□文/惠樂怡 周洪濤 李可柏 裴鴻斌 柯子平 寧傳紅

基于懸索橋原理的內(nèi)爬塔吊底部防護(hù)技術(shù)創(chuàng)新

□文/惠樂怡 周洪濤 李可柏 裴鴻斌 柯子平 寧傳紅

針對(duì)天津周大福金融中心塔樓核心筒內(nèi)1#內(nèi)爬塔吊底部安全防護(hù)問題，借鑒懸索橋基本原理，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的可提升式大跨度防護(hù)平臺(tái)，分別從平臺(tái)的形式、提升吊點(diǎn)、提升方式、方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為解決提升時(shí)大跨度偏心受力問題，采取了多立柱型鋼斜拉，優(yōu)化了整體結(jié)構(gòu)受力形式，防護(hù)平臺(tái)安裝完成后，使用效果良好。

懸索橋；內(nèi)爬塔吊；防護(hù)

1　工程概況

天津周大福金融中心位于天津市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一大街和新城西路交口處，工程總建筑面積39萬m2，由4層地下室、5層裙樓和100層塔樓組成，建筑總高度530 m。塔樓結(jié)構(gòu)體系為鋼管混凝土框架+混凝土核心筒+帶狀桁架結(jié)構(gòu)。

塔樓47層以下結(jié)構(gòu)施工期間共布置4臺(tái)動(dòng)臂塔吊，其中3臺(tái)為內(nèi)爬式，分別為1#（ZSL750X）、2#（ZSL1700）、3#（ZSL3200）塔吊，均布置于核心筒內(nèi)；1臺(tái)為外掛式，為4#（ZSL750X）塔吊，附著在核心筒外墻上，見圖1。

圖1　47層以下塔吊平面布置

在內(nèi)爬塔吊支撐梁安裝及爬升過程中，存在垂直交叉作業(yè)，筒內(nèi)易出現(xiàn)高空墜物，對(duì)筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)施工人員的生命安全造成很大威脅，為最大限度保護(hù)底部作業(yè)人員的安全，在塔吊底部設(shè)置了一種可提升式的防護(hù)平臺(tái)。

2#、3#塔吊筒的凈尺寸為5 800 mm×8 425 mm，塔吊位于筒內(nèi)居中位置，而1#塔吊筒的凈尺寸為5 775 mm×16 800 mm，與2#、3#塔吊筒相比，1#塔吊筒凈尺寸較大。當(dāng)防護(hù)平臺(tái)跨度較大時(shí)，平臺(tái)的強(qiáng)度及剛度是設(shè)計(jì)必須考慮的問題，同時(shí)為了便于安全提升，平臺(tái)的自重不能設(shè)計(jì)過大，因此對(duì)于1#塔吊筒內(nèi)大跨度防護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。

2　防護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1形式設(shè)計(jì)

為確保防護(hù)平臺(tái)能有效攔截墜物，將其設(shè)計(jì)成硬質(zhì)防護(hù)層+緩沖防護(hù)層的雙重防護(hù)形式。硬質(zhì)防護(hù)層為型鋼框架上鋪3 mm厚花紋鋼板，根據(jù)內(nèi)爬塔吊筒的大小，確定型鋼框架的尺寸，主龍骨采用10#雙槽鋼，次龍骨采用10#槽鋼，間距均≯1 500 mm。緩沖防護(hù)層是在硬質(zhì)防護(hù)層上滿鋪木跳板+一層鍍鋅白鐵皮，起到軟防護(hù)的作用，能夠防止細(xì)小雜物墜落。

為便于底部防護(hù)平臺(tái)能順利提升，保證筒內(nèi)完全密封，整個(gè)型鋼框架充分考慮到塔吊埋件突出墻體的影響，提前留出塔吊埋件空間，采取在臨邊墻體位置設(shè)置小翻板，塔吊埋件位置為大翻板的形式。翻板采用3 mm厚花紋鋼板制作而成，通過合頁(yè)與龍骨連接，可以靈活的開啟，翻板邊緣安裝有膠皮，確保與墻體間完全貼合密封。平臺(tái)提升時(shí)，將翻板翻起，提升完畢后將翻板蓋好，見圖2。

圖2　防護(hù)平臺(tái)平面

為防止防護(hù)平臺(tái)提升過程中發(fā)生傾覆現(xiàn)象，在防護(hù)平臺(tái)每個(gè)角部設(shè)置有抗傾覆裝置。該裝置由型鋼焊接而成的三角支架及上下導(dǎo)向輪構(gòu)成，導(dǎo)向輪與三角型鋼支架采用剛性連接，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生失穩(wěn)時(shí)，可以通過導(dǎo)向輪來進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免整體傾覆，見圖3。

圖3　防護(hù)平臺(tái)立面

2.2吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

因?yàn)?#塔吊筒尺寸較大，提升吊點(diǎn)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，借鑒懸索橋的基本原理對(duì)其吊點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。懸索橋結(jié)構(gòu)主要包括主梁、主纜、吊桿、主塔4部分。主纜錨固在梁端，將水平力傳遞給主梁。由于懸索橋水平力的大小與主纜的矢跨比有關(guān)，所以可以通過矢跨比的調(diào)整來調(diào)節(jié)主梁內(nèi)水平力的大小，當(dāng)跨度較大時(shí)，可以適當(dāng)增加其矢跨比，以減小主梁內(nèi)的壓力。

借鑒上述原理，為確保1#塔吊底部防護(hù)平臺(tái)能夠安全提升，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)中懸索橋結(jié)構(gòu)形式，在防護(hù)平臺(tái)上設(shè)置多個(gè)立柱，對(duì)長(zhǎng)跨方向龍骨用型鋼（10#槽鋼）進(jìn)行斜拉，確保長(zhǎng)跨度型鋼受力均衡，吊點(diǎn)位于斜拉型鋼立柱端，同時(shí)根據(jù)吊點(diǎn)位置調(diào)整增加槽鋼立柱的位置，使整個(gè)防護(hù)平臺(tái)受力更加合理化，見圖4。

圖4　防護(hù)平臺(tái)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

利用midas軟件，對(duì)該結(jié)構(gòu)形式受力進(jìn)行進(jìn)一步分析，驗(yàn)算結(jié)果滿足要求，見圖5。

圖5　防護(hù)平臺(tái)受力分析

2.3提升與安裝

防護(hù)平臺(tái)若隨塔吊一起爬升，危險(xiǎn)性較大，為有效解決這一問題，采用高速電動(dòng)葫蘆來進(jìn)行提升。將高速電動(dòng)葫蘆安裝在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上并且采用兩套懸掛繩索，一套為支撐梁懸掛繩索，另一套為葫蘆懸掛繩索，懸掛、提升用吊耳焊接在主、次龍骨交接處。

正常防護(hù)狀態(tài)下，防護(hù)平臺(tái)通過支撐梁繩索懸掛于塔吊支撐梁下方；塔吊爬升時(shí)，足夠長(zhǎng)度的葫蘆繩索將隨塔吊一起提升；待塔吊最下端支撐梁錨板拆除后，松開支撐梁繩索，利用電動(dòng)葫蘆和葫蘆繩索將防護(hù)平臺(tái)提升至塔身下方，再次安裝好支撐梁繩索，進(jìn)入正常防護(hù)狀態(tài)，見圖6。

圖6　防護(hù)平臺(tái)提升方式

提前在核心筒內(nèi)搭設(shè)架體，為防護(hù)平臺(tái)加工制作提供工作面，防護(hù)平臺(tái)初次安裝時(shí)采用1#塔吊和2#塔吊共同抬吊至適宜高度進(jìn)行安裝就位，然后即可進(jìn)行正常的防護(hù)和提升。

防護(hù)平臺(tái)提升工藝流程為塔吊爬升→解除支撐梁繩索→拆除支撐梁→防護(hù)平臺(tái)提升→安裝支撐梁繩索，進(jìn)入正常防護(hù)狀態(tài)。

3　結(jié)語(yǔ)

1#塔吊筒內(nèi)大跨度防護(hù)平臺(tái)安裝完成后，實(shí)現(xiàn)了筒內(nèi)完全封閉，防護(hù)平臺(tái)能有效的攔截筒內(nèi)垂直交叉作業(yè)面間墜物，確保了筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)作業(yè)人員的安全，防護(hù)平臺(tái)已多次順利提升，提升簡(jiǎn)便快捷，實(shí)施效果良好，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］李艷.內(nèi)爬動(dòng)臂式塔吊的外掛架設(shè)計(jì)技術(shù)［J］.山西建筑，2011，37（31）：45-47.

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［3］章燕清，蔣俊志，張?zhí)m滔，等.超高層建筑核心筒內(nèi)爬塔吊底部的封閉安全防護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)和運(yùn)用［J］.建筑施工，2015，（6）：701-703.

［4］楊學(xué)兵，胡友智，王澤群，等.超高層建筑施工中液壓爬模的安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化［J］.建筑施工，2014，36（1）：64-66.

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□周洪濤、李可柏、裴鴻斌、柯子平、寧傳紅/中國(guó)建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU755.2

C

1008-3197（2016）04-05-02

2016-05-06

惠樂怡/1981年出生，工程師，碩士，中國(guó)建筑第八工程局有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.002