大型行走式塔機上樓面施工技術研究

郁政華，陳曉明

(上海市機械施工集團有限公司，上海 200072)

近年來，建筑鋼結構業在國內發展迅速，大跨度鋼結構朝著更大跨度超大空間發展，超高層鋼結構朝著更高樓層更多高空空間拔升，異型鋼結構朝著造型更獨特，外觀更新穎邁進。塔機作為起重機械中的一種類型，在不同結構施工中應用尤為廣泛，其中行走式塔機更因為其可移動、覆蓋范圍大、因地制宜等特點，得到了充分的應用。

1 工程概況

上海中國博覽會會展綜合體項目毗鄰虹橋交通樞紐西側，總用地面積85.6萬m2，地上建筑面積147萬m2，地下建筑面積20萬m2，鋼結構總量近9萬t。

該項目建筑造型為四葉草，外形秀美清麗，為國際大都市帶來自然風光。其四葉草造型是世界性的幸運標志，且融入中國傳統文化，宛如一塊鑲嵌在東海之濱的玉石。項目擁有40萬m2的室內凈展覽面積和10萬m2的室外展場，建成后，中國博覽會會展綜合體勢必成為國際大都市中的綠色自然地標，也將成為世界最大的展覽設施，如圖1所示。

圖1 上海中國博覽會會展綜合體整體效果圖

該項目由13個單體組成，其中主場館為A 1、B1、C 1、D1。本文重點介紹大型行走式塔機在D1展廳中的應用。

展廳D1為兩個雙層展廳組合的大空間結構,底層展廳為36m×27m柱網的大跨框架,二層展廳為54m跨的無柱空間。二層展廳屋蓋結構采用多跨連續的大跨度空間管桁架結構,空間桁架為倒三角布置形式，桁架高度4m，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 D1館結構平面圖、立面圖

2 施工方案

D1展廳雙層樓面采用井字梁布置形式，框架梁間距27m×36m，主井梁間距9m×9m。針對雙層展廳結構特點，鋼屋蓋施工采用1200tm行走式塔機上樓面吊裝屋蓋鋼結構，跨內節間綜合安裝，如圖5所示。

3 行走式塔機跨距的確定

根據樓面井字梁布置形式，確定塔機行走跨距為18m，調整原有行走機構12m×11m為18m×11m。確保塔機小車輪壓分別作用于框架梁及主井字梁上。18m改造大梁須根據行走式起重塔機最不利工況，重新設計加工并復核整體行走機構的安全性，如圖6所示。

圖3 D1館結構局部剖面圖

圖4 D1館結構立面圖

圖5 D1館總體施工塔機布置圖

圖6 改造后塔機行走機構示意圖

1200tm行走式塔機在吊裝時，吊臂與塔身平面主軸成58.6°角時為最不利吊裝工況，此時單個輪壓標準值最大值42.5t。

根據行走式塔機布置（圖7)，分析在荷載組合下樓面結構的安全。

圖7 1200tm行走式塔機工作區域

對樓面施加各種施工荷載后，通過軟件得到最不利荷載組合下樓面梁的內力，包括截面剪力和截面彎矩，并根據GB 50010-2010《混凝土結構設計規范》對梁截面進行了配筋校核，結論為塔機在樓面施工作業，結構安全可靠。

1）正截面強度校核結果表明，3種截面規格的樓面梁在施工荷載作用下產生的最大彎矩均小于各截面相應的彎矩極限承載力，滿足正截面抗彎要求。

2）斜截面強度校核結果表明，3種截面規格的樓面梁在施工荷載作用下產生的最大剪力均小于各截面相應的剪力極限承載力，滿足斜截面抗剪要求。

4 行走式塔機安裝技術

行走式塔機安裝須根據結構特點，因地制宜。采用1臺160t汽車起重機上雙層樓板進行塔機安裝，汽車起重機自平臺坡道開行至16m平臺。汽車起重機定點位置須測量放線彈出，并采用明確標示。汽車起重機起重支腿作用在結構主梁上，支腿下鋪設1m×6m路基箱擴散。汽車起重機自重為54t，有5個車軸，共10個車輪，各軸軸重10t。吊裝施工時，汽車起重機支腿必須立于結構梁或結構柱之上，如圖8所示。

圖8 塔機安裝立面工況圖

塔機安裝最不利工況為回轉平臺安裝，回轉平臺自重16t。160t汽車起重機采用47.75m主臂，15m半徑，起重能力19t>16t，滿足吊裝要求。

汽車起重機裝拆塔機須驗算汽車起重機行走狀態下對結構的安全，并驗算其吊裝最不利工況下的結構安全。

汽車起重機自重54t，壓鐵重45t。最不利工況取吊臂方向恰與對角支腿連線方向一致，構件重30t，吊裝半徑為16m。

豎向荷載作用下各支腿壓力

Na＝(540+450+300)/4＝323k N構件產生的彎矩M＝300×12＝3600k Nm對角支腿因彎矩作用產生的力偶作用

支腿最大壓力Nmax＝Na+Nm＝599k N

汽車起重機吊裝過程中，支撐腿立于大次梁之上，大次梁梁高2500mm，梁寬600mm，配置預應力鋼筋。通過有限元分析軟件建模計算，得到大、小次梁的內力情況。小次梁最大正彎矩為219k Nm，最大負彎矩為445k Nm，最大剪力為126k N；大次梁最大正彎矩為6961k Nm；最大負彎矩為10040k Nm。

小次梁、大次梁最大彎矩小于抗彎極限承載力，最大剪力小于抗剪極限承載力，汽車起重機在裝拆塔機工況下，結構安全可靠。

5 小 結

大型行走式塔機上樓面施工技術研究，拓展了行走式塔機的應用范圍，首次采用了大型汽車起重機直接上樓板進行塔機的裝拆，為同類樓面上施工大跨度鋼結構提供了一種新的思路。在上海中國博覽會會展綜合體項目中，根據雙層展廳樓面框架梁布置，通過改造行走機構，首次實現了無支撐無加固下，重型行走機構行走于樓板進行屋蓋桁架分段吊裝。 O

[1] GB 50009-2012，建筑結構荷載規范[S].

[2] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[3] GB 3811-2008，起重機設計規范[S].

[4] GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].