超高层建筑内爬升塔吊悬置施工工法.docx

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超高层建筑内爬升塔吊悬置施工工法

爬升塔吊悬置工法

1.前言

悬置爬升塔吊是内爬塔吊作业方式的扩展和延伸。

所谓内爬塔吊，是指布置在在建结构内部的爬升式塔吊。

在超高层建筑或高耸结构施工中，内爬塔吊可跟随结构向上建造的过程自行爬升至适当的作业高度，仅需要有限的塔身长度，不占用下部空间，同时又不受建筑结构高度的限制，是一种便捷高效的最常用的起重设备。

内爬塔吊一般利用结构（例如：

核心筒）内部两个平行相邻的结构（墙）立面作支承，通过多组钢横梁及爬升框等组成的支承系统，承载塔吊作业时产生的或特定风荷载引起的作用力。

但当受到建筑物结构尺寸限制，如结构内部空间狭小，或需多台塔吊同时作业，以及起重半径难以覆盖时，内爬塔吊往往无法恰当地布置以满足施工要求。

悬置式爬升塔吊则是解决上述困难的有效途径之一。

所谓悬置式爬升塔吊，是指利用特种悬挑支架来支承的爬升塔吊。

它仅需附着于具有抗侧刚度的单一结构（墙）的立面，既可悬挑设置在墙的内侧，更多时候可以同样方式设置在结构外侧。

它不仅保持了内爬塔吊的全部优点，大大增加了塔吊布置的灵活性，且有效拓展了爬升塔吊的作业范围，是爬升塔吊使用方式的一大创新。

为此，上海市机械施工有限公司对悬置塔吊技术进行全过程研究开发，通过工程应用取得成功，形成了完整成熟的爬升塔吊悬置技术，即本工法。

本工法申请了2项实用新型专利（专利号ZL200720075514.9、ZL200920067749.2）并授权。

2.工法特点：

本工法的特点：

2.1塔吊平面位置的布置灵活，塔位选择余地大。

当结构内部仅有单侧立面（墙）可支承塔吊时，采用塔吊悬置在结构侧面，从而使塔吊的布置成为可能；当结构内部空间狭小无法容纳塔吊部件时，塔吊悬置在结构外侧，可避免结构施工时为满足塔吊布置而断墙留孔、工序繁杂；在多机作业的场合，塔吊悬置在外可有效拉开各机布位的距离，避免各机尾部相互间的干扰，使多机同时作业成为可能；当结构外围待安装的结构构件重量较大时，在结构外侧悬置塔吊，可有效减小起重机作业半径，最大限度地发挥塔吊的起重能力，并大大减少结构构件的分段，提高作业效率。

2.2悬置爬升塔吊的悬置系统利用在施结构（核心筒）墙体壁面作支承，并随结构转换爬升，因而其与内爬塔吊一样，可节约大量的塔身，经济高效。

2.3悬置爬升塔吊保留了内爬塔吊另一优点，即随着结构的增高而升高，不占用下部施工空间，为下部结构的施工创造了有利的条件。

3.适用范围：

本工法适用于高层建筑和高耸结构施工的爬升塔吊的悬置安装、爬升及使用。

4.工艺原理

本工法的工艺原理是：

塔吊安装在固定于结构（墙体）侧面的悬置系统（包括悬挑支承架、爬升框和与结构（墙）的连接节点等）上，利用两套悬置系统提供保证塔吊正常作业或抵御风荷载的竖向和水平反力，并通过三组悬置系统的转换和塔吊自身的爬升系统实现塔吊的爬升。

图4.1悬置塔吊爬升步骤图

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1塔吊布位选择

……根据结构及平面特点、选用塔吊的性能等级及配置数量，合理进行悬置塔吊布位。

布位时应考虑下列因素：

1、悬置系统尽可能布置在具有较大抗侧刚度的结构（如有内隔墙的砼核心筒外壁）上，以减少结构加固的工作量；通过结构验算和构造分析，对悬置系统与结构的连接节点（简称悬置点）所在的外墙内侧进行必要的加固；

2、多台塔吊施工时，爬升步距及标高尽量统一，以保证结构流水施工节拍；

3、悬置点宜避开楼层部位，以减少对结构安装的影响。

5.2.2悬置系统的选择

悬置系统有斜拉式和支撑式两种形式（如图5.2.2—1、2），悬置系统使用前，可根据建筑结构工况和选用塔吊合理选择。

对重型塔式起重机采用斜拉和支撑相结合的方式，可有效改善系统结构和悬置点的受力。

1-爬升框（三套）2-斜拉条3-水平杆

图5.2.2-1

1-支承框2-撑杆3-水平杆

图5.2.2-2

5.2.3悬置系统的设计

悬置系统的设计计算应符合下列要求：

5.2.3.1确定悬置系统的载荷及其组合情况；

5.2.3.2结合高空安装、置换的要求，以及塔身与主体结构的净距，进行悬置系统的整体布置及结构计算；

5.2.3.3确定结构形式及截面特性，进行构件和节点构造（包括安装吊点）的设计，应设置消除悬置点施工误差的调整构造；

5.2.3.4根据计算结果绘制悬置系统的制造加工图。

5.2.3.5计算依据：

建筑结构荷载规范GB50009-2001

钢结构设计规范GB50017-2003

起重机设计规范GB/T3811-2008

5.2.4悬置点的结构验算及加固

……悬置系统设计时，应对悬置作用点所在部位的结构进行整体和局部的验算，并根据验算结果确定加固方案。

混凝土结构设计规范GB50010-2002

起重机设计规范GB/T3811-2008

5.2.5悬置点埋件设计、加工、埋置

……根据悬置点内力计算结果，进行悬置点埋件设计和计算，并绘制埋件加工图，进行埋件加工。

按要求进行埋件埋置。

悬置点埋件的设置应充分考虑土建结构的施工，采取有效的管理措施避免预埋件漏埋或错埋。

5.2.6悬置系统的安装

1、悬置点连接件的安装

1）安装前应对预埋件进行复测，并设置基准控制线；

2）根据测量数据，对连接件进行处理，以消除预埋件偏差的影响；

3）按设计要求进行连接件的定位和焊接；

4）对重要焊缝进行质量检测，并对安装尺寸进行复核验收。

2、悬置系统的加工验收

1）悬置系统在工厂加工完成后，必须进行出厂检验；

2）检验内容包括：

钢材（包括紧固件）材质、结构尺寸、焊缝、制孔和销轴的质量等。

2、悬挑支承架的地面组装

1）将悬挑支承架在地面组装成数个安装单元；

2）组装时，控制好整体平面尺寸和水平高差，并按要求安装和紧固螺栓，注意抗剪构造的安装质量；

3）做好吊装前的组装质量验收。

3、悬挑支承架的安装

1）按设计要求进行悬挑支承架与悬置点连接件的连接。

当采用销轴连接时特别注意保险销是否安装到位；

2）支承架连接完成后，应调整水平度。

采用斜拉方式时，宜控制支承架的外侧略高，具体数值由实际检测确定；

3）安装塔吊爬升框架（C型梁），支承架与塔吊爬升框架采用高强螺栓连接时，需达到要求的紧固力矩；

5.2.7塔吊的安装、爬升、停置和拆除

1、若塔吊悬置于砼结构，必须取得相应部位的混凝土强度合格报告，方可进行安装、爬升作业；

2、塔吊在安装完毕的悬置系统上进行安装，安装时应保持塔身安装的垂直度和塔身结构的稳定；

3、塔吊的安装、爬升、停置和拆除，均应按照所选设备随机说明书的要求进行，并按规定编制塔吊安装和拆除的专项方案。

5.2.8悬置塔吊的检测和验收

1、悬置塔吊安装完成后，宜针对悬置系统关键部位进行应力检测和功能性检测，以检验设计与实际工况是否相符。

检测时塔吊应分级逐步加载，以规避可能的风险；

2、塔吊安装完成、投入使用前的验收挂牌按相关规定进行。

3、每次塔吊爬升完成、投入使用前，均应自行检查验收。

5.2.9悬置系统的拆除

悬置系统的拆除可与塔吊的拆除同步进行，具体拆除顺序为安装的逆过程，可参照5.2.6款执行。

拆除过程中，必须始终保证塔吊及悬置系统的安全和稳定。

6.材料与设备

序号

名称

材料

数量

1

悬置点预埋件

焊接件

根据爬升次数确定

2

悬置点连接件

焊接件

同上

3

悬挑支承架

焊接装配件

三套/台

4

高强螺栓

8.8级

若干

5

销轴

45#或40Cr

若干

7.质量控制

7.1悬置点预埋件埋设偏差：

±20mm；基准控制线测设偏差±2mm；悬置点连接件安装偏差：

±5mm；

7.2悬挑支承架安装平面偏差：

±1mm，水平偏差1/1000；

7.3塔吊安装或爬升后塔身的垂直度偏差：

1/1000。

7.4所有现场焊缝及高强螺栓紧固件均按规定检测；受拉埋件焊缝除加工厂进行超声波检测外，现场应进行复测，面板因Z向受力，其母材也应检测，防止非金属夹杂物超标。

8.安全措施

8.1预埋件的安装必须与土建搭接施工，利用土建作业平台进行操作；

8.2应设置悬置系统安装（包括结构加固）的专用安全操作脚手架；

8.3应设置防坠隔离网，防止高空坠落或坠物伤人；

8.4应按规定设置避雷接地装置，并保持时刻完好；

8.5采用本工法施工时除应严格执行建筑工程有关安全施工的规程及规定外，还应遵守下列安全措施：

8.5.1现场施工人员必须经过安全教育、技术交底、特殊工种须持证上岗。

8.5.2安装前对施工准备工作中的各项要求，做全面检查，实行责任到人，并执行施工作业令制度。

9.环保措施

采用本工法施工时，充分挖掘了现有起重设备的能力，同样的设备因作业半径减小，可以起吊更重的构件，成倍提高施工效率；悬置系统可以重复利用或部分重复利用，节约资源和成本，符合绿色环保施工的要求。

10.效益分析

本工法除了保留内爬塔吊借用主体结构承载，高效适应高层或高耸结构建造要求外，通过悬置方式还可突破因结构或施工限制而无法安装传统内爬塔吊的局限性，将塔吊固定在建筑结构的内外更为合适的位置，充分发挥爬升塔吊在超高建筑施工中的优势。

尤其在多机作业以及小半径吊装重型构件的场合，使得塔吊的作业效率大幅度提高，缩短施工周期，经济效益和社会效益显著。

11.应用实例

11.1广州新电视塔工程

广州新电视塔钢结构工程中，核心筒是长轴、短轴分别为17m和14m的椭圆形，而工程上需采用M900D这类大型塔吊，核心筒的尺寸较小，不能布置在核心筒内部，因而采用悬置塔吊完成施工，我公司为这两台M900D塔吊设计、安装了斜拉式悬置系统，将塔吊悬置于椭圆形核心筒外，完成内爬吊装施工，总爬升高度约400米。

图11.1塔吊布置平、立面示意图

11.2南京紫峰大厦钢结构工程

在南京紫峰钢结构工程中，主楼上部结构钢框架吊装时采用ZSL650塔吊内爬，ZSL650塔吊待爬升至F35层后，由于核心筒截面至F35F桁架层后开始单向收缩变化，核心筒中实现ZSL650内爬的一面剪力墙消失，因此将ZSL650塔吊布置于核心筒外，由内爬式转化为支撑悬置式，塔吊布置位置不变，完成吊装施工。

爬升总高度约120米。

图11.2-1ZSL650内爬式平面布置图11.2-2ZSL650支撑悬置式平面布置

图11.2-3ZSL650支撑悬置式立面布置图