超高層建筑施工中的塔吊選型和平面定位布置【摘要】針對有勁性混凝土結(jié)構(gòu)的超高層建筑，對塔吊的性能及平面定位都有了更高的要求，現(xiàn)以某超高層建筑為背景，對塔吊的選型和平面定位做較為深入的研究，對塔吊選型和平面定位所要求的條件分別做了闡述，希望能夠指導類似工程的施工，發(fā)揮出真正的意義?！娟P(guān)鍵詞】超高層；塔吊選型、定位；塔吊安拆 1 工程概況某工程位于某市金融商務(wù)區(qū)，該建筑地下3層，地上裙房4層，1#塔樓51層，建筑總高度213 m，總建筑面積約28萬。1#塔樓采用外框內(nèi)筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒平面呈正方形，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)插鋼骨柱；外框呈正方形，由20根截面尺寸為1400*1600 mm的型鋼混凝土柱組成的框架體系，樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。平面布置見下圖： 工程局部平面布置圖2 塔機選型塔吊作為建筑施工中主要的垂直和水平運輸工具，對于含有型鋼、鋼骨柱的框筒結(jié)構(gòu)，不僅要對鋼筋、周轉(zhuǎn)材料進行垂直和水平運輸，更重要的是用于鋼結(jié)構(gòu)的吊裝，所以鋼構(gòu)件的最大分節(jié)重量和吊裝次數(shù)成為塔吊選型的主要因素。2.1鋼結(jié)構(gòu)分節(jié)及最大吊重分析鋼結(jié)構(gòu)的分節(jié)吊裝單元重量和吊次對塔吊的選型起著很重要作用，在1#塔樓施工前必須對鋼柱的分節(jié)進行策劃。鋼結(jié)構(gòu)在加工廠加工成型，如果分節(jié)過長將增加塔吊的單次起重量，如果分節(jié)過短又增加了塔吊吊裝次數(shù)和焊接工程量，所以對鋼結(jié)構(gòu)施工進行深化設(shè)計非常關(guān)鍵，需要對施工進度、塔吊起重量進行全方位的考慮，擇優(yōu)選用性能突出、工效高和租賃費用較低的塔吊。本工程1#塔吊為TC7525（55m臂長）起重性能如下：1#塔吊各區(qū)間的工況如下：對鋼結(jié)構(gòu)安裝主要考慮兩個方面，其一：核心筒剪力墻中的鋼骨柱，其二：外框架結(jié)構(gòu)中的鋼骨柱，為了塔吊達到最大工作效率，減少現(xiàn)場焊接的工程量，加快施工進度，對鋼結(jié)構(gòu)分節(jié)進行優(yōu)化，本工程核心筒鋼骨柱構(gòu)件單節(jié)重量最大為3.41T，塔吊R40m處最大吊能為6.67T,可覆蓋整個核心筒區(qū)，兩層一節(jié)基本滿足塔吊吊能。外框鋼骨柱構(gòu)件單節(jié)重量最大為5.7T，不能滿足塔吊吊能的鋼構(gòu)件位于R45m至R50m之間，數(shù)量為1根。根據(jù)1#塔吊的吊能分析，則外框鋼柱在吊距范圍內(nèi)，滿足塔吊吊能時一層一節(jié)；不滿足時，一層兩節(jié)。2.2塔吊的主要參數(shù)應滿足施工要求主要參數(shù)：工作幅度、起升高度、起重量和起重力矩。工作幅度即塔吊作業(yè)半徑，塔吊最遠吊點至回轉(zhuǎn)中心距離應滿足施工平面要求。布置塔吊一般情況下要避免出現(xiàn)覆蓋盲區(qū)，但大多數(shù)情況下一個工程既有大型地下室、主樓、裙房；高層主體結(jié)構(gòu)部分，塔吊應全面覆蓋，裙樓爭取塔臂全部覆蓋，當出現(xiàn)難于解決的邊、角時，可考慮臨時使用汽車吊解決裙房、地下室邊角垂直及水平運輸問題，絕不能盲目更換大型塔吊，應該認真進行分析，再確定具體塔吊型號。塔吊起升高度>建筑物總高度+構(gòu)件+吊索+安全操作高度，同時應滿足塔吊超越建筑物外圍的腳手架體系、井架或其他障礙物的最大超越高度需求。起重量應包括吊物、吊具、鎖具和鋼絲繩等一系列作用在塔吊吊鉤上的全部重量。塔吊起重力矩應控制在額定起重力矩的75%以下，目的是為了保證作業(yè)安全及延長塔吊使用壽命。本工程塔吊選型時的工作幅度應覆蓋所有1#塔樓鋼結(jié)構(gòu)柱子及材料加工區(qū)、鋼結(jié)構(gòu)堆場，滿足施工平面的需求，包括材料卸車、材料堆場、轉(zhuǎn)運和吊裝需求；塔吊起升高度必須滿足爬模架體和鋼骨柱吊裝的高度；起重量則為深化設(shè)計后最終確定的鋼結(jié)構(gòu)吊裝重量+吊具+吊繩的全部重量。2.3綜合考慮、擇優(yōu)選用能夠滿足以上參數(shù)的塔吊很多，在進行塔吊型號選擇還應該從項目成本、工效、性價比上綜合考慮，擇優(yōu)選擇塔吊。本工程通過對以上三點的分析并進行市場實地調(diào)查，最終確定采用TC7525(臂長為55m)的附著固定式塔吊。不需要費用較高、施工面受局限、效率較低的動臂式塔吊，大大降低了塔吊的進場費用及租賃費。3.塔吊定位3.1滿足塔吊覆蓋面和供應面的要求塔吊覆蓋面即塔吊的工作幅度為半徑的圓形所覆蓋的面積；塔吊供應面即借助于水平運輸工具所能達到的供應范圍。塔吊定位應該保證待施工建筑物及材料堆場全部處于塔吊的覆蓋面和供應面的范圍之內(nèi)。材料供應面即材料卸車、堆放和通過二次轉(zhuǎn)運所能達到的供應范圍。其中鋼構(gòu)件卸車得考慮塔吊起吊最重鋼柱的范圍是否在施工道路上，堆場選擇需要滿足塔吊起重能力，避免利用其他起重設(shè)備進行二次轉(zhuǎn)運。如果材料堆場在地下室頂板上或運輸車輛需要上地下室頂板卸車時，必須編制專項施工方案對樓板進行加固處理。本工程在地下室回填土完成后開始布置主體施工階段平面布置，把材料堆場移至1#塔樓南側(cè)地下室頂板上，采用從地下室-3層至-1層滿堂支撐架進行支撐。該1#塔樓施工單層面積約為1450，如果置于核心筒電梯井內(nèi)部將與2號塔吊（用于主樓裙房施工）發(fā)生碰撞，根據(jù)總施工計劃塔樓8天一個結(jié)構(gòu)層，為了滿足工程工期要求，將塔吊附著在建筑物外側(cè)，覆蓋全部塔樓及鋼結(jié)構(gòu)堆場、鋼筋加工區(qū)。3.2滿足周邊環(huán)境條件的要求塔吊作業(yè)半徑內(nèi)應該避開架空高壓電線和已建建筑，防止吊臂、吊繩、吊鉤可能對其造成的碰撞，符合安全距離要求。在建工程（含腳手架具）的外側(cè)邊緣與外電架空線路的邊線最小安全操作距離外電線路電壓等級（KV）<111035-110220330-550最小安全操作距離（m）4.06.08.01015如果無法避開時，可讓架空高壓線埋地或搭設(shè)防護外架等處理措施。一般高壓電線由架空改為埋地的費用非常高昂甲方不能接受，多數(shù)是在高壓線外圍搭設(shè)防護外架并對塔吊進行限位，同時編制專項外電防護施工方案，制定相關(guān)措施保證施工安全。本工程66KV高壓線貫穿塔樓上方必須進行拆除才可以順利對其施工。故高壓線采取埋地處理。3.3需要保證塔吊安全穩(wěn)定的要求避免塔吊基礎(chǔ)設(shè)置在回填土上，同時也要考慮塔吊距基坑底角的水平距離是否滿足安全要求，即塔吊基礎(chǔ)面（前支腿位置）與基坑底角點的連線，此線與水平線的夾角應該滿足安全剪切角的要求（小于45度），按此要求，塔吊距建筑物較遠時給塔吊附著帶來困難；如果要讓塔吊基礎(chǔ)距離基坑底過近，必須提前與基坑支護設(shè)計單位溝通，在基坑支護方案中，進行局部位置的加強設(shè)計或?qū)⑺趸A(chǔ)改為承臺樁基的基礎(chǔ)形式。3.4塔吊基礎(chǔ)布置原則設(shè)置在基坑外側(cè)的塔吊基礎(chǔ)，應該避開室外管線密集區(qū)域，為工程施工創(chuàng)造先決條件。設(shè)置在基坑內(nèi)部的塔吊基礎(chǔ)，應避免與地下室剪力墻、柱、主梁相撞，應盡量避免塔吊標準節(jié)穿過人防地下室頂板，如果穿過人防地下室頂板應該編制專項施工方案采用相應措施，提前做好塔吊加強節(jié)穿過基礎(chǔ)底板的防水設(shè)計。3.5保證與建筑物的距離要求在確定塔吊與建筑物的距離時要盡量避免塔吊與建筑物過近，容易與爬模體系、玻璃幕墻發(fā)生碰撞，同時也要注意塔吊頂部爬升架平臺不可與外架相碰；特別要注意建筑物局部的外挑造型，塔吊定位應避開該部位；塔吊與建筑物過遠，附著長并限制起重性能，同時也要避免建筑物周邊鋼柱吊裝出現(xiàn)盲區(qū)。該塔樓采用液壓爬模施工，操作平臺寬度為1.11m，與爬架單位溝通，對塔吊附著位置進行特殊處理，本工程塔吊TC7525(臂長55m)能夠保證外框架型鋼及核心筒鋼骨柱的吊裝要求，且與玻璃幕墻及爬架體系不發(fā)生碰撞。3.6滿足塔吊附著位置的要求自爬升塔吊達到獨立高度后，需使用錨固桿件將塔身與建筑物相連接進行附著。附著桿件的布置方式、夾角和附著距離等，應與塔吊安裝公司提前溝通。一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：塔身中心至建筑物邊線垂直距離為6-8m，附著桿件與建筑物邊線為45-60度。當附著距離超過該范圍時，需要對附著桿件進行加固處理。建筑物的附著點一般為框架柱、剪力墻等構(gòu)件，附著點要提前征求設(shè)計單位的同意（塔吊工況下的水平推力結(jié)構(gòu)能否承受）。3.7滿足塔吊安拆的要求在塔吊安拆過程中，塔吊前臂與爬升架標準節(jié)引進裝置口的朝向必須一致。塔吊在進場安裝之前，塔吊爬升架口的朝向必須明確。待施工完畢后塔吊拆除時，如果塔吊大臂方向存在新建建筑物的主體，將無法拆除塔吊。塔吊布置應盡量使塔吊能夠拆至地面。為滿足施工部署及工期要求，塔吊可能置于裙房內(nèi)部時，可采用長吊臂的大型吊車拆除塔吊，或在相應結(jié)構(gòu)位置留置施工后澆帶待塔吊拆除后再進行施工。本工程2#塔吊TC6015(臂長45m)為滿足地下室施工覆蓋面積放置在裙房內(nèi)，裙房施工完畢時拆除它，將采用長吊臂的大型吊車。4結(jié)束語塔吊的選型、定位布置是一個綜合分析的過程，需要各個部門協(xié)調(diào)配合，編制塔吊施工組織設(shè)計方案一定要具有前瞻性。通過以上分析，綜合考慮，該工程采用兩臺固定式塔吊，1#塔吊布置在塔樓左側(cè)，負責塔樓鋼結(jié)構(gòu)及土建施工。并對鋼構(gòu)件進行深化設(shè)計階段，采取合理分節(jié)吊裝，節(jié)約工程成本。2#塔吊布置在裙房內(nèi)部，滿足北側(cè)高壓線未拆除時盡可能的覆蓋地下室施工區(qū)域。塔吊選型和定位又相互制約，為了符合現(xiàn)場實際情況，需要掌握各方面資料，從性能、施工效率、費用等綜合考慮。參考文獻：李艷，論超高層建筑施工中塔吊的選型和定位，山西建筑，2012。李迪、王朝陽、蔣官業(yè)、周明、譚神洲，超高層建筑施工中塔吊的合理應用，工業(yè)建筑，2012。李德虎，施工現(xiàn)場塔吊選型和定位布置，福建建材，2006。汪洋、楊深強，某超高層建筑塔吊選型探討，河南建材，2010。