劉衛(wèi)未,車庭樞,王 晶,李 靜,范 昕,蔣千重,趙乾辰
(中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司,北京 100102)
北京市CBD核心區(qū)Z2b地塊商業(yè)金融項(xiàng)目位于朝陽區(qū)國貿(mào)橋東北角,占地面積8 223m2,總建筑面積167 851m2,集甲級(jí)辦公、會(huì)議、商業(yè)、健身、餐飲、多種配套服務(wù)功能于一體,地下6層,主塔樓57層,高260m。
該塔樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu),核心筒墻體內(nèi)含鋼骨,核心筒內(nèi)為鋼筋混凝土梁板,外框架為組合柱+鋼梁+樓承板。核心筒墻體采用液壓爬模施工,筒內(nèi)布置2臺(tái)L630-50塔式起重機(jī),結(jié)構(gòu)平面如圖1所示。
圖1 結(jié)構(gòu)平面
核心筒南側(cè)墻體在25層收縮,核心筒北側(cè)墻體在42層收縮(見圖2)。1,2號(hào)塔式起重機(jī)原為內(nèi)爬式塔式起重機(jī),1號(hào)塔式起重機(jī)在42~57層、2號(hào)塔式起重機(jī)在26~57層均需轉(zhuǎn)換爬升方式。
圖2 核心筒立面示意
由于核心筒收縮,需停止塔式起重機(jī)內(nèi)爬,轉(zhuǎn)換塔式起重機(jī)基礎(chǔ),一般超高層項(xiàng)目遇到塔式起重機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)優(yōu)先選擇外掛基礎(chǔ),鑒于核心筒結(jié)構(gòu)布置的特殊性,由于外掛基礎(chǔ)安裝難度大、施工工期長、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差、爬模干預(yù)等原因,需考慮更經(jīng)濟(jì)安全的轉(zhuǎn)換方式,以實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)順利爬升。
通過方案比選,最終確定1,2號(hào)塔式起重機(jī)低區(qū)內(nèi)爬升在高區(qū)轉(zhuǎn)換為高空外附,以保證結(jié)構(gòu)連續(xù)施工及塔式起重機(jī)合理附著。塔式起重機(jī)內(nèi)爬轉(zhuǎn)外附流程如圖3所示。
圖3 塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換流程
隨著核心筒混凝土墻向內(nèi)收縮,無法固定原內(nèi)爬塔式起重機(jī)基礎(chǔ)梁埋件,故需在核心筒內(nèi)收外側(cè)搭設(shè)爬升輔助鋼架,鋼架由鋼柱、鋼梁和斜支撐組成。塔式起重機(jī)爬升輔助鋼架計(jì)算模型如圖4所示。
圖4 計(jì)算模型示意
常規(guī)內(nèi)爬塔式起重機(jī)考慮其作用于上、下層C形梁的荷載及爬升輔助鋼架自重。塔式起重機(jī)荷載包括豎向力V、第1道支撐水平力H2、第2道支撐水平力H1,本次選用L630-50塔式起重機(jī)工作狀態(tài)下的荷載值(見表1)。
表1 L630-50塔式起重機(jī)支撐系統(tǒng)荷載取值 kN
支撐架結(jié)構(gòu)自重由程序自行計(jì)算??紤]沖擊、振動(dòng)、安裝誤差及風(fēng)荷載高度系數(shù)的影響,正常使用極限狀態(tài)下,塔式起重機(jī)活荷載、支撐架自重荷載分項(xiàng)系數(shù)均為1.0;承載力極限狀態(tài)下,塔式起重機(jī)活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.5,支撐架自重荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.3。
在爬升輔助鋼架驗(yàn)算中,上層支撐梁在塔式起重機(jī)支腿位置僅承擔(dān)水平力H1,下層支撐梁荷載需考慮豎向力V、水平力H2和彎矩M(由水平力H1在下層支撐梁處所引起),M=H1×L(L為2道支撐的豎向間距)。
表2 各工況豎向力取值
表3 各工況水平力取值
圖5 荷載作用示意
爬升輔助鋼架設(shè)計(jì)考慮工程結(jié)構(gòu)限制、塔式起重機(jī)荷載選用、結(jié)構(gòu)安全冗余、結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)成本等因素,傳力路徑明晰,在常規(guī)塔式起重機(jī)爬升框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加鋼柱、橫向及豎向斜撐等構(gòu)件。經(jīng)計(jì)算,桿件軸力、應(yīng)力比、撓度等均符合要求。此外,當(dāng)偶然荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部破壞時(shí),經(jīng)過內(nèi)力重分布,桿件最大應(yīng)力比提高0.1,滿足抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)。
外附塔式起重機(jī)作用于基礎(chǔ)上的荷載包括豎向軸力V、剪力S、彎矩M,分別為3 060kN,1 116kN,12 684kN·m。荷載分項(xiàng)系數(shù)取值及計(jì)算工況的豎向力N、水平力V簡化同爬升輔助鋼架。外附塔式起重機(jī)基礎(chǔ)如圖6所示(第N層為塔式起重機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換樓層)。
圖6 外附塔式起重機(jī)基礎(chǔ)
通過有限元軟件建模計(jì)算外附塔式起重機(jī)基礎(chǔ)各桿件的受力是否滿足要求。施工過程中各桿件最大應(yīng)力比如圖7所示。
圖7 各桿件最大應(yīng)力比
1)在主體結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎完成后,混凝土模板合模前,將轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)埋件固定在圖紙標(biāo)注的軸線和標(biāo)高處,偏差≤5mm。模板加固完成后,再次測量定位數(shù)據(jù),如果偏差>5mm,立即調(diào)整。
2)塔式起重機(jī)支撐梁上方3m處,在主體結(jié)構(gòu)墻體上埋設(shè)預(yù)埋件,用于安裝支撐鋼梁時(shí)固定手動(dòng)葫蘆。
3)支撐體系通過預(yù)埋件連接主體結(jié)構(gòu),外側(cè)埋件與支撐間采用全熔透縫焊接,焊縫等級(jí)為一級(jí),探傷比例為100%。
1)爬升輔助鋼架與N層外墻頂部埋件焊接,爬升輔助鋼架梁底部和主體結(jié)構(gòu)連梁下用圓管做三角支撐,保證結(jié)構(gòu)連梁不受壓變形。
2)由于爬升輔助鋼架鋼柱較長,需分2次安裝,首先使用塔式起重機(jī)安裝2根鋼柱,固定后安裝鋼梁、斜撐,校正垂直度后統(tǒng)一焊接,然后安裝、焊接下一節(jié)鋼柱、鋼梁。塔式起重機(jī)爬升輔助鋼架做法剖面如圖8所示。
圖8 塔式起重機(jī)爬升輔助鋼架做法剖面
1)先安裝爬升輔助鋼架,N+1層安裝完成后,插入安裝N+1層夾持鋼梁。
2)安裝爬升輔助鋼架后,安裝N+4層塔式起重機(jī)夾持鋼梁,先安裝轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)承重鋼梁,然后由下向上依次安裝斜支撐等其他構(gòu)件。
3)安裝爬升夾持鋼梁時(shí),下放鋼梁需傾斜一定角度,待下放到指定高度后調(diào)整至水平位置。塔式起重機(jī)夾持鋼梁平面如圖9所示。
圖9 塔式起重機(jī)夾持鋼梁平面
4)安裝斜撐時(shí),需先把斜撐吊運(yùn)至混凝土樓面處,然后人工倒運(yùn)至安裝位置正下方,拼裝完連接板后,由下向上吊運(yùn)至指定標(biāo)高。
1)安裝N層支撐鋼梁前,先將塔式起重機(jī)爬升至N+1層,使塔式起重機(jī)通過爬升框架坐落于N+1層夾持承重梁上。
2)內(nèi)爬裝置由上、中、下內(nèi)爬框架承重梁,內(nèi)爬框架(C形梁),內(nèi)爬基節(jié),內(nèi)爬標(biāo)準(zhǔn)節(jié),液壓頂升機(jī)構(gòu)等組成。內(nèi)爬塔身由1節(jié)內(nèi)爬基節(jié)+4節(jié)內(nèi)爬節(jié)+4節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成,內(nèi)爬塔身組合長51.3m。塔式起重機(jī)整機(jī)爬升時(shí),上、中、下框架固定在內(nèi)爬框架承重梁上,塔式起重機(jī)利用安裝在內(nèi)爬框架上的液壓頂升系統(tǒng)爬升。
塔式起重機(jī)爬升至N+1層后安裝N層塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ),塔式起重機(jī)基礎(chǔ)平面、剖面分別如圖10,11所示,落回轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)如圖12所示。
圖10 塔式起重機(jī)基礎(chǔ)平面
圖11 塔式起重機(jī)基礎(chǔ)剖面
圖12 塔式起重機(jī)落回轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)
塔式起重機(jī)爬升至N+1層后安裝N層塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)。
1)待安裝完N層塔式起重機(jī)支撐體系,塔式起重機(jī)基座下降至轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)承重鋼梁上并固定。
2)利用塔式起重機(jī)內(nèi)爬系統(tǒng),將塔式起重機(jī)自降1層,使內(nèi)爬基節(jié)下方與塔式起重機(jī)可拆卸地腳連接,塔式起重機(jī)可拆卸地腳直接落在N層新架設(shè)的轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)鋼梁上方,調(diào)整塔式起重機(jī)垂直度符合要求后,夾緊內(nèi)爬框架頂升螺栓,焊接可拆卸地腳與轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)鋼梁,將直徑600mm的可拆卸地腳底板圓弧四周進(jìn)行圍焊,焊腳高30mm。
1)當(dāng)塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升到指定高度后,連接附墻支撐與主體結(jié)構(gòu)墻體,以保證塔式起重機(jī)整體運(yùn)行穩(wěn)定。塔式起重機(jī)附著采用4桿系統(tǒng),設(shè)置在核心筒墻體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處。
2)塔式起重機(jī)基礎(chǔ)重生根后,再安裝塔式起重機(jī)頂升套架。由于塔式起重機(jī)原安裝為內(nèi)爬式,只可散拼安裝頂升套架,2臺(tái)塔式起重機(jī)互裝頂升套架時(shí)需借助倒鏈配合。安裝頂升套架時(shí),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場塔式起重機(jī)頂升踏步方向,確定頂升套架開口方向(即標(biāo)準(zhǔn)節(jié)引進(jìn)方向)。
利用另一臺(tái)塔式起重機(jī),配合手拉葫蘆鏈拆除塔式起重機(jī)夾持梁及爬升輔助鋼架,通過上方結(jié)構(gòu)預(yù)留吊裝口運(yùn)出現(xiàn)場,至此完成塔式起重機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換,塔式起重機(jī)由內(nèi)爬式轉(zhuǎn)為外附式塔式起重機(jī)。塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換完成剖面如圖13所示。
圖13 塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換完成剖面
北京市CBD核心區(qū)Z2b地塊商業(yè)金融項(xiàng)目核心筒內(nèi)的2臺(tái)L630-50塔式起重機(jī),通過合理的方案選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、安拆施工,在結(jié)構(gòu)限制情況下,由內(nèi)爬式轉(zhuǎn)換成外附式頂升塔式起重機(jī),現(xiàn)場不間斷施工,且不影響下部樓層施工工序,保證超高層垂直運(yùn)輸便捷高效,有效縮短施工周期,減少施工成本,同時(shí)對主體結(jié)構(gòu)影響小,安全性更高。