高层和超高层施工时，塔吊的正确选择
[ 关键词：高层施工 塔吊的正确选择 发表日期：2015-03-17 12:40:01 ]
高层和超高层施工时，塔吊的正确选择关系到施工进度和经济效益。本文以一案例介绍，施工中如何对塔吊进行选择，同时介绍了在异型结构处解决塔吊锚固的结构处理方案。
一、引言
超高层建筑需要解决的难题包括：
①垂直运输高度高；
②结构施工通常交叉进行，吊装运输量浩大；
③超高层建筑通常伴有筒体模板和型钢构件，构件重量大；
④工人频繁上、下楼层并进出作业面，人员交通量大；
⑤工期紧张导致运输量之密集，通常需要两班或者三班连续作业，良好性能的垂直运输机械必不可少。
本工程垂直运输高度超过 180m(塔吊吊钩高度)；最大构件重量达 11T，最远端(70m)构件5.5T，必须完全依靠塔吊起重；同时，南塔楼由于结构形式的变化，塔吊需要在高空进行非常规锚固。
二、工程案例
本工程是一幢集综合性商业、餐饮、高级会所、写字楼、酒店以及高档住宅为一体的综合性、多功能、达到国际水 准的超大超高层的公共建筑。本工程总建筑面积 22 万 m2，由南、北两栋塔楼和与之相连的裙楼组成。地下 2 层半，地上北塔 38 层，南塔 35 层，裙楼 8 层，总高度为 168.950m。本工程塔吊主要承担劲性钢砼组合结构的钢柱、钢梁以及其他钢结构构件的吊装，主体结构的钢筋、模板和模板支撑体系的吊装。
塔吊选型的要求
本工程结构形式为框架核心筒钢砼组合结构，其垂直运输有如下特点：
（1）层数多，高度大。本工程裙房八层，从九层起为双塔结构，其中北塔楼四十一层，结构总高度 167.3m，南塔楼三十八层，结构总高度 168.7m。
（2）运输范围广，运量大。 混凝土工程量约 8 万 m3，钢筋 1.8 万吨，需吊装的钢结构总量约 4000 吨，周转剪力墙全钢大模板约 3000 平方米。
（3）工期紧。本工程裙房八层，单层面积在一万 m2，塔楼部分单层面积 4000m2，每层结构施工工期要求控制在 710 天。
（4）起重量大。从首层平面起，南北塔楼区域均匀分布着 44 根钢砼组合结构柱(H 型钢骨柱)，钢骨柱单根最大重量 11 吨(一柱两层)，最小重量为 5.5 吨，钢柱分布分散，同一施工区最大间距70m；结构十一层和南塔楼的二十四层为钢砼组合结构转换层，共有46根大型工字型钢梁，单根重量为 5.5 吨。 在裙房屋顶北侧有游泳池钢结构屋盖、 南侧有宴会厅钢结构屋盖以及中间大型天井钢结构屋面，钢构件最大重量 12 吨。
根据工程的具体情况垂直运输设备的选择必须满足以下五个条件：
<1> 幅度要求：从塔吊回转中心线至吊钩中心线的水平距离必须全部覆盖施工作业面，不留盲区。
<2> 起重量要求：塔吊最大幅度起重量和最大起重量满足大型钢构件吊装的需要。
<3> 吊钩高度：自塔吊基础顶面至吊钩中心的垂直距离要大于等于结构总高度与脚手架屋顶构造尺寸和混凝土布料杆高度之和。
<4> 塔吊生产效率要满足施工进度的要求。
<5> 其他要求：塔吊的选择应能适应施工现场环境，便于自身附着、锚固、安装和拆除的需要。 在满足以上条件的前提下，还必须考虑主体结构之外的但对主体结构施工工期有影响的其他后续附属结构施工的需要。
三、塔吊的平面布置方案的确定
方案一
选用 5 台 H3/36B 型塔吊，塔吊臂长 50m，其中 1台采用附着式，4 台采用内爬式。 塔吊要求能吊起 11 吨重的钢柱，要求在确定塔吊平面位置时考虑 25m 半径内要覆盖所有的钢柱。见附图： 该方案塔吊布局合理，几乎完全覆盖钢骨柱、钢梁的分布区域，H3/36B 塔吊性能稳定，但 是由于本工程地下结构已经施工完成，在结构内设置 4 台内爬塔吊要破坏已完结构，加固措施费用昂贵。 而且，本工程东侧有地下室结构，钢构件只能从西侧进场并吊至作业面，需要两台塔吊在楼上倒运钢构件和模板等材料，致使东侧两台塔吊的工作效率低。另外，塔吊安装拆除施工困难较大。
方案二
选用 3 台附着式塔吊，一台 H3/36B 用于中间裙房使用，另外两台分别为 K50/50和C7050用于南北塔楼结构施工。 这两台塔吊性能基本相同，臂长70m，公称起重力矩4000KN.M。见附图： 该方案全部采用附着式，安装拆除方便，其中两台长臂、大起重能力的塔吊完全覆盖作业面。 根据塔吊机械性能表，超过 37m 半径的钢骨柱将采取分节吊装的方案解决。 塔吊安装不必破坏已完结构，节省费用。 同时减少了两台塔吊，也相应降低了工程成本，经济合理。 因此为最终确定方案。塔吊机械性能见表 1、2、3。 表 1 塔吊技术参数 3 塔吊的安装 K50/50、C7050 塔吊安装选用两台 50 吨汽车吊作为起重设备；H3/36B 塔吊安装选用一台50 吨汽车吊作为起重设备。
塔吊安装程序
安装 1 节标准节安装内塔身安装顶升套架(走道平台、 扁担梁、 油缸)安装回转装置安装司机室和塔尖安装平衡臂安装平衡臂拉杆连接塔机用电线路抬吊安装 70 米起重臂总成安装平衡重调试验收顶升标准节。 K50/50 塔吊自升至 12 节，塔吊吊钩高度达 78.4 米；C7050 自升至 14 节，塔吊吊钩高度51.6 米。至此塔吊全部安装完成。
四、塔吊锚固方案
1 塔吊锚固特殊情况处理
本工程共 3 台塔吊，除 K50/50 塔吊外，2#塔吊 H3/36B 和 3#塔吊C7050均按常规塔吊进行锚固施工，不再赘述。 K50/50塔吊悬臂高度(锚固点至吊钩高度)可达 67.5m，南塔楼原设计高度 161.90，附着 3 次可满足施工需要。 #p#分页标题#e# 南塔楼在二十四层结构回收，从图中可知最后一道锚固发生在二十四层。 但后因业主要求，南塔楼增高至 168.7m，比原设计高度高出 6.8m，为满足结构施工需要，K50 塔吊最终吊钩高度在 173.85m，则需将塔吊 K50 塔吊第三道附着锚固调整至 114.60m，而此标高已无结构可附着。采取增加临时结构的方案解决。
2 结构处理
由于本工程南塔楼在 106.75m 处退台，3/M 处柱子在 107.70m 处封顶，此处无法附着，现采用增加钢砼组合结构做塔吊附着锚固的临时结构，具体做法如下。 将回退结构处的三根已封顶的柱子分别加高至标高 115.10m、110.75m 和 110.75m。 另外，为保证附着锚固的稳定性，在柱顶及柱子东、北两侧梁上预埋 1.5cm 厚钢板埋件，采用单根 I22a 工字钢拉结加强。三根柱子之间加两条钢结构连梁，采用 I22a 工字钢焊制，两根并焊截面 220220mm，梁顶标高 110.55m。见下图：
3 增加结构的拆除
塔吊拆除的同时，将加高的柱子及梁同时进行解体拆除。其中柱子采用水钻切割，钢梁及支撑采用气焊切除。
五、施工总结
经选用的塔吊很好的承担了垂直运输任务，生产效率很好的满足了施工安全和生产进度的要求。 本工程在塔吊平面布置方案的选择、以及结构突变处塔吊锚固方案的处理方面，对高层及超高层塔吊选择上具有一定的借鉴意义。