劉文華，王善科，宮石壘，韓俊虎，王豪杰

LIU Wen-hua,WANG Shan-ke,GONG Shi-lei,HAN Jun-hu,WANG Hao-jie

（山東中建物資設(shè)備有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

隨著國內(nèi)外超高層建筑的不斷發(fā)展，核心筒與鋼框架組合結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。此類工程吊裝構(gòu)件重量大、吊次多、核心筒狹小，同時(shí)布置多臺(tái)塔機(jī)困難且效率低，內(nèi)爬和外掛式動(dòng)臂塔機(jī)得以在此類工程中大展身手，但由于此類塔機(jī)以核心筒結(jié)構(gòu)為支撐，或在核心筒內(nèi)或掛在核心筒外，塔機(jī)爬升至最終位置后，受支撐架、塔身結(jié)構(gòu)的干涉，建筑物核心筒或鋼結(jié)構(gòu)外框無法封閉，所以往往采取先大后小的拆除順序，最后一臺(tái)塔機(jī)通常采用屋面吊進(jìn)行拆除，塔機(jī)拆完后用屋面吊完成主樓剩余構(gòu)件及幕墻的吊裝。

由于屋面吊屬于小眾機(jī)械，起重力矩較小，臂長較短，安全保險(xiǎn)裝置簡陋，雖能勉強(qiáng)應(yīng)用于超高層主樓結(jié)構(gòu)施工，但在安裝位置、吊裝能力、作業(yè)半徑、最大起升高度等方面受限較大，效率低，安全隱患大。

我公司在青島海天中心工程施工中，將1 臺(tái)ZSL380-32T 動(dòng)臂塔機(jī)安裝于主樓核心筒屋面頂，臂長50m，經(jīng)過1 年的安全運(yùn)行，現(xiàn)已拆除，此方案綜合評(píng)價(jià)比屋面吊更加安全高效，為同類工程提供了新的吊裝思路?，F(xiàn)以本工程為例，對(duì)塔機(jī)屋面安裝技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 工程概述及塔機(jī)配置方案

1.1 工程概況

青島海天中心總建筑面積49.4 萬m2，由3個(gè)塔樓組成。T1塔樓高210m，T2塔樓高369m，T3 塔樓度245m。始建時(shí)為山東半島乃至黃海海岸線城市群的地標(biāo)性建筑。T2 塔樓主體施工期間，安裝1 臺(tái)撫順永茂STL1000C 動(dòng)臂塔機(jī)（現(xiàn)場編號(hào)：1 號(hào)），1 臺(tái)南京中昇ZSL850 動(dòng)臂塔機(jī)（現(xiàn)場編號(hào)：2 號(hào)），均為外掛式安裝；主體封頂后，按時(shí)間節(jié)點(diǎn)順序安裝1 臺(tái)ZSL380 動(dòng)臂塔機(jī)（現(xiàn)場編號(hào)：3 號(hào)），1 臺(tái)ZSL120 屋面吊（現(xiàn)場編號(hào)：4 號(hào)），均為屋面安裝，塔機(jī)布置如圖1所示。

圖1 青島海天中心T2塔樓塔機(jī)布置圖

1.2 塔機(jī)拆除順序

主樓封頂后，根據(jù)施工進(jìn)度，先用2 號(hào)ZSL850 塔機(jī)將1 號(hào)STL1000C 塔機(jī)拆除，然后用2 號(hào)塔機(jī)在樓頂屋面位置安裝3 號(hào)ZSL380 塔機(jī)，塔身安裝1 節(jié)6m 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，臂長50m，2 號(hào)塔機(jī)完成吊裝任務(wù)后，用3 號(hào)塔機(jī)將2 號(hào)塔機(jī)拆除，3號(hào)塔機(jī)接近施工尾聲時(shí)，在屋面安裝4 號(hào)ZSL120屋面吊，用4 號(hào)屋面吊將3 號(hào)塔機(jī)拆除，4 號(hào)屋面吊自拆，由高區(qū)載客電梯運(yùn)至地面。

2 屋面塔機(jī)安裝整體思路及技術(shù)難點(diǎn)

2.1 安裝整體思路

傳統(tǒng)的固定式塔機(jī)需要將支腿埋在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，塔機(jī)安裝在支腿上，通過基礎(chǔ)消除重力、傾翻力矩、扭矩及水平力對(duì)塔機(jī)穩(wěn)定性的影響。塔機(jī)在屋面安裝時(shí)，采用支撐鋼梁＋埋件的形式，代替混凝土基礎(chǔ)來保證塔機(jī)工作狀態(tài)及非工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，鋼梁支撐系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 鋼梁支撐系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2.2 技術(shù)難點(diǎn)

1）所選用塔機(jī)需具備滿足施工要求的所有要素，并能方便地完成拆卸。

2）需根據(jù)廠家提供的受力，設(shè)計(jì)預(yù)埋件、支撐鋼梁，并進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

3）需根據(jù)鋼梁支撐點(diǎn)的受力對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算和加固。

4）需對(duì)預(yù)埋件與鋼梁間，鋼梁與鋼牛腿間焊縫進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)把控。

3 ZSL380塔機(jī)起重性能及受力模型

3.1 起重性能（50m臂長，圖3）

圖3 ZSL380塔機(jī)50m臂長起重性能

3 號(hào)ZSL380 塔機(jī)與2 號(hào)ZSL850 塔機(jī)中心距離為18m，ZSL380 采用單倍率吊裝，18m 幅度額定起重量為19t，ZSL850 最重部件為爬升節(jié)，重15.5t，向地面吊運(yùn)時(shí)，考慮2t 起升鋼絲繩重量，吊物最大總重為17.5t，故滿足拆塔吊裝要求。在拆除ZSL850 塔機(jī)后，ZSL380 塔機(jī)需吊裝的建筑物鋼構(gòu)、幕墻等構(gòu)件最大重量為10t，最大半徑為25m，在此幅度ZSL380 額定起重量最小為13.5t，在地面起吊考慮2t的鋼絲繩重量衰減，故滿足吊裝要求。

3.2 ZSL380塔機(jī)（50m臂長）屋面安裝受力模型

ZSL380 塔機(jī)50m 臂長受力模型如圖4 所示。

圖4 ZSL380塔機(jī)50m臂長受力模型

4 塔機(jī)屋面安裝各種設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

4.1 支撐鋼梁

4.1.1 支撐鋼梁現(xiàn)場布置和設(shè)計(jì)

根據(jù)廠家提供的受力，鋼梁在塔吊鋼牛腿位置受力T 值最大為149t，U 值最大為93t。鋼梁布置如圖5 所示。支撐鋼梁設(shè)計(jì)如圖6 所示。

圖5 ZSL380 支撐鋼梁布置圖

圖6 支撐鋼梁設(shè)計(jì)圖

4.1.2 支撐鋼梁驗(yàn)算

根據(jù)ZSL380 塔機(jī)屋面位置采用有限元軟件建立模型分如圖7 所示。

圖7 有限元分析模型

1）工況一 塔機(jī)起吊方向與鋼梁呈45°。

2）工況二 塔機(jī)起吊方向與鋼梁垂直。

塔機(jī)反力安全系數(shù)為1.4，鋼梁采用800mm×400mm×40mm 箱型鋼梁（Q345），通過應(yīng)力圖結(jié)果，鋼梁最大應(yīng)力為240MPa，滿足計(jì)算要求。

鋼梁節(jié)點(diǎn)最大反力Fz=1200kN，最大水平力Fx=50kN（標(biāo)準(zhǔn)值）。

4.2 墻體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

支撐鋼梁1、2 分別搭設(shè)在混凝土梁與墻上，受力薄弱點(diǎn)為鋼梁1 端點(diǎn)處（圖8），此端點(diǎn)處對(duì)型鋼混凝土梁兩個(gè)方向上的作用力分別是：豎向的壓力Fz=1200kN，水平向力Fx=50kN，型鋼混凝土梁彎矩剪力，如圖9 所示。

圖8 ZSL380 支撐鋼梁支撐點(diǎn)受力圖

圖9 型鋼混凝土梁彎矩剪力圖

經(jīng)設(shè)計(jì)院核算，支撐點(diǎn)薄弱點(diǎn)受力符合安全要求。

4.3 預(yù)埋件

4.3.1 預(yù)埋件設(shè)計(jì)圖（圖10）

4.3.2 預(yù)埋件驗(yàn)算

預(yù)埋件與焊縫在受拉力與剪力時(shí)為最不利工況，ZSL380 埋件最大拉力F=120kN，最大剪力V=50kN。

預(yù)埋件抗拉強(qiáng)度：fy=300N/mm2錨筋排數(shù)的影響系數(shù)：αr=0.85。

錨筋的受剪承載力系數(shù)αv=（4.0-0.08×d）×（fc/fy）×0.5=（4.0-0.08×20）×（14.3/300）×0.5=0.524

錨板的彎曲變形折減系數(shù)為

圖10 預(yù)埋件設(shè)計(jì)圖

根據(jù)公式

單根25 鋼筋截面積為4.9cm2，采用12 根錨固，總面積As=58.8cm2，滿足要求。

4.3.3 焊縫驗(yàn)算

鋼梁與埋件焊接用hf=15mm 角焊縫，焊縫長 度2×400mm，計(jì)算焊縫長度lw=2×（400-2×10）=760mm。

σ=[N/（lwhe）＋M/W]=1200×103/（760×10.6）=148.9N/mm2≤ffw×βf=200N/mm2，滿足要求。

τ=V/（lwhe）=50×103/（760×10.6）=6.2N/mm2≤ffw=200N/mm2，滿足要求。

σz=[（σ/βf）2＋τ2]1/2=[（148.9/1）2＋6.22]1/2=149.03N/mm2≤ffw=200N/mm2，滿 足要求。

5 結(jié)語

我公司已應(yīng)用塔機(jī)屋面安裝技術(shù)完成重慶來福士廣場2 臺(tái)STL460C，青島海天中心1 臺(tái)ZSL380、1 臺(tái)TC5610 的安裝，現(xiàn)塔機(jī)均安全、順利地完成吊裝任務(wù)并拆卸完成，充分證明了此技術(shù)的實(shí)用性和可靠性，具有很好地推廣價(jià)值。