塔式起重機(jī)在裝配整體式框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

唐 翔 石夢(mèng)琪 曾德龍 侯亮亮 朱晶晶

中建一局集團(tuán)第一建筑有限公司 上海 201103

1 工程概況

中國(guó)電子第二總部（華大半導(dǎo)體）科研樓位于上海市浦東新區(qū)張江中區(qū)。其中1#樓共11層，高48.25 m，單體預(yù)制率39.16%；2#樓共12層，高48.45 m，單體預(yù)制率約42%。2棟主樓均為裝配整體式框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)。1#樓共有預(yù)制樓板870塊，單塊板平均質(zhì)量2.5 t，預(yù)制柱208根，單根柱平均質(zhì)量7～9 t，預(yù)制梁491根，單根梁平均質(zhì)量6～8 t。2#樓共有預(yù)制樓板1 050塊，預(yù)制柱232根，預(yù)制梁559根，各構(gòu)件平均質(zhì)量均與1#樓相同。3#樓共2層，建筑高度10.5 m，為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。

2 塔式起重機(jī)選型

對(duì)于裝配式混凝建筑施工，垂直運(yùn)輸設(shè)備塔式起重機(jī)的選型是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作。合理的塔式起重機(jī)選型可有效保證預(yù)制構(gòu)件施工安裝效率。因此，在塔機(jī)選型過程中，應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況、作業(yè)半徑、最大預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合考慮，從而實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)的最優(yōu)選擇。

本工程2棟主樓地上3層采用預(yù)制柱、疊合梁、疊合板，其中梁、柱平均質(zhì)量均在6～9 t之間，最大質(zhì)量的構(gòu)件達(dá)到9.25 t。因此，塔吊選型與布置必須滿足以下條件：

1）塔式起重機(jī)選型滿足起吊項(xiàng)目最大預(yù)制構(gòu)件的需求。

2）塔式起重機(jī)選型滿足平面布置的需求。

3）塔式起重機(jī)選型滿足機(jī)電設(shè)備吊裝等其他專業(yè)施工安裝的需求。

下面以1#樓為例，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行簡(jiǎn)要統(tǒng)計(jì)分析：

1）1#樓預(yù)制柱平均質(zhì)量為7～9 t，最大質(zhì)量構(gòu)件在3～6層達(dá)到9.25 t，處于⑦、⑧、13、14軸，⑨、⑩、11、12軸預(yù)制柱平均質(zhì)量為7～8 t。

2）最大質(zhì)量的預(yù)制主梁分布在A 、D 、⑦、14軸，質(zhì)量在8～9 t，最大質(zhì)量達(dá)到9.15 t。次梁平均質(zhì)量在6 t。

3）疊合板平均質(zhì)量在2.2 t。

綜上所述，本工程塔吊選型如表1所示。

表1 塔吊選型

3 塔式起重機(jī)的布置

塔式起重機(jī)的布置應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件綜合確定，一般情況下，裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)塔吊的布置應(yīng)遵循如下基本原則：滿足自身爬升附著的需要；吊裝覆蓋應(yīng)能滿足最大質(zhì)量預(yù)制構(gòu)件及各類建筑材料的吊裝需求；避免存在吊裝盲區(qū)；綜合考慮塔吊拆除過程[1-4]。

本工程由2個(gè)塔樓與1個(gè)裙房構(gòu)成，施工過程中不僅要確保塔吊可以滿足預(yù)制構(gòu)件的吊裝，還需要保證裙房的施工范圍不出現(xiàn)盲區(qū)。同時(shí)，若每個(gè)塔樓僅布置1臺(tái)塔吊，則在裙房結(jié)構(gòu)完成后，構(gòu)件吊裝階段會(huì)出現(xiàn)勞務(wù)窩工現(xiàn)象。

綜上所述，本項(xiàng)目每棟塔樓均配置了2臺(tái)塔吊，裙房整體都在塔吊起吊范圍內(nèi)，在保證了塔樓施工的同時(shí)可以進(jìn)行裙房施工（圖1）。同時(shí)每棟塔樓的2臺(tái)塔吊覆蓋面正好將塔樓分為2個(gè)流水段，其中一臺(tái)塔吊進(jìn)行左側(cè)流水段構(gòu)件吊裝，另一臺(tái)塔吊可以進(jìn)行右側(cè)的模板支撐搭設(shè)和疊合樓板鋼筋綁扎施工，避免了后期窩工。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)平面布置

場(chǎng)內(nèi)道路也布置為環(huán)形道路，堆場(chǎng)設(shè)置在路邊，且2臺(tái)塔吊同時(shí)覆蓋。這樣既避免了大量構(gòu)件在進(jìn)場(chǎng)時(shí)堵車的狀況，也避免了單塔吊出現(xiàn)無法卸車的情況。

4 塔吊附墻形式的對(duì)比與方案選定

4.1 塔吊附墻形式的對(duì)比

第1種塔吊附墻形式為附著于結(jié)構(gòu)柱。

第2種塔吊附墻形式為附著于框架梁側(cè)，是基于第1種的優(yōu)化，優(yōu)點(diǎn)在于避免了拉結(jié)于結(jié)構(gòu)柱，但是本項(xiàng)目塔樓最外側(cè)有懸挑結(jié)構(gòu)，這種附墻形式需在懸挑次梁上留置施工縫，對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)有一定影響。同時(shí)后期需要花費(fèi)更多的人工與時(shí)間對(duì)此處施工縫進(jìn)行修補(bǔ)。

第3種塔吊附墻形式為附著于框架梁頂，是基于第2種的優(yōu)化，優(yōu)點(diǎn)在于既避免了拉結(jié)于結(jié)構(gòu)柱，同時(shí)又避免了在懸挑結(jié)構(gòu)處留置施工縫的問題。唯一需要注意的是需與塔吊單位進(jìn)行良好的溝通，在混凝土澆筑前安放埋件。

4.2 塔吊附墻形式的方案選定

裝配式結(jié)構(gòu)中塔吊附墻形式的選擇與灌漿形式密不可分，可以說灌漿形式?jīng)Q定了塔吊附墻形式。

4.2.1 灌漿形式的選擇

現(xiàn)階段灌漿分為當(dāng)層灌漿和隔層灌漿2種形式。

當(dāng)層灌漿即在預(yù)制柱吊裝完成后馬上進(jìn)行灌漿，此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于柱子與下部結(jié)構(gòu)連接較為可靠，可承載一定的上部載荷；缺點(diǎn)在于灌漿施工本身將作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)成為影響工期的主要因素之一，同時(shí)在施工過程中產(chǎn)生立體交叉作業(yè)，有一定的安全隱患。隔層施工即在排架拆除前對(duì)柱體進(jìn)行灌漿施工（圖2），此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于灌漿施工本身雖作為關(guān)鍵施工步驟但可以穿插于結(jié)構(gòu)施工中，作為二級(jí)節(jié)點(diǎn)甚至三級(jí)節(jié)點(diǎn)，不影響整體工期，且不存在立體交叉施工；缺點(diǎn)在于，在灌漿前，柱與下部結(jié)構(gòu)的連接僅靠鋼筋與墊塊，需要排架輔助進(jìn)行承重。本項(xiàng)目在與設(shè)計(jì)院溝通后，最終選擇隔層灌漿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)灌漿施工。

圖2 隔層灌漿示意

4.2.2 塔吊附墻形式的選擇

基于隔層灌漿的灌漿形式對(duì)塔吊3種附墻形式進(jìn)行對(duì)比。第1種最原始的附墻形式，在進(jìn)行塔吊附墻時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制柱并未進(jìn)行灌漿施工或灌漿強(qiáng)度并未達(dá)到強(qiáng)度，塔吊附著于未灌漿的結(jié)構(gòu)柱會(huì)出現(xiàn)很大的安全隱患；第2種附墻形式會(huì)對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)造成一定影響，故最終選擇第3種附墻形式。第3種附墻形式受力由整個(gè)核心筒樓板系統(tǒng)承擔(dān)，預(yù)制柱與排架僅承受極小的部分力，避免了第1種附墻形式的安全隱患及第2種附墻形式對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)的影響，為隔層灌漿施工的最優(yōu)塔吊附墻方案。

5 結(jié)語

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件吊裝過程中，塔式起重機(jī)發(fā)揮著重要作用，其構(gòu)件主要的吊裝、安裝、校正均依靠塔式起重機(jī)完成。因此，塔式起重機(jī)的選型、布置及附著錨固形式的選擇直接影響著整個(gè)項(xiàng)目的施工部署和施工進(jìn)度。為保證塔式起重機(jī)高效、有序地進(jìn)行裝配式建筑施工，施工前需對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、質(zhì)量、位置以及需要的吊裝時(shí)間進(jìn)行分析并制訂詳細(xì)的塔吊施工方案。