1館結(jié)構(gòu)局部剖面圖

圖4 D1館結(jié)構(gòu)立面圖

圖5 D1館總體施工塔機(jī)布置圖

圖6 改造后塔機(jī)行走機(jī)構(gòu)示意圖

1200tm行走式塔機(jī)在吊裝時(shí)，吊臂與塔身平面主軸成58.6°角時(shí)為最不利吊裝工況，此時(shí)單個(gè)輪壓標(biāo)準(zhǔn)值最大值42.5t。

根據(jù)行走式塔機(jī)布置（圖7)，分析在荷載組合下樓面結(jié)構(gòu)的安全。

圖7 1200tm行走式塔機(jī)工作區(qū)域

對(duì)樓面施加各種施工荷載后，通過(guò)軟件得到最不利荷載組合下樓面梁的內(nèi)力，包括截面剪力和截面彎矩，并根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)梁截面進(jìn)行了配筋校核，結(jié)論為塔機(jī)在樓面施工作業(yè)，結(jié)構(gòu)安全可靠。

1）正截面強(qiáng)度校核結(jié)果表明，3種截面規(guī)格的樓面梁在施工荷載作用下產(chǎn)生的最大彎矩均小于各截面相應(yīng)的彎矩極限承載力，滿(mǎn)足正截面抗彎要求。

2）斜截面強(qiáng)度校核結(jié)果表明，3種截面規(guī)格的樓面梁在施工荷載作用下產(chǎn)生的最大剪力均小于各截面相應(yīng)的剪力極限承載力，滿(mǎn)足斜截面抗剪要求。

4 行走式塔機(jī)安裝技術(shù)

行走式塔機(jī)安裝須根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因地制宜。采用1臺(tái)160t汽車(chē)起重機(jī)上雙層樓板進(jìn)行塔機(jī)安裝，汽車(chē)起重機(jī)自平臺(tái)坡道開(kāi)行至16m平臺(tái)。汽車(chē)起重機(jī)定點(diǎn)位置須測(cè)量放線彈出，并采用明確標(biāo)示。汽車(chē)起重機(jī)起重支腿作用在結(jié)構(gòu)主梁上，支腿下鋪設(shè)1m×6m路基箱擴(kuò)散。汽車(chē)起重機(jī)自重為54t，有5個(gè)車(chē)軸，共10個(gè)車(chē)輪，各軸軸重10t。吊裝施工時(shí)，汽車(chē)起重機(jī)支腿必須立于結(jié)構(gòu)梁或結(jié)構(gòu)柱之上，如圖8所示。

圖8 塔機(jī)安裝立面工況圖

塔機(jī)安裝最不利工況為回轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝，回轉(zhuǎn)平臺(tái)自重16t。160t汽車(chē)起重機(jī)采用47.75m主臂，15m半徑，起重能力19t>16t，滿(mǎn)足吊裝要求。

汽車(chē)起重機(jī)裝拆塔機(jī)須驗(yàn)算汽車(chē)起重機(jī)行走狀態(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)的安全，并驗(yàn)算其吊裝最不利工況下的結(jié)構(gòu)安全。

汽車(chē)起重機(jī)自重54t，壓鐵重45t。最不利工況取吊臂方向恰與對(duì)角支腿連線方向一致，構(gòu)件重30t，吊裝半徑為16m。

豎向荷載作用下各支腿壓力

Na＝(540+450+300)/4＝323k N構(gòu)件產(chǎn)生的彎矩M＝300×12＝3600k Nm對(duì)角支腿因彎矩作用產(chǎn)生的力偶作用

支腿最大壓力Nmax＝Na+Nm＝599k N

汽車(chē)起重機(jī)吊裝過(guò)程中，支撐腿立于大次梁之上，大次梁梁高2500mm，梁寬600mm，配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。通過(guò)有限元分析軟件建模計(jì)算，得到大、小次梁的內(nèi)力情況。小次梁最大正彎矩為219k Nm，最大負(fù)彎矩為445k Nm，最大剪力為126k N；大次梁最大正彎矩為6961k Nm；最大負(fù)彎矩為10040k Nm。

小次梁、大次梁最大彎矩小于抗彎極限承載力，最大剪力小于抗剪極限承載力，汽車(chē)起重機(jī)在裝拆塔機(jī)工況下，結(jié)構(gòu)安全可靠。

5 小 結(jié)

大型行走式塔機(jī)上樓面施工技術(shù)研究，拓展了行走式塔機(jī)的應(yīng)用范圍，首次采用了大型汽車(chē)起重機(jī)直接上樓板進(jìn)行塔機(jī)的裝拆，為同類(lèi)樓面上施工大跨度鋼結(jié)構(gòu)提供了一種新的思路。在上海中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目中，根據(jù)雙層展廳樓面框架梁布置，通過(guò)改造行走機(jī)構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)支撐無(wú)加固下，重型行走機(jī)構(gòu)行走于樓板進(jìn)行屋蓋桁架分段吊裝。 O

[1] GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].