王博

（中核環(huán)保有限公司，省 城市 郵編）

塔式起重機(jī)是高層建筑施工中物料垂直運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備。如何選擇適合本工程的塔機(jī)，并最終在工程中實(shí)現(xiàn)施工生產(chǎn)、安全質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等目標(biāo)，需要考慮的關(guān)鍵因素有：建筑物的平面造型；建筑物的總高度；建筑工程總的垂直運(yùn)輸量；建筑構(gòu)件的組成和需吊裝構(gòu)件的最大重量；建筑物現(xiàn)場的環(huán)境條件；工程施工工期；施工生產(chǎn)垂直交叉作業(yè)的整體安排等。通過對以上因素的分析，結(jié)合市場上現(xiàn)有塔吊的相關(guān)參數(shù)、性能特點(diǎn)以及僅針對外附式塔吊附著步序設(shè)計(jì)的可行性分析，最終做出判斷。下面將重點(diǎn)論述外附式塔式起重機(jī)在選型過程中，對塔吊的附著步序設(shè)計(jì)在充分結(jié)合工程各種實(shí)際因素情況下的可行性研究。

1 決定塔吊附著步序設(shè)計(jì)的因素

1.1 建筑物的設(shè)計(jì)概況

1.1.1 建筑物的結(jié)構(gòu)高度

建筑物的最終結(jié)構(gòu)高度，決定了塔式起重機(jī)在選型時(shí)需滿足的最大作業(yè)高度。塔吊進(jìn)行附著步序設(shè)計(jì)時(shí)，其最大作業(yè)高度是附著次數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。每一種外附式塔吊因設(shè)計(jì)構(gòu)造和吊裝能力的不同，其附著設(shè)計(jì)要求也是不同的。當(dāng)塔吊的獨(dú)立高度達(dá)到其最大自由高度時(shí)，在下一次頂升之前，需進(jìn)行第一次附著。第一次附著點(diǎn)位置不允許超過的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)量有嚴(yán)格的規(guī)定，而隨后兩道附著之間的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)量也有最大值，最后一次附著后其塔吊的最大自由端高度也是有嚴(yán)格規(guī)定的。因此，當(dāng)建筑物的結(jié)構(gòu)高度確定后，在不考慮其他因素的情況下，根據(jù)塔吊自身附著構(gòu)造要求，可基本確定塔吊的附著次數(shù)和位置。

1.1.2 建筑物的結(jié)構(gòu)形式

超高層建筑物的結(jié)構(gòu)形式，多為鋼筋混凝土框架、鋼筋混凝土筒體組成的混合結(jié)構(gòu)體系或者是型鋼混凝土框架、鋼筋混凝土筒體組成的混合結(jié)構(gòu)體系。對于前者，塔吊附著與結(jié)構(gòu)的連接形式通長情況下采取預(yù)埋件的方式；對于后者，當(dāng)連接點(diǎn)位于型鋼結(jié)構(gòu)上時(shí)，塔吊附著與結(jié)構(gòu)的連接形式一般采取塔吊附著結(jié)構(gòu)連接板與型鋼結(jié)構(gòu)焊接的方式，并且是在型鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝固定之前進(jìn)行，這樣可以避免因型鋼結(jié)構(gòu)安裝固定后再次進(jìn)行焊接施工，導(dǎo)致其局部受熱變形，對型鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量和安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)然，對于后者，也可以把連接板通過錨栓連接固定在型鋼柱上，但這種抱柱的附著方式在附著的穩(wěn)定性和牢固性方面不如前者預(yù)埋或者焊接的連接方式，且在成本造價(jià)上要高于前者。

作為外附式塔吊的附著，通常情況下，附著點(diǎn)都是在外框架柱上；有時(shí)因塔吊定位或者外框架柱間距的原因，一端或者兩端的附著點(diǎn)固定在外框架柱上的角度無法滿足附著要求時(shí)，附著點(diǎn)可以向中間延伸至核心筒結(jié)構(gòu)上。

1.2 多塔吊配合作業(yè)

多塔吊配合作業(yè)，主要針對的是一座主樓至少配備兩臺塔吊（本篇僅以兩臺塔吊配合作業(yè)為例），在充分考慮彼此水平安全距離的前提下完成塔吊定位，在塔吊進(jìn)行各自附著步序設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮彼此的垂直安全距離以及塔吊與主樓結(jié)構(gòu)的安全操作垂直距離，以便達(dá)到塔吊的附著和頂升在整個(gè)工程施工過程中，即保證兩塔之間的交叉作業(yè)不受影響，又保證塔吊滿足主樓安全吊裝作業(yè)目的。

多塔吊配合作業(yè)時(shí)，因考慮工程成本和實(shí)際施工的需要，在塔吊選型時(shí)，往往設(shè)定一臺主塔、一臺副塔。因此，兩臺塔吊的型號大多數(shù)情況下是不同的。塔吊型號不同，其自由高度、兩道附著間的垂直距離以及最后一道附著后的最大自由端的高度均不相同。因此，在進(jìn)行多塔吊選型和附著步序設(shè)計(jì)時(shí)，要將塔吊附著性能、涉及型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土筒體組成的混合結(jié)構(gòu)體系時(shí)垂直交叉作業(yè)施工、塔吊附著點(diǎn)位置層的外框結(jié)構(gòu)施工完成情況等因素綜合考慮。

1.3 超高層主樓垂直交叉作業(yè)

在綜合商業(yè)超高層建筑結(jié)構(gòu)形式中，型鋼混凝土框架、鋼筋混凝土筒體組成的混合結(jié)構(gòu)體系作為較為普遍的混凝土結(jié)構(gòu)體系形式，在施工生產(chǎn)組織形式中，核心筒結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度一般要快于型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)施工，從而形成垂直交叉作業(yè)的生產(chǎn)形式。一方面是因?yàn)楹诵耐步Y(jié)構(gòu)先于外框架結(jié)構(gòu)，可滿足結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性；另一方面是核心筒結(jié)構(gòu)的施工要快于型鋼混凝土框架施工；再者便于核心筒結(jié)構(gòu)施工與型鋼混凝土框架施工合理錯(cuò)開，不會相互影響。

針對這種垂直交叉作業(yè)的生產(chǎn)形式，塔吊在選型時(shí)，要充分考慮因這種垂直交叉作業(yè)施工對塔吊附著制約因素。鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)需專門配置一臺大型塔吊，主樓的其他結(jié)構(gòu)吊裝施工則配置另外一臺塔吊。樓層層高和核心筒結(jié)構(gòu)施工快于型鋼混凝土外框結(jié)構(gòu)的層數(shù)，其產(chǎn)生了核心筒與型鋼混凝土外框結(jié)構(gòu)的高差，而用于吊裝鋼結(jié)構(gòu)的主塔在附著后的最大自由端高度一方面要克服這種額外的高度差，另一方面還要滿足其大臂距離副塔的安全距離以及副塔距離核心筒結(jié)構(gòu)的安全距離值。當(dāng)核心筒結(jié)構(gòu)施工達(dá)到的高度，已經(jīng)達(dá)到塔吊大臂下的最小安全垂直距離時(shí)，需考慮塔吊頂升前附著點(diǎn)位置層的結(jié)構(gòu)施工是否完成且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足附著要求。如果一切滿足，說明在塔吊選型和附著步序設(shè)計(jì)期間，技術(shù)人員已充分考慮到塔吊垂直交叉作業(yè)而產(chǎn)生的外框結(jié)構(gòu)與核心筒結(jié)構(gòu)不同步的情況。反之，則上部核心筒結(jié)構(gòu)施工將停滯，待附著點(diǎn)層的外框結(jié)構(gòu)施工完成且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足附著條件后，塔吊附著和頂升完成后，核心筒結(jié)構(gòu)施工方可繼續(xù)。因此，在塔吊選型時(shí)，超高層主樓鋼結(jié)構(gòu)與核心筒垂直交叉作業(yè)的層數(shù)差值，將作為塔吊附著后最大自由端高度參考的依據(jù)。

2 附著步序設(shè)計(jì)可行性研究的舉例說明

2.1 舉例工程基本概況

工程以中國鐵建國際城（詩景廣場）項(xiàng)目為例進(jìn)行說明。本工程共3棟樓，其中酒店式公寓45層，檐高為173.40m，辦公樓層數(shù)為30層，檐高為129.80m。商業(yè)裙房地上3層，高度17.1m，局部4層，高度為21.20m。公寓樓為型鋼混凝土框架、鋼筋混凝土筒體組成的混合結(jié)構(gòu)體系，最大層高4.4m，標(biāo)準(zhǔn)層高3.5m。

2.2 舉例工程塔吊配置及相關(guān)參數(shù)概況

擬采用兩臺塔吊用于該主樓的吊裝施工。主塔（1#塔）型號為M125/75，塔吊最大吊裝能力為50t,最大自由高度為90.2m，附著之間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)最多不超過6節(jié)（5.7m/節(jié)），附著后最大自由端高度不超過9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（5.7m/節(jié)），主要負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)吊裝。另外一臺塔吊（2#塔）型號為ST6015，塔吊最大吊裝能力為10t，最大自由高度為60m，附著之間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)最多不超過12節(jié)（3m/節(jié)），附著后最大自由端高度不超過14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（3m/節(jié)），主要負(fù)責(zé)混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的吊裝任務(wù)。下面以該兩臺塔吊的附著步序設(shè)計(jì)圖為例，對塔吊附著步序設(shè)計(jì)的可行性研究舉例說明。

2.3 步序設(shè)計(jì)的可行性研究舉例說明

2.3.1 1#、2#塔附著步序詳圖，見圖1。

圖1 1#、2#塔附著步序詳圖一

該圖分析如下：

（1）該圖顯示在副塔頂升至最大自由高度時(shí)，主塔頂升至第10節(jié)（未達(dá)到最大自由高度）時(shí)，兩臺塔吊相對位置關(guān)系和副塔與核心筒的垂直距離關(guān)系。

（2）該圖表示核心筒結(jié)構(gòu)施工與型鋼混凝土框架施工層數(shù)先后關(guān)系。副塔達(dá)到最大自由高度，在其頂升前要先附著，其附著點(diǎn)位置層不能超過結(jié)構(gòu)最高完成層（地上四層）。同時(shí)，附著點(diǎn)的位置還要滿足副塔首次附著高度不得超過28米的塔機(jī)構(gòu)造要求。

2.3.2 1#、2#塔附著步序詳圖，見圖2

圖2 1#、2#塔附著步序詳圖二

該圖分析如下：

（1）該圖顯示在主塔頂升至最大自由高度時(shí)，副塔首次附著后頂升至第24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度時(shí)，兩臺塔吊相對位置關(guān)系和副塔與核心筒的垂直距離關(guān)系。

（2）核心筒結(jié)構(gòu)施工與型鋼混凝土框架施工層數(shù)先后關(guān)系沒有變化。因此可以判定：一般情況，垂直交叉作業(yè)的核心筒結(jié)構(gòu)較型鋼混凝土框架施工的提前完成層數(shù)是固定值，但不排除后期因結(jié)構(gòu)施工至非標(biāo)準(zhǔn)層，樓層層高增加而要考慮到塔吊附著后的最大自由端高度的局限，而適當(dāng)調(diào)整層數(shù)差。

（3）副塔首次附著后的頂升高度是嚴(yán)格按照其塔機(jī)構(gòu)造要求執(zhí)行，即附著后的最大自由端高度不得超過最多標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（14個(gè)）的塔機(jī)構(gòu)造要求。結(jié)合圖1和圖2所示，第1道附著是在第10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，然后頂升至第24標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，滿足要求。

（4）型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度滿足副塔首次附著點(diǎn)位置層的要求。

2.3.3 1#、2#塔附著步序詳圖，見圖3、4

圖3 1#、2#塔附著步序詳圖三

圖4 1#、2#塔附著步序詳圖四

該圖分析如下：

（1）圖4表示在副塔第3次附著后頂升至第32個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度時(shí)，主塔吊隨之進(jìn)行首次附著后頂升至第17標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，兩臺塔吊相對位置關(guān)系和副塔與核心筒的垂直距離關(guān)系。

（2）同圖2第（2）條。

（3）圖3表示副塔的第2次附著點(diǎn)在第14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，并頂升至28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。此時(shí)，主塔的最大自由高度即將約束2#塔的第三次頂升。副塔的第2次附著與首次附著之間的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)為4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，未超過附著間最大標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間距離（12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)），符合塔機(jī)附著構(gòu)造要求。

（4）副塔吊第3次附著后頂升至第32標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，第3道附著在第18標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，滿足2#塔吊附著后的最大自由端高度不得超過最多標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（14個(gè)）的塔機(jī)構(gòu)造要求。

（5）主塔首次附著后頂升至第17標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，首次附著點(diǎn)位于第8標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，滿足主塔附著后最大自由端高度不超過最多標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（9個(gè)）的塔機(jī)構(gòu)造要求。

（6）型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度滿足主塔第1次附著點(diǎn)位置層要求和副塔第3次附著點(diǎn)位置層的要求。

以上四個(gè)圖例充分體現(xiàn)了一棟主樓采用主副塔吊配合作業(yè)時(shí)，在塔吊附著步序設(shè)計(jì)中，最重要的三個(gè)階段的步序設(shè)計(jì)思路。一是副塔最先達(dá)到最大自由高度而主塔未達(dá)到最大自由高度時(shí)，主副塔吊的垂直距離關(guān)系在滿足安全距離的前提下，保證吊裝施工的順利進(jìn)行。二是主塔達(dá)到最大自由高度而副塔已完成首次附著及其頂升施工后，主副塔吊的垂直距離關(guān)系在滿足安全距離的前提下，保證吊裝施工的順利進(jìn)行。三是塔吊在附著頂升的整個(gè)過程中，塔節(jié)附著點(diǎn)的選擇和頂升高度要嚴(yán)格按照塔機(jī)構(gòu)造要求，即滿足兩個(gè)附著點(diǎn)之間的最大距離和附著后自由端的最大高度。四是型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度始終滿足主副塔吊附著點(diǎn)位置層的要求。

3 結(jié)語

總之，塔式起重機(jī)在選擇型號時(shí)，人們往往將施工現(xiàn)場環(huán)境對塔吊定位的影響、塔吊作業(yè)面的覆蓋、塔吊的吊裝能力等因素充分考慮，使型號的確定和安裝工作進(jìn)展很順利。但是，當(dāng)我們后續(xù)面臨塔吊頂升、附著施工時(shí)，由于前期缺乏考慮和研究，其受塔吊自身構(gòu)造要求的限制和施工生產(chǎn)組織安排對塔吊使用要求的影響時(shí)，往往出現(xiàn)塔吊附著不了、頂升不上去、主副塔相互“打架”等問題，嚴(yán)重影響現(xiàn)場施工進(jìn)度。因此，通過此次從塔吊選型對其附著步序設(shè)計(jì)可行性的深刻研究，希望能夠使更多人從中收獲一些心得和經(jīng)驗(yàn)，對塔吊附著設(shè)計(jì)這一前期的重要技術(shù)工作予以充分重視，最終實(shí)現(xiàn)塔吊在工程建設(shè)應(yīng)用中的科學(xué)化、合理化、經(jīng)濟(jì)效益最大化等綜合性目標(biāo)。