蒲 偉，龍開定，張?zhí)飸c PU Wei， LONG Kai-ding， ZHANG Tian-qing

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

外掛式動臂塔機在超高層施工的垂直運輸中起著重要作用，其支撐體系的高精度、高效率安裝是施工得以順利開展的保證。特別是超高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計越發(fā)多樣化，以致動臂塔機標準C型梁無法直接安裝與使用，增加了動臂塔機支撐體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，加大了動臂塔機支撐體系的施工難度，如何確保非標準結(jié)構(gòu)條件下動臂塔機支撐體系的順利安裝和安全使用是超高層建筑施工的重要內(nèi)容。本文依托昆明西山萬達廣場項目，介紹了外掛動臂塔機受核心筒門洞影響，對塔機支撐體系進行了優(yōu)化與改進。

1 工程概況

昆明萬達廣場項目（圖1）為城市綜合體項目（包含大商業(yè)、超五星酒店、高端寫字樓、城市商業(yè)街及配套設(shè)施）。項目分為東西2個地塊，總建筑面積約713 800m2。其中B地塊南、北側(cè)各有一幢超高層甲級寫字樓。南、北超高層寫字樓地下室3層，地上66/67層，建筑高度316m，標準層層高4.1m，結(jié)構(gòu)形式為型鋼鋼筋混凝土核心筒+鋼管混凝土柱鋼梁框架，共有5個加強層，分別為10層、22層、34層、46層、58層，其中10層設(shè)置腰桁架，22層、34層、46層、58層設(shè)置伸臂桁架和腰桁架。核心筒內(nèi)型鋼柱62根，鑄鋼件最大重量53t，外框圓管柱共計16根，最大直徑2.4m，樓板為鋼筋混凝土壓型鋼板組合樓板。

圖1 昆明萬達廣場項目結(jié)構(gòu)效果圖

2 動臂塔機布置

通過對超高層核心筒結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重量、平面位置、吊次等因素綜合考慮分析，確定超高層塔機數(shù)量、型號及平面布置（圖2）：南超高層核心筒東側(cè)、西側(cè)各設(shè)置1臺ZSL1250動臂式塔機，核心筒南側(cè)設(shè)置1臺ZSL750動臂式塔機；北超高層核心筒東側(cè)、西側(cè)各設(shè)置1臺M760DX動臂式塔機，核心筒北側(cè)設(shè)置1臺M440D動臂式塔機。

圖2 南超高層動臂塔機平面布置圖

外掛式動臂塔機支撐體系（圖3）由兩道支撐梁組成，支撐梁間隔14～22m設(shè)置，支撐梁包括2根支撐主梁、2根垂直撐桿、2根水平撐桿、2根連桿及C型梁。第一道支撐梁位于塔身底部，作為塔機底框，主要承受豎向荷載；第二道支撐梁位于塔身標準節(jié)位置，作為塔機附框，主要承受水平荷載。塔機爬升前，安裝第三道支撐梁，第三道支撐梁位于第二道支撐梁上部，第三道支撐梁安裝完成，檢查驗收合格后開始爬升動臂塔機，塔機爬升完成后，拆除原第一道支撐梁，以備下次塔機爬升使用。

圖3 塔機支撐梁構(gòu)件組成示意圖

3 塔機支撐體系的優(yōu)化與改進

3.1 支撐體系的優(yōu)化與改進

本工程外掛塔機支撐體系受到工程結(jié)構(gòu)特點的影響（核心筒門洞較大），支撐主梁間距為塔機標準C型梁長度時，支撐主梁位于核心筒結(jié)構(gòu)門洞口位置，支撐主梁無法與核心筒結(jié)構(gòu)有效連接，為了使支撐主梁與核心筒結(jié)構(gòu)有效連接需增大支撐主梁間距，以致支撐主梁間距大于塔機標準C型梁的長度，塔機標準C型梁無法安裝（圖4）。

圖4 C型梁無法安裝示意圖

通常情況下，塔機標準C型梁無法安裝時，一般采用增加轉(zhuǎn)換梁的常規(guī)方式（C型梁+疊合梁）進行處理（圖5），支撐體系為支撐主梁+轉(zhuǎn)換支座+轉(zhuǎn)換梁+轉(zhuǎn)換支座+標準C型梁。

由于“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系梁疊合梁、連接構(gòu)造復(fù)雜、受力轉(zhuǎn)換次數(shù)多、受力性能不好、用鋼量大、加工制作費用高、并且安裝、倒運困難，效率低下，施工周期長，針對性地將“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系優(yōu)化為“支撐主梁+轉(zhuǎn)換支座+改進C型梁”（圖6）。

圖5 C型梁+疊合梁常 圖6 優(yōu)化后支撐體系規(guī)支撐體系

3.2 支撐體系的優(yōu)化設(shè)計及加工制作

3.2.1 支撐體系的優(yōu)化設(shè)計

1.2.4 MLPA檢測 采用SALSA MLPA probemix P266-B1 CLCNKB試劑盒(MRC Holland， Amsterdam，Holland)檢測大片段的缺失和重復(fù)。該試劑盒包含了29個探針：14個探針分別位于CLCNKB基因各個外顯子上(4、7、9、12、16、20號外顯子除外)，2個探針分別位于CLCNKA基因5和10號外顯子上，2個探針位于CLCNKB基因上游區(qū)段，以及11個對照探針分別位于不同的常染色體區(qū)域，以上結(jié)果由邁基諾醫(yī)學(xué)檢驗所提供技術(shù)支持。

根據(jù)動臂塔機型號，確定爬升支撐體系計算荷載大小，同時按最不利情況考慮風荷載影響，即風荷載的作用方向從塔機背部指向塔機吊臂的方向。

采用有限元軟件ANSYS將塔機及爬升支撐體系整體建模分析計算，根據(jù)塔機吊臂的轉(zhuǎn)動方向，選取具有代表性的8種工況（圖7）分別計算塔機爬升支撐體系構(gòu)件的應(yīng)力、變形和支座反力，根據(jù)支撐體系的變形情況確定預(yù)拱度。

取最不利的支座反力對預(yù)埋件進行設(shè)計計算，并對主體結(jié)構(gòu)承載力計算驗算，確定爬升支撐體系構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)，最后根據(jù)計算確定的爬升支撐體系的相關(guān)參數(shù)繪制出爬升支撐體系設(shè)計圖紙。圖8為支撐主梁應(yīng)力分布圖，圖9為斜撐桿和聯(lián)系桿的應(yīng)力分布圖，圖10為改進C型梁應(yīng)力分布圖。

圖8 支撐主梁應(yīng)力分布圖

圖9 斜撐桿和聯(lián)系桿的應(yīng)力分布圖

圖10 改進C型梁應(yīng)力 分布圖

3.2.2 支撐體系的加工制作

根據(jù)設(shè)計圖紙確定的構(gòu)件尺寸、大小、材料的規(guī)格型號和材質(zhì)、焊縫厚度等相關(guān)設(shè)計參數(shù)，由專業(yè)單位對爬升支撐體系進行加工制作。

4 外掛塔機支撐體系的安裝

4.1 預(yù)埋件的安裝

按照塔機爬升支撐體系預(yù)埋件平面位置、尺寸大小、標高等設(shè)計要求，將預(yù)埋件深化設(shè)計在核心筒型鋼暗柱上，預(yù)埋件在工廠與核心筒型鋼暗柱焊接加工成整體，型鋼暗柱安裝完畢，預(yù)埋件亦安裝完畢。省去預(yù)埋件現(xiàn)場安裝、校正、焊接的時間，有利于保證焊接質(zhì)量，提高安裝精度。

4.2 安裝工具式操作平臺

工具式操作平臺（圖11）為可拆卸外掛式，在塔機爬升支撐體系預(yù)埋件上或者外框架型鋼梁預(yù)埋件上焊接懸掛吊耳，塔機將工具式操作平臺（圖12）吊到安裝位置后，采用固定螺栓將工具式操作平臺與懸掛吊耳連接。

圖11 工具式操作平臺實況圖

圖12 工具式操作平臺立面 效果圖

4.3 安裝預(yù)埋件連接耳板及定位固定點

采用全站儀、水準儀、鋼卷尺等測量儀器，將外部控制軸線、高程控制水準點引測到埋件附近的墻面上，并通過軸線及高程控制線確定出每個預(yù)埋件銷軸的豎向中心線和水平中心線，通過每個埋件銷軸豎向中心線和水平中心線確定出連接耳板和加勁肋的位置。

4.3.2 定位固定點的設(shè)置

通過每個預(yù)埋件上連接耳板和加勁肋的平面位置，確定出定位校正固定點位置，并將定位校正固定點焊接在塔機爬升支撐體系預(yù)埋件上，以方便支撐梁構(gòu)件就位。支撐主梁預(yù)埋件采用單側(cè)連接耳板及下部擋鐵作為定位校正固定點，垂直撐桿、水平撐桿預(yù)埋件采用下部擋鐵及側(cè)面擋鐵作為定位校正固定點。

4.4 組合單元體的安裝

4.4.1 組合單元體的拼裝

在地面上將支撐主梁及其連接耳板和銷軸、垂直撐桿及其連接耳板和銷軸拼裝成整體，再將垂直撐桿的自由端采用5t手動葫蘆及鋼絲繩懸掛于支撐主梁下方，形成2個吊裝組合體。組合吊裝方法減少了塔機吊次，提高施工效率，保證安裝時支撐梁構(gòu)件的臨時穩(wěn)定性和安裝質(zhì)量，降低因高空作業(yè)施工帶來的安全風險。

4.4.2 組合體的安裝

組合體安裝示意圖如圖13所示，用塔機分別將組合體吊裝到安裝位置后，調(diào)整組合體標高及平面位置，使支撐主梁銷軸與預(yù)埋件上已焊接耳板連接，校正主梁標高及平面位置，點焊固定另一側(cè)連接耳板；通過手動葫蘆調(diào)節(jié)垂直撐桿的位置，使垂直撐桿自由端連接耳板與其預(yù)埋件上標識位置重合，點焊固定垂直撐桿連接耳板；再通過掛設(shè)在塔機標準節(jié)上的10t手動葫蘆及定位槽鋼臨時固定組合體，釋放輔助塔機吊鉤，二次調(diào)整支撐主梁標高及平面位置直至滿足設(shè)計要求時焊接所有連接耳板及加勁肋，有效節(jié)約輔助塔機的使用時間，提高塔機的施工效率。

圖13 組合體安裝示意圖

4.5 安裝水平撐桿、連桿、C型梁

用塔機將水平撐桿吊到安裝位置，調(diào)整水平撐桿位置及標高，使水平撐桿與支撐主梁采用銷軸連接，再調(diào)節(jié)水平撐桿自由端，使水平撐桿連接耳板與預(yù)埋件上標識位置重合，焊接連接耳板。

水平撐桿安裝完畢后，安裝支撐主梁之間的連桿，使兩道支撐主梁形成整體。

最后將塔機C型梁安裝在支撐主梁的連接支座上，至此塔機支撐梁安裝完成（圖14）。

圖14 支撐梁安裝完成后照片

5 支撐梁的檢查驗收

焊縫采用開剖口等強焊接，焊縫均為一級焊縫，無損檢測合格才可進行下道工序。

C型梁與支撐主梁連接支座的平面位置最大誤差不超過3mm。

為了控制支撐梁受力后的下?lián)?，挑出端比根部?0mm。

6 結(jié) 論

外掛式動臂塔機在超高層施工的垂直運輸中起著重要作用，對于支撐主梁間距大于塔機標準C型梁的長度，塔機標準C型梁無法直接安裝與使用時，通常采用增加轉(zhuǎn)換梁的方式進行受力傳遞。該體系梁疊合梁、連接構(gòu)造復(fù)雜、受力轉(zhuǎn)換次數(shù)多、受力性能不好。

將“C型梁+疊合梁”的常規(guī)支撐體系優(yōu)化為“支撐主梁+轉(zhuǎn)換支座+改進C型梁”，使支撐主梁可結(jié)合結(jié)構(gòu)特點靈活布置，降低了支撐體系的復(fù)雜程度，易于安拆，

安裝時采取預(yù)埋件與型鋼柱工廠焊接、組合構(gòu)件單元整體吊裝、利用自身構(gòu)件進行吊裝校正等一系列施工方法，簡化操作，在保證施工質(zhì)量的前提下也提高了施工效率，降低了高空作業(yè)風險，有力地確保了安全生產(chǎn)。