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【摘 要】针对含有劲性结构的超高层建筑,对垂直运输设备的要求也越来越高的情况,以某项目主楼为例,对超高层建筑施工中塔吊的选型和定位做深入的探讨,分别阐述了塔吊选型和定位应满足的相关条件及要求,以期指导实践.
【关 键 词】动臂式塔吊；内爬外挂；液压爬模
1工程概况
某项目主楼47层,总高度208m,采用劲性混凝土组合框架结构.主楼外框柱采用矩形钢管混凝土柱,核心筒剪力墙内采用十字形和H形钢骨柱.平面布置见图1
本工程主楼核心筒采用液压爬模架体,主楼施工流程为：先吊装核心筒内钢骨柱一核心筒混凝土结构一外框柱吊装及钢梁连接一压型钢板组合楼板.其中核心筒混凝土结构滞后钢骨柱吊装3层,外框柱吊装滞后核心筒结构8层～12层,压型钢板组合楼板滞后外框柱吊装及钢梁连接3层.施工立面见图2.塔吊在选型和定位时,在吊装半径范围内必须满足每节钢柱的吊装.
2塔吊选型
塔吊作为结构施工中主要的垂直运输机械,对于劲性混凝土组合框架结构,不仅要对钢筋及周转材料进行垂直运输,更重要的是用于钢柱钢梁的吊装,所以钢构件的重量和吊次需求成为塔吊选型时考虑的主要因素.
2.1钢构件分节及吊重分析
钢构件的重量和吊次需求对塔吊的起重性能起着决定性作用,故在塔吊选型的同时,必须对钢柱的分节进行深化设计.钢构件在加工厂加工成型,分节过长,增加了塔吊的单次起重量.分节过短,增加了现场的吊装次数和焊接工作量所以,对钢构件进行深化设计时,需同时对质量、进度和塔吊起重量等进行多方面对比本工程对钢构件进行深化主要是针对矩形外框柱和十字（H）形钢骨柱,如外框柱3层为1个吊装节,最大重量达到43t,以2层为1个吊装节,最大重量达29.27t,为了塔吊能发挥最大的作用,减少现场焊接工作量,加快施工进度,平衡构件重量,对钢构件分节进行优化,拟定6层以下以2层为1个安装节,6层以上以3层为1个安装节,构件重量约20t～30t左右.
2.2工效及进度
结构施工时,必须对各塔吊的主要任务分工,做到钢筋混凝土施工和钢结构施工相互配合.除了钢筋混凝土结构施工时半成品周转材料的吊装外,钢构件的吊装、定位和校正的过程占用了塔吊的主要工作时间,所以需根据施工进度计划对塔吊的吊装工效进行分析后,再对塔吊的使用时间进行科学分配.群塔施工尽量使用动臂式塔吊,因为动臂式塔吊起重量大,且尾部作业半径小,还可通过臂架俯仰操作,即使塔吊高度相同,也可有效避免群塔碰撞.根据施工进度计划,核心筒计划以5d一层的进度推进,外框钢结构吊装紧跟其后（也为5d一层）通过吊装工效分析,动臂塔吊工效为30次/台班,钢骨柱吊装40min/次,矩形外框柱50min/次,钢梁20min/次,为了满足工期要求,必须安装两台动臂式塔吊.一台塔吊主要负责钢结构的卸车、吊装和二次转运,另一台塔吊主要负责土建施工和吊装前者无法吊装的钢结构,有效的保证了工期要求.
2.3参数满足施工需要
在此对塔吊的主要参数：工作幅度、自由高度、起重量等参数做工况分析.工作幅度即塔吊的作业半径,塔吊最远吊点至回转中心距离应满足施工平面需要.塔吊自由高度应不小于建筑物总高度加上构件、吊索和安全操作高度,同时应满足塔吊超越建筑物顶面的架体、构件或其他障碍物的高度需要.起重量应包括吊物、吊具、锁具和钢丝绳等作业在塔吊吊钩上的全部重量,尽量减少二次转运数量.本工程塔吊选型时的工作幅度应覆盖所有钢柱,满足施工平面的需要,包括满足卸车、堆场、转运和吊装的需要：塔吊的自由高度必须保证两道外爬附着上的塔身高度满足爬模架体和钢骨柱吊装的高度：起重量则以深化后的最终钢构件加上吊具和吊绳等的全部重量.
2.4性价比
能够满足以上参数的塔吊很多,在进行塔吊型号确定时,还应从项目成本及塔吊对工程的实用性综合考虑,择优选用性能好,工效高,费用低的塔吊.
本工程通过对其同等起重量条件下的几家塔吊厂家进行询价,最终确定采用ZSLl000和ZSL750两台动臂式塔吊,且采用内爬外挂形式.不需随楼层升高而增加塔吊标准节,附墙件少且可周转使用,大大降低了塔吊的采购成本和使用费用.
3塔吊定位
3.1尽量覆盖建筑物和作业现场
塔吊定位时应覆盖建筑物和作业现场,避免出现盲区,尽量将塔吊置于建筑物内部,施工面为整圈,而塔吊附着在建筑物外部,施工面仅为半圆,且定位在内部可以运用小型号的内爬塔吊代替大型号的附着塔吊.
该主楼核心简单层面积500m2,如果置于核心筒内部,两台塔吊尾部会碰撞从主楼整体施工流程考虑,外框钢构件安装滞后核心筒结构施工8层～12层（32m～48m）,塔吊自由高度有限（54m）,核心筒结构施工前必须先进行钢骨柱的吊装（构件长度约10m～16m）,塔吊的自由高度不能满足钢骨柱的吊装要求,且外框钢构件的进度一旦滞后,塔吊附着不上去,将严重制约着核心筒的施工,故该主楼考虑将塔吊外挂在核心筒墙体外.
3.2减少障碍物,保证与障碍物的安全距离
塔吊的工作半径内应避免建筑物,架空高压线、其他塔吊等障碍物,防止吊臂、吊绳、吊钩可能对其造成的碰撞.另外,当现场施工面积大,采用分区施工,群塔作业时,也要同时考虑与其他区域结构和塔吊的安全距离.在进行竖向爬升附着定位时,应充分考虑施工流程和施工方法.该工程主楼周边无高耸建筑物,两台动臂式塔吊只需避开尾部碰撞.液压爬模架体覆盖3层半层高,钢骨柱吊装提前核心筒施工3层～4层,故必须确保爬模架体下挂架不遮挡塔吊上道附着架体,爬模架体顶部和核心筒吊装的钢骨柱顶与塔吊配重保持安全距离.
3.3保证与建筑物的最佳距离
在定位塔吊与建筑物的最佳距离时,要避免塔吊与建筑物过近,与外架碰撞,塔吊与建筑物过远,附着长且起重性能不高,另外还要确定塔吊可吊装的最小半径为多少,避免塔吊周边钢柱吊装出现盲区.该主楼核心筒采用液压爬模系统,操作平台最宽尺寸为2.25m,与爬模设计单位沟通,对塔吊标准节处架体做特殊处理,并考虑塔吊工作状态标准节摆动幅度的安全距离.其中ZSLl000最小吊装半径为6m,ZSL750最小吊装半径为4.5m,要保证塔吊周边的外框柱和钢骨柱可以吊装.
3.4满足材料供应面的要求
材料供应面可理解为材料的卸车、堆放和通过二次转运所能达到的供应范围.塔吊定位时应能保证施工的全部作业面处于塔吊的覆盖面和供应面范围之内,其中钢结构构件卸车主要是考虑到塔吊起吊最重钢柱的范围覆盖车道,堆场选择需要满足堆场内构件满足塔吊起重能力,避免造成利用其他起重设备进行构件二次转运.如堆场在楼板上或运输车需上楼板卸车,必须对楼板进行加固.该项目考虑到地下室顶板高于现场临时道路近2m,因此不考虑构件运输车上楼板.选用靠近施工道路的ZSLl000主塔进行全部的重型钢柱卸车,有效的利用了现场临时道路,并减少楼板加固等措施由于主楼北面西面均有四层裙楼,在上部结构安装时,利用主楼东面南面做钢结构堆场和构件的二次转运场地,通过钢结构安装速度与堆场构件存放量比对,堆场面积能满足钢结构的安装需求.
4结语
通过以上分析,综合考虑,该项目主楼采用了两台内爬外挂动臂式塔吊,对称布置在核心筒东西两侧,并从深化设计阶段对钢柱分节进行优化,节约塔吊的基础和租赁费用.本文塔吊的选型和定位是分开来写的,但是真正在操作过程中,
选型和定位又是循环制约着的,为了塔吊能发挥最大的作用,必须结合现场实际情况,掌握以上各项参数,综合分析.