1、超高層建筑內(nèi)爬外桂塔吊施工工法1前言隨著現(xiàn)代超高層建筑的不斷突破，核心筒與鋼框架組合結(jié)構(gòu)被廣泛采用。此類結(jié)構(gòu)對垂直運(yùn)輸設(shè)備要求越來越高，而傳統(tǒng)核心筒內(nèi)爬塔吊因筒內(nèi)空間狹小，多臺塔吊布置困難且塔吊效率低?；A(chǔ)外附式塔吊又因附著于鋼外框受到外框結(jié)構(gòu)滯后影響，施工緩慢。本工法通過采用內(nèi)爬外掛塔吊工藝，采用了一種新型附著形式，將塔吊外附于核心筒外壁，增大了塔吊的施工覆蓋面，合理有效地發(fā)揮了塔吊的起重工效。2011年11月8日，其施工技術(shù)經(jīng)山西省科技廳組織專家鑒定達(dá)到了國際先進(jìn)水平。2015年1月25日，經(jīng)山西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳有關(guān)工法專家鑒定達(dá)過年領(lǐng)先水平。該工法成功用于太原湖濱廣場綜合項(xiàng)目，天津高新

2、區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)第一期中央商務(wù)區(qū)總承包工程項(xiàng)目和廣州珠江新城西塔項(xiàng)目工程，提高了施工工效，加快了工程施工進(jìn)度。2工法特點(diǎn)2.1 位置選擇多樣化，整體影響面小本工藝將超高層塔吊附著于核心筒外壁，有效克服了因核心筒內(nèi)狹小引起的多臺塔吊布置困難的問題，同時(shí)避免了因塔吊穿樓層板造成的結(jié)構(gòu)后施工問題。2.2 覆蓋面廣，提高機(jī)械效率本工藝的超高層塔吊可以懸掛于核心筒外壁，鋼結(jié)構(gòu)外框覆蓋面積更大，在采用同等型號塔吊的情況下，塔吊吊運(yùn)鋼構(gòu)件實(shí)際利用率大大提高，有效發(fā)揮塔吊滿載使用率，提高機(jī)械效率。2.3 周轉(zhuǎn)安拆及爬升效率高，節(jié)約工期塔吊外掛架采用整體拼裝，構(gòu)件之間銷軸連接，周轉(zhuǎn)安拆便捷，外掛架

3、隨核心筒進(jìn)度在過程中即可安裝完畢，塔吊單次爬升周期短，不占用主體施工工期。2.4 不受核心筒超前施工制約，施工更加機(jī)動靈活塔吊外附于核心筒外壁與核心筒施工同步爬升，不受外框鋼結(jié)構(gòu)施工滯后的影響，更加機(jī)動靈活。2.5 各項(xiàng)指標(biāo)增長快，經(jīng)濟(jì)效益顯著較基礎(chǔ)外附式塔吊，內(nèi)爬外掛塔吊減少了固定基礎(chǔ)，省去了大量的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，降低了后施工區(qū)域難度，加快了施工進(jìn)度，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。3適用范圍本工法適用于各類復(fù)雜多變的超高層施工，適合由型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體混合結(jié)構(gòu)形式的超高層施工。4工藝原理本工藝基本原理是經(jīng)過模擬受力分析優(yōu)化設(shè)計(jì)一個(gè)鋼基座懸掛于核心筒外壁承載塔吊，并設(shè)計(jì)一道抵抗水平力的附著框?qū)⑺?/p>

4、固定于核心筒外壁，再加設(shè)一套周轉(zhuǎn)框，使基座框附著框相互轉(zhuǎn)化，三道水平框及配套的受力桿件組成了循環(huán)組合掛架結(jié)構(gòu)體系。該體系通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的超規(guī)預(yù)埋件懸掛于外壁，通過深化設(shè)計(jì)超強(qiáng)銷軸連接，施工方便快捷。主梁塔吊塔身上支撐架J斜撐桿.卜支撐架短水平撐桿.長水平撐桿、J、,次梁,一斜拉桿Z/“,11Li二9L,“支承框/<圖4塔吊支撐體系撐拉結(jié)合式示意圖5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 基本施工流程圖內(nèi)爬外掛塔吊施工工藝流程5.2 操作要點(diǎn)5.2.1 外掛架支撐體系設(shè)計(jì)驗(yàn)算本工藝中塔吊以核心筒作為依附結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程的實(shí)際情況，由于塔吊定位、建筑結(jié)構(gòu)型式及塔吊參數(shù)等的不同，塔吊附著體系的設(shè)計(jì)會有所不同

5、，但均可分為支撐體系框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)埋件設(shè)計(jì)、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)這三部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并盡量采用銷軸的形式連接固定，以便于外掛架構(gòu)件的拆卸周轉(zhuǎn)。1、塔吊支撐體系的設(shè)計(jì)：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)埋件及連接部位的強(qiáng)度驗(yàn)算。2、塔吊依附結(jié)構(gòu)校核：塔吊依附于主體核心筒上，依據(jù)塔吊的實(shí)際工況，對其結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行驗(yàn)算。3、混凝土剪力墻：需對剪力墻混凝土局部承壓強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，由于受施工進(jìn)度和工期制約，通常情況下，不可能等混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行塔吊掛架的安裝和塔吊爬升，因此在進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)以實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，通?？扇?天。支撐體系設(shè)計(jì)驗(yàn)算完成后繪制制作圖及相關(guān)說明，并交原塔吊廠或相應(yīng)能力的廠家進(jìn)行加工制作。5.2.2 塔

6、吊附著點(diǎn)確定塔吊外掛架支撐體系附著點(diǎn)的位置需根據(jù)塔吊原制造廠的參數(shù)確定，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可適當(dāng)調(diào)整附著點(diǎn)位置，但兩道水平支撐框架之間的距離必須小于最大間距。塔吊附著點(diǎn)按以下基本原則確定：核心筒施工至塔吊最大自由高度，此時(shí)需安裝第三道水平支撐框架后方能繼續(xù)爬升，根據(jù)核心筒內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)柱的分段長度及核心筒液壓爬模的空間位置，綜合確定附著點(diǎn)的情況，且水平構(gòu)件的附著點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在樓層標(biāo)高處。5.2.3 塔吊外掛架支撐體的安裝1、埋件施工：塔吊埋件隨著核心筒的施工進(jìn)度相應(yīng)埋設(shè)即可，為防止在混凝土澆搗過程中預(yù)埋件發(fā)生移位，應(yīng)采取相應(yīng)的固定措施，埋件部位的混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，塔吊的預(yù)埋件重量較大，需事先設(shè)置好吊

7、耳，便于吊裝。2、牛腿焊接：預(yù)埋件埋設(shè)完成后，將連接外掛架構(gòu)件的牛腿焊接至埋板上，牛腿焊接過程中應(yīng)做到精確定位，合理施焊，盡量減少焊接變形，出現(xiàn)焊接變形須在焊后進(jìn)行校正，確保后續(xù)構(gòu)件安裝一次到位。圖塔吊預(yù)埋件圖塔吊牛腿3、安裝下層水平支撐框架：安裝下層水平框架的支撐橫梁、水平支撐、次梁及與支撐橫梁連接的斜拉桿。按照支撐橫梁一次梁一斜拉桿-水平支撐的順序依次安裝，構(gòu)件拼裝時(shí)只需精確對孔，打入銷軸即可。圖安裝支撐橫梁圖安裝水平支撐圖安裝斜拉桿圖下層水平框架安裝完成4、安裝上層水平框架：采用與下層水平框架相同的安裝方式進(jìn)行安裝,包括支撐橫梁、水平支撐、斜撐桿及次梁。圖上層水平框架安裝完成圖水平支撐與

8、核心筒連接節(jié)點(diǎn)5、塔吊爬升：塔吊頂升至支撐橫梁的高度位置后，將塔吊頂升節(jié)上的撐爪擺出，撐在支承框上即完成一次塔吊爬升。圖塔吊撐爪撐于支承框上5.2.4 塔吊爬升及外掛架拆卸周轉(zhuǎn)核心筒在施工過程中即按照圖紙要求埋設(shè)好塔吊附著預(yù)埋件，塔吊每頂升完一次，便可將最下層的水平支撐框架、斜拉桿、斜撐桿拆除并轉(zhuǎn)至上部進(jìn)行附著。以下以撐拉結(jié)合式支撐體系為例簡述塔吊爬升的原理。步驟一，塔吊在正常使用狀態(tài)下，上、下兩套支撐架共同工作，如圖所示。步驟二，安裝第三道支撐架，將爬帶安裝在中間一道支撐架上，爬升梁支撐塊爬出撐于爬帶臺階上，準(zhǔn)備爬升，如圖所示。步驟三，將塔吊支撐爪松開，收回至標(biāo)準(zhǔn)節(jié)相應(yīng)位置，如圖所示。門J口

9、步驟四，油缸頂出，使塔吊脫離C型梁，完成一個(gè)行程，將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的上支撐塊擺出，支撐在爬帶臺階上，如圖所示。步驟五，油缸收縮，再次使爬升梁支撐塊支撐在爬帶臺階上，將上撐塊擺回，再次頂升完成一個(gè)循環(huán)，如圖所示。步驟六，重復(fù)步驟四和步驟五，直至支撐爪高出C型梁，然后將支撐爪擺出，固定在C型梁上，如圖，圖所示。步驟七，收縮油缸歸位，塔吊爬升完成，最后拆除爬帶。圖步驟一圖步驟二圖步驟三圖步驟四圖步驟五圖步驟六圖步驟七nI.°廿生甲三一.6材料與設(shè)備b16.1 主要材料口'表主要材料匚序號構(gòu)件名稱型號及規(guī)格材質(zhì)j焊縫質(zhì)量等級r1防喝要求1支撐橫梁箱型鋼梁Q345BILI一級全熔透紅丹底漆1

10、00dm2斜拉桿無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆100dm3水平支撐無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆100dm4斜撐桿無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆100dm5次梁H型鋼梁Q345B一級全熔透紅丹底漆100dm6銷軸實(shí)心圓形截面40Cr調(diào)質(zhì)處理無表面鍍銘7預(yù)埋件鋼板及錨筋Q345B,HRB335穿孔塞焊無8牛腿鋼板Q345B一級全熔透紅丹底漆100dm備注：各個(gè)主要構(gòu)件的截面需根據(jù)工程實(shí)際、塔吊型號進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算確定。6.2 設(shè)備工具表設(shè)備工具序號名稱型號單位數(shù)量產(chǎn)地1電焊機(jī)OTCCPVE350/500臺3中國2炭弧氣刨機(jī)MZ-1250臺2中國3電焊條烘箱YGCH-X-400臺1中

11、國4葫蘆5t把12中國5全站儀索佳SET230RK臺1日本6經(jīng)緯儀北京博飛DJD2-C臺1中國7水平儀口!J蘇光DSZ2臺2中國8鋼尺10米把5中國9大錘5kg把2中國10纜風(fēng)繩15m75中國11超聲波探傷儀CTS-2000臺1德國12腳手管48Xt中國13腳手板50mml1塊20中國14安全繩9m42中國7質(zhì)量控制塔吊外掛架支撐體系的施工必須符合GB5001流岡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SJGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程S,塔吊使用說明書以及其他相關(guān)設(shè)計(jì)要求、國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。塔吊外掛架鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)收執(zhí)行現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB5020升有關(guān)規(guī)定的要求。外掛架鋼結(jié)構(gòu)的所有焊

12、縫均為一級全熔透焊縫，工廠焊縫以及現(xiàn)場焊縫均進(jìn)行100淹聲波探傷檢測，合格后方可投入使用。冬期施工期間，現(xiàn)場焊縫必須采取焊前預(yù)熱、焊后保溫等措施保證焊縫的焊接質(zhì)量。外掛架埋件埋設(shè)時(shí)，須采用測量儀器對其進(jìn)行定位，并采取臨時(shí)固定措施，以防止混凝土澆搗埋件移位。外掛架支撐橫梁安裝時(shí)，采用測量儀器校核具水平度，須達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205的要求。本工藝焊接時(shí)采用的焊絲和焊劑應(yīng)與母材相匹配。塔吊爬升完成后，進(jìn)行塔吊垂直度的檢測和復(fù)核。塔吊司機(jī)、指揮人員、絲索人員必須持有有關(guān)部門核發(fā)的操作證持證上崗，附著頂升作業(yè)要有專人指揮，電源液壓系統(tǒng)須專人操作。塔吊使用過程中，應(yīng)定期檢查關(guān)注附著系統(tǒng)

13、構(gòu)件是否有過大變形，焊縫是否存在細(xì)小裂縫等現(xiàn)象，如有問題應(yīng)立即解決。8安全措施塔吊爬升作業(yè)之前，組織學(xué)習(xí)有關(guān)塔吊爬升技術(shù)方案，對班組作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)方案交底。作業(yè)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)考核合格，起重工和電工要持證上崗；進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，高空作業(yè)時(shí)要系好安全帶，穿防滑鞋。在埋件埋設(shè)部位搭設(shè)安全操作平臺，保證牛腿焊接過程中人員的安全。作業(yè)人員崗位明確，作業(yè)職責(zé)清楚，自覺遵守安全操作規(guī)程及安全技術(shù)措施規(guī)定。油泵、頂升橫梁應(yīng)有專人操作，職責(zé)明確。并相互監(jiān)督、協(xié)調(diào)，安裝、拆除銷軸時(shí)，鐵錘與扳手要握牢，防止銷軸、榔頭、扳手等物件高空墜落，使用鐵錘應(yīng)由熟練的人承擔(dān)。當(dāng)操作完成一個(gè)步驟后，必須相互通氣，并互

14、檢查后，都已完成好，方可進(jìn)行下一步作業(yè)。每天做風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報(bào)和記錄，風(fēng)力大于s時(shí)，禁止安裝和頂升作業(yè)嚴(yán)禁酒后作業(yè)。外掛架安裝過程中，每一次吊裝都必須檢查吊鉤吊索是否可靠。使用的工具，卸卡及零件必須放穩(wěn)妥，嚴(yán)禁拋扔。9環(huán)保措施根據(jù)國家環(huán)保法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)采取以下環(huán)保措施：所有的鋼構(gòu)件須規(guī)劃出固定的堆放場地，對拆卸下來的構(gòu)件進(jìn)行集中堆放，統(tǒng)一管理；現(xiàn)場焊接過程中，在焊接部位采用帆布搭設(shè)防風(fēng)棚，降低焊接過程中的光污染對周圍環(huán)境的影響；在塔吊爬升作業(yè)中，應(yīng)盡量避免使用大錘敲擊構(gòu)件以降低噪音污染；牛腿焊接時(shí)，盡量避免焊渣等飛濺物從高空落下，避免引起火災(zāi)事故對廢電器、廢機(jī)油、廢油手套、廢配件等固體廢物，

15、應(yīng)回收利用，不具備回收利用條件的，不得隨意棄置和傾倒，交專門部門回收。10效益分析經(jīng)濟(jì)社會效益：內(nèi)爬外掛塔吊施工工藝重點(diǎn)向超高層建筑施工領(lǐng)域進(jìn)行推廣，現(xiàn)代超高層建筑發(fā)展迅速，對工程的質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度要求更高，本工法適應(yīng)超高層建筑施工各個(gè)方面的要求，在應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)了成本的降低、進(jìn)度的加快、安全的保障、質(zhì)量的保證，能夠?yàn)樯鐣鶑V泛接受。表10-1經(jīng)濟(jì)效益對比分析表序號比較因素內(nèi)爬外掛塔吊上2固定基礎(chǔ)式塔吊傳統(tǒng)內(nèi)爬塔吊1成本一次性投入外掛架制作及安裝費(fèi)用力元。每增加一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)租賃費(fèi)用增加3萬元，每設(shè)置一道附著增加費(fèi)用力元，其成本綜合為萬元。一次性投入內(nèi)爬支撐架體系140萬元。2工效附著于核心

16、筒外壁，塔吊起重性能充分發(fā)揮。根據(jù)塔吊布置位置不同而定，越靠近外框越能發(fā)揮塔吊的起重性能。uLJ布置于核心筒內(nèi)，塔吊起重性不能能充分發(fā)揮，若核心筒內(nèi)空間狹小便不能布置塔吊。3爬升效率塔吊爬升只需2小時(shí)即可完成，/、耽誤主體結(jié)構(gòu)施工任頂升加一次需要12個(gè)工作日，加節(jié)較慢，影響主體施工進(jìn)度。塔吊爬升只需2小時(shí)即可完成，/、耽誤主體結(jié)構(gòu)施工任務(wù)。務(wù)。4進(jìn)度不用穿過結(jié)構(gòu)樓板，施工方便，保證主體結(jié)構(gòu)施工最快4天/層，正常情況下5天/層。需要穿過結(jié)構(gòu)樓板，給后續(xù)施工帶來不便,能保證主體的單層施工速度，但耽誤整體施工工期。電梯井內(nèi)無法布置塔吊時(shí)，布置于有樓板部位便需穿過樓板，給后續(xù)施工帶來不便，能保證主體結(jié)構(gòu)施工最快4天/層，正常情況下5天/層。11應(yīng)用實(shí)例內(nèi)爬外掛塔吊施工工法成功應(yīng)用于太原湖濱廣場綜合項(xiàng)目、天津高新區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)第一期中央商務(wù)區(qū)總承包工程項(xiàng)目及廣州珠江新城西塔項(xiàng)目，由于爬升過程中無需增加標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的數(shù)量，大大的降低了塔吊租賃成本，提高了整體的施工工效，加快了施工進(jìn)度，取得了良好的效果。工程應(yīng)用實(shí)例1:ZSL1000及ZSL750塔吊工程名稱：太原湖濱廣場綜合項(xiàng)目工程地點(diǎn)：山西省太原市迎澤大街180號實(shí)物工作量：大體量鋼結(jié)構(gòu)安裝開、竣工日期：2010年8月-2014年1月應(yīng)用效果：良好！圖11-1太原湖濱廣場綜合項(xiàng)目ZSL1000塔吊工工程應(yīng)