超高钢结构工程动臂塔吊技术

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[摘 要]超高层建筑由于其层数较高，钢结构材料运输机安装固定等都存在很大的难度，因此，超高层施工垂直运输机械技术是建筑机械行业较为关注的问题。本文根据工程案例，对超高层钢结构的工程难点及采用动臂塔吊技术措施进行探讨。

[关键词]超高层；特点与难点；动臂塔吊

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0088-02

一、工程概况

某建筑主楼高度为225.9m，一共55层，地下3层。由1栋主楼及1栋附楼组成，主体采用现浇钢管混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构体系，外框架设置20根圆钢管混凝土柱，核心筒内设置劲性钢柱，通过工字钢梁将内外连为一体。

（一）钢管柱钢梁分部情况

主楼钢管柱钢梁平面布置如（图1） 所示

（二）钢管柱分段情况

（三）工程难点

（1） 本工程筒外钢结构最大重量达18t，垂直运输难度大，对塔吊的起重性能要求高；

（2） 本工程建筑总高度达225. 9m，属超高层建筑，一般常规塔吊的最大起升高度达不到工程要求；

（3） 本工程为内筒外框结构，核心筒选择爬模先行施工，筒外施工进度落后与筒内的施工进度约8层，对塔吊附着后的悬臂独立高度要求高，常规塔吊的悬臂高度远远达不到要求；

（4） 本工程筒外钢结构工程量大，安装精度要求高，钢构件的起吊安装校正微调都需要选择起重性能高且稳定性能好的的塔吊设备。

二、塔吊选型及布置

（一）塔吊选型

为满足主楼钢结构施工时塔吊最大起重量不小于18t 最大起升高度大于225. 9m的要求，以及满足主楼核心筒的施工进度要求和保证主楼钢结构构件的精确吊运安装，本工程主楼施工选用2台STL420“内爬式”动臂塔吊作为垂直运输设备，安装臂长均为50m。

（二）塔吊性能参数

动臂塔吊安装臂长50m，臂端起重量为8t，塔吊最大起重量为18t； 塔吊采用内爬式，塔吊初次安装独立高度为48m，塔身由8个内爬基节组成，塔身标准节尺寸2280mm × 2280mm× 6000mm； 初始安装时直接安装于固定式基础上，当核心筒施工至2层时，安装第1道内爬框，内爬框固定于支撑钢梁上，支撑钢梁放置于加强混凝土梁上；各内爬框间距13. 6m-18m。

（三）塔吊特点

内爬式动臂塔吊与常规塔吊相比，主要有以下特点：

（1） 内爬式动臂塔吊起重量大稳定性好；

（2） 采用内爬式，整体爬升，塔吊自行进行整体爬升，节省了塔吊标准节以及附着件的租赁费用；

（3） 进行内爬式整体爬升，无需增加标准节，理论上塔吊的最大起升高度只与建筑物的施工高度有关系；

（4） 在核心筒内进行内爬升，塔吊随着核心筒的施工高度增加而进行爬升，始终与核心筒保持一定的悬臂高度，核心筒施工不会受塔吊悬臂高度的影响，只与塔吊安装独立高度有关；

（5） 内爬式动臂塔吊需要增加内爬框以及内爬支撑钢梁。

（四）塔吊布置

本工程计划在主楼B-C轴交3-4轴之间及E-F轴交3 - 4轴之间各布置1台STL420内爬式动臂塔吊，塔吊最大吊运半径均为50m，塔吊具体平面位置如（图2） 所示。

三、塔吊爬升规划

当主楼核心筒施工到一定高度时，塔吊需要利用内爬框进行爬升，每次爬升间距16.8m-21m，共计爬升11次

（一）爬升步骤

（1） 爬升前，首先安装第2道支撑钢梁及内爬框，并在第1道内爬框处安装内爬顶升机构 起动顶升机构，进行顶升待建筑物施工到一定高度，安装第3道支撑钢梁及爬升框。

（2） 将顶升机构从第1道内爬框处拆除，安装在第2道内爬框处，起动顶升机构，进行顶升 待建筑物施工到一定高度，将第1道支撑钢梁及内爬框拆除转运至第4道爬升加强梁处。

（3） 重复以上操作，直到塔吊到达施工的要求高度。塔吊支撑钢梁所在楼层及混凝土加强梁梁面标高如表2所示。

（4） 内爬动臂塔吊第一次爬升流程如（图3） 所示。内爬动臂塔吊总爬升流程如（图4） 所示。

四、塔吊拆除步骤

（1） 塔吊拆除时，首先用一台塔吊拆除另外一台塔吊以及爬升框和钢梁；

（2） 在屋面上安装一台屋面小型塔吊，拆除剩下一台塔吊以及爬升框和钢梁。

（3） 利用把杆将屋面塔吊进行分片拆除。

（4） 将把杆拆除。

五、钢结构吊装

（一）钢管柱的吊装

利用动臂塔吊把钢管柱从平板车上吊起，使钢管柱竖直站立，然后进行起吊，吊运至安装地点，再进行钢管柱的对口安装； 安装就位后，先用螺栓将上下钢管柱临时固定，待整层楼钢管柱均安装完成，校正好位置和标高，再焊接完成。具体流程为：

（二）钢梁的吊装

塔楼的钢框架安装时吊索水平角度不得小于45°，绑扎必须牢固 吊点设置在梁的三等分点处，在吊点处设置耳板，待钢梁吊装就位完成之后割除 为防止吊耳起吊时的变形，采用专用吊装卡具，此吊具用普通螺栓与耳板连接 对于同一层重量不大的钢梁，在满足塔吊最大起重量的同时，可以采用一钩多吊，以提高吊装效率，如（图5） 所示。

钢框架安装后进行校正及微调，一旦校正结束，各连接节点处用临时定位板进行固定，方可进行焊接。

六、注意事项

（一） 内爬式动臂塔吊工作时要考虑塔吊的相对平面空间位置，即保证工作要求，又不产生干扰； 运行主要原则为： 后塔让先塔动塔让静塔轻车让重车客塔让主塔；

（二） 内爬式动臂塔吊应在爬升前对爬升装置及支撑钢梁进行验收，合格后方可进行爬升，并应制定好安全应急预案；

（三） 内爬式动臂塔吊爬升全过程要专人负责指挥，专人照顾电源，专人操纵液压压泵，专人扶扁横梁，专人拉爬爪，专访人安装轴销（ 螺栓等） ，精力集中，坚实岗位；

（四） 内爬式动臂塔吊爬升时要对施工工作范围危险区进行警戒设警戒线挂安全警示牌，并安排专人看护。

七、分析与结论

（一） 内爬式动臂塔吊的成功应用，满足了现场钢结构吊装的要求，实现了钢结构构件的精确安装。

（二） 内爬式动臂塔吊应用后，主楼钢管柱实现3层为一安装段，节省了钢管柱的制作成本以及安装成本，并大大的节约了施工工期。

（三） 内爬式动臂塔吊的成功内爬，节省了塔吊标准节以及附着件的租赁费用，减少了塔吊自重，并降低了最底层塔吊基础的技术要求。

（四） 通过合理的施工方案和方法解决了超高层钢结构安装的垂直运输问题，证明超高层钢结构的安全精确安装在工程中是可行有效的，为其他类似工程提供了良好的借鉴作用。