中建八局钢结构工程公司 唐梦河 袁新田 张鹏 薛奥迪 周景龙 广东广州 510663
摘要：高层及超高层建筑结构施工过程中材料垂直运输必不可少的起重机械分为附着自升式塔吊和内爬式塔吊，随着建筑结构发展的需要内爬式塔吊在超高层建筑结构中得到了广泛应用。通过研究和分析超高层内爬式塔吊在爬升过程中支撑梁的安装和转换遇到的诸多不利因素并阐述在这些不利因素条件下塔吊爬升过程支撑梁的安装及转换是如何完成的。
关键词：超高层；内爬式塔吊；支撑梁；转换
前言
粤海置地大厦位于深圳市罗湖区布心路，用地面积约1.6万平方米，总建筑面积约25.49万平米，其中塔楼地下4层、地上62层，建筑高度为303.15米，主体结构见下图1。工程垂直运输采用两台型号分别为TCR6055和L630的动臂塔吊，塔吊均采用内爬式爬升。本工程采用平层浇筑既核心筒和外框楼板同起的施工方法，塔吊支撑梁每隔三层设置一道，首道梁设置在1层，本文重点阐述第三道支撑梁的安装及第一道支撑梁的转换工艺。
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图1 主体结构示意
1塔吊工况概述
本工程两台塔吊按位置编为1号和2号，1号塔吊TCR6055位于塔楼核心筒西北角，地下室施工阶段采用独立塔式基础，结构施工至地上部分后采用内爬式支撑梁系统，支撑梁系统通过钢牛腿与核心筒剪力墙内预埋件连接。随着工程进度，塔吊通过支撑系统爬升以满足高度工况要求。
2号塔吊L630位于核心筒内东南角，也采用内爬式支撑梁系统，支撑梁系统通过钢牛腿与核心筒剪力墙内预埋件连接。随着工程进度，塔吊通过支撑系统爬升以满足高度工况要求，塔吊型号参数见下表1。
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由于1号塔吊TCR6055的独立高度为53.5米，2号塔吊L630的独立高度为57米；塔吊附着于核心筒剪力墙内侧对于塔吊支撑系统的要求非常高，既要满足塔吊爬升和受力的要求，又要保证支撑梁与主体结构的可靠连接，同时还要便于安拆。为此，塔吊的立面采取“支撑梁”的塔吊支撑体系，每台塔吊3套支撑体系和3套附着C型框，随着塔吊的爬升周转使用，两道钢梁的立面垂直距离为15~18m。
支撑梁的首次转换在第四道支撑梁的附着牛腿安装完成与塔吊首次顶升完成后开始，先将第一道梁提升到第四道梁的位置，然后把第二道梁提升到第五道梁的位置，第三道梁提升到第六道梁位置，依次从下往上循环直至转换结束。支撑梁在转换时需要在塔吊标准节的下端部预先挂一个操作平台，平台随塔吊的顶升而自动提升。
2塔吊支撑梁安装及转换的重难点分析
由于本工程的结构特点塔吊第一次顶升还未进行，核心筒内爬模已完成安装，当第三道支撑梁安装时，支撑梁及支撑梁附着的牛腿只能从爬模与塔吊标准节之间的预留口内穿过才能吊装到安装位置，支撑梁与塔吊标准节的预留口宽度为730mm相当狭小，而钢梁和牛腿的截面宽度为640mm和610mm，既吊装间隙只有90mm与120mm，塔吊的摆动和指挥信号要求高度一致，吊装难度非常大。
由于支撑梁长度超过了爬模预留口的长度，支撑梁吊装穿过预留口时钢梁起吊的倾斜角要求计算得非常精确，角度小了钢梁无法穿过预留口，角度大了支撑梁就很难在核心筒狭小的空间内把钢梁调平，这对支撑梁的吊装提出了很高要求。
由于塔吊大钩不能通过爬模预留口而下放到支撑梁位置，大钩只能在塔吊回转机构上方进行垂直提升，而支撑钢梁从底部转换到顶部位置的垂直距离有55米左右，顶部钢梁到塔吊回转机构位置为15米左右，既底部钢梁到塔吊大钩起吊点距离在70米左右，而塔吊大钩提升的最大垂直高度为45米，远远超过了塔吊的垂直提升高度，因而支撑梁不能一次转换到位，中途需要调换钢丝绳进行二次转换，这给钢梁转换提出了更高难度的要求。
3塔吊支撑梁的安装
按1号塔吊的爬升规划塔吊第三道牛腿安装完成后，且爬模设备层爬升到结构标高46.25米位置后第三道支撑梁开始安装；1号塔吊核心筒内支撑梁长6米，爬模和塔吊预留口间隙长为4.3米，支撑梁起吊时倾斜角度要求大于45°方能从预留口吊装到第三道支撑梁牛腿位置。1号塔吊支撑梁吊装采用2号塔吊L630进行吊装，支撑梁在起吊时梁的高点位置采用钢丝绳和吊耳直接连接，钢梁低点位置采用5吨的手拉葫芦连接，当塔吊把支撑梁提升到一定高度后，通过5吨的葫芦倒链调节钢梁倾斜角的大小，当支撑梁吊装到牛腿位置后通过手拉葫芦把支撑梁调平，支撑梁起吊示意下图2.
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图2支撑梁起吊示意
1号塔吊支撑梁通过塔吊吊装到牛腿的正下方一定高度后，操作人员在塔吊标准节内通过塔支撑梁一端的5吨手拉葫芦慢慢调整支撑梁的倾斜角度，支撑梁角度大致调到30°左右就可以慢慢把支撑梁提升到牛腿上方，然后支撑梁一端落在牛腿上塔吊慢慢落钩同时通过手拉葫芦调节使支撑梁平衡最终把支撑梁放置在牛腿上，然后提升塔吊附着C型框与塔吊支撑梁的马镫连接，当C型框与支撑梁的马镫位置调整完毕且C型框与塔吊标准节位置附着完成后把支撑梁和牛腿进行刚性连接。2号塔吊第三道支撑梁安装与1号塔吊安装工艺相同不在重复，第三道支撑梁吊装工序见下图3。
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图3第三道支撑梁吊装示意
4塔吊支撑梁的转换
塔吊从第1次爬升以后，需要将第一道支撑梁拆除并转换至第四道位置，转换流程利用对位塔吊对支撑梁进行转换提升，支撑梁提升到位后安装人员在爬模最底层操作平台上将支撑梁进行刚性固定，后续支撑梁的转换提升重复第一道支撑梁安装方法直至支撑梁全部转换完成。
首道支撑梁转换需等核心筒内爬模爬升到59.75米的结构标高位置后进行转换，支撑梁的转换采用对位塔吊进行转换即用1号塔吊吊装2号塔吊支撑梁，用2号塔吊吊装1号塔吊支撑梁。首道支撑梁转换前先将施工机具倒运到相应楼层电梯井门洞位置，施工人员从电梯井门洞位置到达支撑梁位置，采用碳弧汽刨先把支撑梁和牛腿连接焊缝刨除，1号塔吊支撑梁转换采用直径为￠32mm，长度为40米和32米的两段钢丝绳进行转换；40米的长段钢丝绳在上端与塔吊大钩相连，32米的钢丝绳在下端，钢丝绳通过爬模预留口到达首道支撑梁位置。首道支撑梁提升前在钢梁适当位置焊上双孔吊装耳板，支撑梁从底部通过2号塔吊向上提升，当钢梁垂直提升32米后，第一道钢梁正好到达第三道支撑梁位置，此时把第一道支撑梁放在第三道支撑梁的C型框上并用葫芦倒链通过支撑梁上预先焊好的双孔耳板把支撑梁挂牢在塔吊标准节上，然后把32米的下段钢丝绳取下挂于塔吊标准节侧边，同时用上段40米的钢丝绳对支撑梁进行二次提升完成首道支撑梁转换到第四道支撑梁位置的转换工艺见下图4。
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图4钢梁中途换绳示意
5吊索具选择
5.1钢丝绳选用
本次施工中最重吊装单元为支撑梁，考虑其他施工荷载，取9.4t计算。钢丝绳最不利条件为就位时，钢丝绳两点受力，钢丝绳与水平夹角不小于60°。
依据静力学平衡分析，每根钢丝绳承受的拉力为：9.4/(2*cos30°)=5.43t。
根据公式 [Fg]=αFg/K
其中，[Fg]为钢丝绳的允许拉力，取54.3KN；
α为换算系数。本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳。故取α=0.82；
K为钢丝绳安全系数。取K=6。
Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。
计算得出Fg=[Fg]K/a=397KN
吊装选用直径28mm，公称抗拉强度为1770MPa，型号6*37+Fc的钢丝绳，钢丝绳最小破断拉力409KN，选用12t弓形卸扣，满足要求。
5.2 卸扣选用
根据支撑梁形式，吊装方式等实际情况，选用不同型号的卸扣。弓形卸扣尺寸图见下所示，卸扣连接的两根绳索或吊环，应该一头套在横销上，另一头套在卡环的弯环上，不准分别套在卡环的两个直段上，以免卡环横向受力。
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弓形卸扣
6结束语
本文通过研究和分析超高层内爬式塔吊在爬升过程中支撑梁的安装和转换遇到的诸多不利因素并阐述在这些不利因素条件下是如何实现支撑梁的安装及转换工作，并通过本工程的实际应用对内爬式塔吊支撑系统的安装及转换工艺进行验证。实践证明上述总结的施工经验是高效可行的，不仅有效的解决了塔吊顶升速度提高工作利用率，还有效解决了超高层结构中支撑梁安装及转换难以施工的问题，可为同类工程提供参考。
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