超高層建筑施工垂直運(yùn)輸方案及管理

王政文

身份證號(hào)：220723198706283015

超高層建筑施工垂直運(yùn)輸方案及管理

王政文

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本文從高層建筑發(fā)展前景引入大型動(dòng)臂式塔機(jī)的發(fā)展問(wèn)題，從選用大型動(dòng)臂塔機(jī)的原因分析、安全使用、發(fā)展歷程以及發(fā)展方向四個(gè)基本要素展開(kāi)闡述，詳細(xì)分析了動(dòng)臂式塔機(jī)在高層施工中的諸多優(yōu)勢(shì)及需要重點(diǎn)關(guān)注的若干安全問(wèn)題，說(shuō)明了其發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展方向。

超高層建筑施工垂直運(yùn)輸方案及管理

引言：

高層建筑中超重結(jié)構(gòu)單元的吊裝對(duì)起重設(shè)備的大起重量、大起升高度、大起升速度均提出了嚴(yán)格的要求，這就使得具備這些優(yōu)勢(shì)的大型動(dòng)臂式塔機(jī)成為典型超高層工程施工的首選，甚至是唯一選擇。

1、超高層建筑垂直運(yùn)輸設(shè)備的選型分析

1.1 性能參數(shù)符合高層施工需要

(1)大起重量?，F(xiàn)代大型建筑工程基本都采用了鋼或鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)，吊裝單元的重量大大提高，滿足施工需要。

(2)大起升高度。采用了特殊的爬升體系，內(nèi)爬或者外掛式支承，起重機(jī)可隨建筑結(jié)構(gòu)整體爬高，起升高度大幅度提高，完全規(guī)避掉了平臂式塔機(jī)增高就必須加節(jié)、附墻的繁瑣工序以及由于過(guò)高而衍生的安全問(wèn)題。

(3)大起升速度。動(dòng)臂塔機(jī)普遍采用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力拖動(dòng)方案，全液壓無(wú)級(jí)調(diào)速，帶負(fù)荷起升速度一般超過(guò)100m/min，運(yùn)行平穩(wěn)，有效解決能源緊張，規(guī)避了高層用電壓降等問(wèn)題，同時(shí)杜絕偶發(fā)性斷電帶來(lái)的安全隱患。

1.2 結(jié)構(gòu)特性適合高層施工

(1)作業(yè)空間限制。現(xiàn)代城市建筑空間越來(lái)越擁擠，傳統(tǒng)的平臂式塔機(jī)大臂經(jīng)常覆蓋到城市道路或存在碰撞相鄰建筑物的風(fēng)險(xiǎn)，而動(dòng)臂式塔機(jī)通過(guò)臂架俯仰可有效解決空間制約的難題。

(2)吊臂起伏角度大，尾部回轉(zhuǎn)半徑小。一般動(dòng)臂式塔機(jī)的俯仰角度允許在15°～85°之間，相對(duì)于平臂式塔機(jī)，吊臂的大仰角相當(dāng)于增加了塔身的高度，有效工作范圍得到極大擴(kuò)展。

(3)吊臂穩(wěn)定性好，安裝幅度范圍大。動(dòng)臂式塔機(jī)吊臂設(shè)計(jì)基本采用“桿”結(jié)構(gòu)，相對(duì)于平臂式塔機(jī)的“梁”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好，吊臂占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量比例更小，而最大起重量則更大。

2.超高層建筑施工動(dòng)臂式塔吊安拆施工新技術(shù)

2.1 安裝技術(shù)

2.1.1 安裝形式。塔吊的安裝方式主要有兩種，一種是固定式，一種是內(nèi)爬式的。固定式目前采用鋼筋混凝土組合的結(jié)構(gòu)形式，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為承臺(tái)，將塔吊基腳固定于臺(tái)上。內(nèi)爬式則需要借助于支撐系統(tǒng)。兩種形式都是在預(yù)埋件做好之后，先在地面完成各部件的拼裝，然后根據(jù)建筑實(shí)際情況，選擇合適的起重安裝設(shè)備，依照從上到下的順序完成安裝工作。

2.1.2 爬升系統(tǒng)安裝技術(shù)。內(nèi)爬式系統(tǒng)是比較常用的，每套塔吊使用三套支撐系統(tǒng)、三套爬升框以及一套爬升梯，內(nèi)爬系統(tǒng)由爬升梯、爬升節(jié)和爬升液壓系統(tǒng)組成，支撐系統(tǒng)分為抬轎式、斜拉式、斜撐式和撐拉結(jié)合式，在具體工程當(dāng)中根據(jù)實(shí)際需要選用[1]。

2.1.3 采用合理的安裝形式。由于高層建筑一般為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此，在大型動(dòng)臂式塔吊安裝也應(yīng)該是對(duì)稱的，而且應(yīng)該盡量使用懸掛式支撐方式，而不要采用簡(jiǎn)單支撐方式。為了提高穩(wěn)固性，還應(yīng)該相應(yīng)地對(duì)建筑墻體進(jìn)行加固處理，以滿足塔吊附著的要求。

2.1.4 防塔吊后傾技術(shù)。大型動(dòng)臂式塔吊是通過(guò)吊臂擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑材料的轉(zhuǎn)運(yùn)的，目前市場(chǎng)上的大型動(dòng)臂式塔吊采用桿式結(jié)構(gòu)，上部采用鋼絲繩承拉，再加上新型材料的運(yùn)用，使得塔吊重量減輕、結(jié)構(gòu)較為合理，但是大型動(dòng)臂式塔吊也存在缺點(diǎn)，即后傾風(fēng)險(xiǎn)較大，在實(shí)際施工當(dāng)中就出現(xiàn)過(guò)后傾的事故。為了防止塔吊后傾，在安裝過(guò)程中需要采取必要措施。例如在動(dòng)臂后根部設(shè)置強(qiáng)力彈簧，從而增大前傾力矩，從而起到防止動(dòng)臂后傾。

2.2 拆卸技術(shù)

在高層建筑施工完成后，就必須拆除大型動(dòng)臂式塔吊，而此時(shí)的塔吊高度一般會(huì)超過(guò)兩百米，再加上其自身質(zhì)量大，因此拆除難度較大。該種方法主要分為五個(gè)基本步驟：第一步使用M600D動(dòng)臂式塔吊拆除M1280D動(dòng)臂式塔吊；第二步使用16噸屋面塔吊拆除M600D動(dòng)臂式塔吊；第三步使用6噸屋面塔吊拆除16噸屋面塔吊；第四步使用簡(jiǎn)易拔桿拆除6噸屋面塔吊；最后人工拆除拔桿并利用現(xiàn)場(chǎng)施工升降機(jī)落地。

3.發(fā)展趨勢(shì)

3.1 模塊化、緊湊化及簡(jiǎn)捷化設(shè)計(jì)

動(dòng)臂塔機(jī)在高層建筑中雖然有著不可替代的諸多優(yōu)勢(shì)，但其昂貴的成本、大尺寸的結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的安裝程序還是會(huì)讓使用者大傷腦筋，所以盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少體積，提高結(jié)構(gòu)可靠性，改善加工工藝，降低制造成本是全世界所有塔機(jī)廠家不可避免應(yīng)該考慮的設(shè)計(jì)方向。模塊化的設(shè)計(jì)將大幅簡(jiǎn)化安拆流程，以達(dá)到降低成本的目的。

3.2 性能優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)動(dòng)臂塔機(jī)而言，當(dāng)動(dòng)臂變幅時(shí)，由此會(huì)產(chǎn)生附加靜載力矩，想辦法平衡這一力矩會(huì)大大提高塔機(jī)的起重能力，有效解決此問(wèn)題對(duì)大幅提升動(dòng)臂塔機(jī)的起重性能極具意義。在機(jī)械方面的解決方法是移動(dòng)配重，即當(dāng)臂架向上變幅時(shí)，配重向接近塔身的方向移動(dòng)，而當(dāng)臂架向下變幅時(shí)，配重向遠(yuǎn)離塔身的方向移動(dòng)，這一設(shè)計(jì)極大地改善了塔身受力狀況，提高起重性能。

3.3 安全優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于動(dòng)臂式塔機(jī)，制造商們一般允許臂架角度在15°～85°之間變化，隨著臂架的加長(zhǎng)，要達(dá)到塔身周邊區(qū)域時(shí)臂架的仰角非常大，有時(shí)仰角甚至達(dá)到87°，這在有風(fēng)的工況下臂架極易發(fā)生傾覆危險(xiǎn)，但是如果將臂架下鉸點(diǎn)布置在回轉(zhuǎn)中心線后2米，在同樣的臂長(zhǎng)和最小幅度時(shí)，臂架的仰角可以減小到83°，這樣就大大減小了臂架后翻的危險(xiǎn)。當(dāng)然這一優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提是塔身結(jié)構(gòu)能夠承受足夠的彎矩，不過(guò)日本的IUKV700K動(dòng)臂式塔機(jī)已將這一設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)。

3.4 人性化設(shè)計(jì)

人性化設(shè)計(jì)是一種全新的設(shè)計(jì)理念，它是為了在設(shè)計(jì)文化的范疇中，提升人的價(jià)值，尊重人的自然屬性和社會(huì)需求，對(duì)于動(dòng)臂式塔機(jī)來(lái)說(shuō)一般指司機(jī)室按人機(jī)工程理念設(shè)計(jì)，塔機(jī)裝有超重限位、超高限位、超幅度限位、保護(hù)制動(dòng)器等多種安全保護(hù)裝置，整套系統(tǒng)由PLC(可編程邏輯控制器)監(jiān)控，配合司機(jī)室內(nèi)人機(jī)界面(觸摸式顯示屏)，可以實(shí)時(shí)顯示吊重、吊鉤高度、幅度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，自動(dòng)化程度高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)及故障查找。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)代化程度越來(lái)越高的中國(guó)來(lái)說(shuō)，超高層建筑終將如小康生活一樣普及，動(dòng)臂式塔機(jī)也必將伴隨著中國(guó)的現(xiàn)代化進(jìn)程得到長(zhǎng)足的發(fā)展，在建筑起重機(jī)械大家族，大型動(dòng)臂式塔機(jī)定會(huì)持續(xù)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

[1]羅宏，龍傳堯，涂光輝.超高層建筑動(dòng)臂式塔式起重機(jī)施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2015，41(375)：3738.

[2]李迪，王朝陽(yáng)，蔣官業(yè).超高層建筑施工中塔吊的合理應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2015，42(12)：7681.

[3]李艷.論超高層建筑施工中塔吊的選型和定位[J].山西建筑，2015，38(6)：242244.