淺談超高層大體量鋼構(gòu)塔吊選型及群塔附著、頂升

計(jì)克賢 王 松 吳習(xí)元

（中建三局集團(tuán)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

淺談超高層大體量鋼構(gòu)塔吊選型及群塔附著、頂升

計(jì)克賢 王 松 吳習(xí)元

（中建三局集團(tuán)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

摘 要：某公建項(xiàng)目包含A、B兩棟超高層塔樓，其中B棟塔樓含多個(gè)核心筒，為群體建筑。外框筒鋼結(jié)構(gòu)量巨大，造型復(fù)雜，安裝難度大；為保證工程總體進(jìn)度，每棟塔樓布置了3臺(tái)塔吊，塔吊的選型、定位與附著、頂升方式對(duì)施工進(jìn)度的安排影響較大，如何恰當(dāng)選擇塔吊型號(hào)與附著、頂升方式對(duì)超高層建筑尤為重要。

關(guān)鍵詞：塔吊選型；群塔附著；頂升；超高層；大體量鋼結(jié)構(gòu)

1 工程概況及背景

工程用地面積53270.5m2，總建筑面積263680m2（不含避難層6075㎡），其中地上建筑面積約185585m2，地下建筑面積約78095m2，由總高度153.55m的A座塔樓及總高87.95m的B座塔樓及裙房組成。其中A座地上35層，B座地上主樓區(qū)地上20層，地下室二層。主樓結(jié)構(gòu)采用混凝土核心筒加鋼結(jié)構(gòu)外框筒結(jié)構(gòu)，外框結(jié)構(gòu)呈梯田狀，逐層向上收。立面效果圖如圖1所示。

鋼結(jié)構(gòu)概況：本工程A樓單層面積約4900m2，核心筒面積僅490m2，外框鋼結(jié)構(gòu)梁吊裝及安裝量巨大。鋼結(jié)構(gòu)總量約46470t，A座15298t，B座31174t。A樓塔樓區(qū)單層構(gòu)件量為核心筒勁性柱10根，外圍鋼柱49根，鋼梁739根。B樓塔樓區(qū)單層構(gòu)件量為核心筒勁性柱30根，外圍鋼柱58根，鋼梁746根。外框鋼柱包含大量斜柱、弧形鋼梁等，安裝難度大。

2 塔吊選型分析

目前，因大型公建項(xiàng)目的工期均緊迫，核心筒多采用液壓爬?；蝽斈Ｊ┕?，核心筒剪力墻與外框筒采用等步距爬升施工，核心筒進(jìn)度較快，通常比外框鋼構(gòu)快4～5層；塔吊定位應(yīng)考慮各施工階段鋼結(jié)構(gòu)及土建堆場(chǎng)的統(tǒng)一布置，場(chǎng)內(nèi)交通、塔吊的覆蓋范圍及吊重等諸多因素，減少材料的二次轉(zhuǎn)運(yùn)。塔吊臂長(zhǎng)的選擇應(yīng)綜合整個(gè)施工部署及進(jìn)度因素考慮，塔吊臂長(zhǎng)加長(zhǎng)會(huì)增加材料堆場(chǎng)使用面積，同時(shí)若確定一臺(tái)塔吊的臂長(zhǎng)大于與相鄰塔吊間的距離，則在整個(gè)附著、頂升過(guò)程中，長(zhǎng)臂塔吊始終應(yīng)保持最高塔位置，決定了塔樓四周群塔的頂升方式。塔吊型號(hào)的選擇需考慮塔吊的位置、起吊點(diǎn)、鋼柱分節(jié)，最大構(gòu)件重量等；分節(jié)較長(zhǎng)，對(duì)塔吊起重性能及起吊點(diǎn)要求高，分節(jié)縮短又增加了吊裝次數(shù)及安裝、焊接量。

圖1 立面效果圖

圖2

外框鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)度直接影響外框塔吊的附著、頂升，塔吊受自由高度及附著以上懸高及群塔的相互影響，通常需要及時(shí)附著才能頂升，否則直接影響核心筒爬模結(jié)構(gòu)施工；本工程由于外框鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件量較大，安裝爬模架后核心筒的進(jìn)度正常達(dá)到6-7天一層，外框鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)度需保持與核心筒同步；吊次分析：A樓單層構(gòu)件約800根（上部樓層構(gòu)件數(shù)量減少），考慮樓層高度、起吊準(zhǔn)備、輔助工作，安裝固定等因素每吊平均20～30分鐘，剔除土建施工時(shí)間，一臺(tái)塔吊每天工作時(shí)間按12小時(shí)計(jì)，每臺(tái)塔吊理論每天可吊24～36吊，需在6～9天內(nèi)完成外框安裝，故必須在每棟塔樓四周各布置3臺(tái)塔吊，以滿足總體施工要求。

圖3

圖4

3 附著及頂升方式

本工程兩棟塔樓均設(shè)置3臺(tái)塔吊，其中A樓采用2臺(tái)塔頭式塔吊MC480，1臺(tái)平頭塔T8030；B樓采用1臺(tái)MC480，1臺(tái)平頭MC370及1臺(tái)T8030。其中MC480附著以上的懸高為66m，T8030附著以上懸高為54.2m，MC370附著以上懸高為54.7m。其中MC480第一道附著最低應(yīng)在30m以上，MC370第一道附著最低應(yīng)在30m以上，T8030第一道附著最低應(yīng)在35m以上。且兩道附著之間的距離應(yīng)按照塔吊廠家說(shuō)明書(shū)要求，不能隨意增加附著。這也要求在核心筒爬模高度受到塔吊當(dāng)前高度（群塔的最低塔高度）限制之前，外框鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)度需滿足塔吊的附著頂升，否則核心筒無(wú)法繼續(xù)施工，無(wú)法保證連續(xù)作業(yè)。

以A樓塔吊為例說(shuō)明，首次安裝時(shí)，2#MC480塔吊為最高塔高度74.91m，1#MC480塔吊為中塔高度63.35m，3#T8030塔吊為最低塔57.3m。分別以三種方式說(shuō)明塔吊附著、頂升方式的區(qū)別及對(duì)外框進(jìn)度的要求。

3.1 方式一：塔頭、平頭交叉頂升

根據(jù)施工進(jìn)度，塔吊的附著、頂升應(yīng)在核心筒爬模無(wú)法爬升或核心筒勁性柱無(wú)法吊裝前完成，且低塔應(yīng)頂升超過(guò)高塔，保證與高塔的斜拉桿、大臂及平衡臂不會(huì)產(chǎn)生沖突。這對(duì)塔吊的頂升性能要求較高，因T8030附著以上的懸高僅為54.2m，與MC480附著以上懸高66m約差12m；核心筒施工至8層板面時(shí)，3#塔吊附著在地上第4層外框柱上，T8030無(wú)法完成對(duì)MC480的超越，塔吊性能決定此方案不可行。如圖3所示。

3.2 方式二：塔頭在上、平頭塔在下

（1）同層附著、同步頂升，塔吊高低位不變

若采用同步、循環(huán)頂升，頂升次數(shù)多，高塔一次頂升高度小，最低塔在下部受核心筒爬模施工進(jìn)度要求需不斷頂升。如：3#塔為低塔，因進(jìn)度原因3#塔需最先頂升，附著在4F柱，要保持1、2#塔為高塔，需提前頂升，附著在3F 或4F柱，此時(shí)2#塔（最高塔）從4F朝上本身懸高約45m，附著以上最大懸高為66m，附著后最多頂升3節(jié)；1#、3#塔跟著頂升3節(jié)=17.34m。核心筒施工4 層=4×4.2=16.8m后需再次頂升，即核心筒每施工四層需提升一次，外框進(jìn)度必須保持同步；3#塔吊在核心筒施工至26層拆除，總提升次數(shù)約為（24/4-1）×3+2=17次。如圖4所示。

（2）塔頭MC480交叉，平頭塔始終在最下方

轉(zhuǎn)換頂升思路：①不一定要最下部的塔吊先頂升，要充分發(fā)揮MC480附著以上懸高優(yōu)勢(shì)②考慮各塔吊第一道最大附著高度及兩道附著之間的距離。先施工塔吊附著區(qū)域的鋼柱、鋼梁保證塔吊附著；發(fā)揮每臺(tái)塔吊附著懸高的極限，盡量減少附著次數(shù)，每次附著塔吊均需2-3天/臺(tái)。此情況下3臺(tái)塔吊附著總道數(shù)（加臨時(shí)附著）為10次。

3.3 方式三：全部改為塔頭（MC480）的情況下分析

因MC480塔吊附著以上懸高為66m，根據(jù)塔吊平面定位要求，任意兩臺(tái)MC480塔高度上需錯(cuò)開(kāi)2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。最低塔要超越最高塔需反超6節(jié)（6×5.78m=34.68m），外框筒的進(jìn)度與最低塔的進(jìn)度相差5～6層（21m～25.2m），兩者之和小于66m，故在外框鋼柱滿足附著施工的情況下塔吊可以任意進(jìn)行交叉頂升超越，同時(shí)發(fā)揮了塔吊的懸高優(yōu)勢(shì)，附著的次數(shù)少，通過(guò)模擬分析，總的附著次數(shù)為10次。

3.4 群體建筑進(jìn)度對(duì)密集型塔吊附著、頂升的影響（B2、B3、B4區(qū)）

本工程B座塔樓區(qū)由3個(gè)核心筒加外框筒組成，3個(gè)核心筒從地下室開(kāi)始因場(chǎng)地移交的原因，施工有先后，其中4#塔吊因外框鋼構(gòu)吊裝需要覆蓋了B2、B3區(qū)的核心筒，5#塔吊覆蓋了B2、B3、B4區(qū)核心筒，6#塔吊覆蓋了B2、B3、B4區(qū)核心筒。B3區(qū)核心筒區(qū)的進(jìn)度比B4區(qū)的進(jìn)度快約2個(gè)月。在B3區(qū)核心筒施工受到6#塔吊首次安裝高度限制之前，6#及5#塔吊均應(yīng)完成附著頂升，否則核心筒的施工將停止；故群體建筑在塔吊布置時(shí)或者避開(kāi)對(duì)周邊建筑的覆蓋或者應(yīng)同步等節(jié)奏施工，否則會(huì)顧此失彼。

結(jié)語(yǔ)

超高層建筑施工，因場(chǎng)地、工期、結(jié)構(gòu)形式、外框鋼結(jié)構(gòu)體量等因素不同，在塔吊定位與數(shù)量的選擇上各有不同，總體上需考慮各施工階段的材料堆場(chǎng)布置，鋼構(gòu)件分節(jié)及起吊、施工進(jìn)度及群塔作業(yè)等因素。同時(shí)群體建筑中因塔吊的附著、頂升因素，應(yīng)慎重定位并在定位后按照總體部署進(jìn)行各單體的施工，保證各區(qū)塊均能順序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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[4]寧麗.高層建筑群塔附著頂升有序協(xié)調(diào)作業(yè)技術(shù)與應(yīng)用[J].建筑機(jī)械，2012.

中圖分類號(hào)：TU74

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