塔式起重機在裝配整體式框架-現澆核心筒結構施工中的應用

唐 翔 石夢琪 曾德龍 侯亮亮 朱晶晶

中建一局集團第一建筑有限公司 上海 201103

1 工程概況

中國電子第二總部（華大半導體）科研樓位于上海市浦東新區張江中區。其中1#樓共11層，高48.25 m，單體預制率39.16%；2#樓共12層，高48.45 m，單體預制率約42%。2棟主樓均為裝配整體式框架-現澆核心筒結構。1#樓共有預制樓板870塊，單塊板平均質量2.5 t，預制柱208根，單根柱平均質量7～9 t，預制梁491根，單根梁平均質量6～8 t。2#樓共有預制樓板1 050塊，預制柱232根，預制梁559根，各構件平均質量均與1#樓相同。3#樓共2層，建筑高度10.5 m，為現澆框架結構。

2 塔式起重機選型

對于裝配式混凝建筑施工，垂直運輸設備塔式起重機的選型是一項至關重要的工作。合理的塔式起重機選型可有效保證預制構件施工安裝效率。因此，在塔機選型過程中，應結合工程項目實際情況、作業半徑、最大預制構件質量、經濟性等進行綜合考慮，從而實現塔式起重機的最優選擇。

本工程2棟主樓地上3層采用預制柱、疊合梁、疊合板，其中梁、柱平均質量均在6～9 t之間，最大質量的構件達到9.25 t。因此，塔吊選型與布置必須滿足以下條件：

1）塔式起重機選型滿足起吊項目最大預制構件的需求。

2）塔式起重機選型滿足平面布置的需求。

3）塔式起重機選型滿足機電設備吊裝等其他專業施工安裝的需求。

下面以1#樓為例，對構件進行簡要統計分析：

1）1#樓預制柱平均質量為7～9 t，最大質量構件在3～6層達到9.25 t，處于⑦、⑧、13、14軸，⑨、⑩、11、12軸預制柱平均質量為7～8 t。

2）最大質量的預制主梁分布在A 、D 、⑦、14軸，質量在8～9 t，最大質量達到9.15 t。次梁平均質量在6 t。

3）疊合板平均質量在2.2 t。

綜上所述，本工程塔吊選型如表1所示。

表1 塔吊選型

3 塔式起重機的布置

塔式起重機的布置應根據施工現場環境和經濟條件綜合確定，一般情況下，裝配式建筑施工現場塔吊的布置應遵循如下基本原則：滿足自身爬升附著的需要；吊裝覆蓋應能滿足最大質量預制構件及各類建筑材料的吊裝需求；避免存在吊裝盲區；綜合考慮塔吊拆除過程[1-4]。

本工程由2個塔樓與1個裙房構成，施工過程中不僅要確保塔吊可以滿足預制構件的吊裝，還需要保證裙房的施工范圍不出現盲區。同時，若每個塔樓僅布置1臺塔吊，則在裙房結構完成后，構件吊裝階段會出現勞務窩工現象。

綜上所述，本項目每棟塔樓均配置了2臺塔吊，裙房整體都在塔吊起吊范圍內，在保證了塔樓施工的同時可以進行裙房施工（圖1）。同時每棟塔樓的2臺塔吊覆蓋面正好將塔樓分為2個流水段，其中一臺塔吊進行左側流水段構件吊裝，另一臺塔吊可以進行右側的模板支撐搭設和疊合樓板鋼筋綁扎施工，避免了后期窩工。

圖1 現場平面布置

場內道路也布置為環形道路，堆場設置在路邊，且2臺塔吊同時覆蓋。這樣既避免了大量構件在進場時堵車的狀況，也避免了單塔吊出現無法卸車的情況。

4 塔吊附墻形式的對比與方案選定

4.1 塔吊附墻形式的對比

第1種塔吊附墻形式為附著于結構柱。

第2種塔吊附墻形式為附著于框架梁側，是基于第1種的優化，優點在于避免了拉結于結構柱，但是本項目塔樓最外側有懸挑結構，這種附墻形式需在懸挑次梁上留置施工縫，對懸挑結構有一定影響。同時后期需要花費更多的人工與時間對此處施工縫進行修補。

第3種塔吊附墻形式為附著于框架梁頂，是基于第2種的優化，優點在于既避免了拉結于結構柱，同時又避免了在懸挑結構處留置施工縫的問題。唯一需要注意的是需與塔吊單位進行良好的溝通，在混凝土澆筑前安放埋件。

4.2 塔吊附墻形式的方案選定

裝配式結構中塔吊附墻形式的選擇與灌漿形式密不可分，可以說灌漿形式決定了塔吊附墻形式。

4.2.1 灌漿形式的選擇

現階段灌漿分為當層灌漿和隔層灌漿2種形式。

當層灌漿即在預制柱吊裝完成后馬上進行灌漿，此種方式的優點在于柱子與下部結構連接較為可靠，可承載一定的上部載荷；缺點在于灌漿施工本身將作為關鍵節點成為影響工期的主要因素之一，同時在施工過程中產生立體交叉作業，有一定的安全隱患。隔層施工即在排架拆除前對柱體進行灌漿施工（圖2），此種方式的優點在于灌漿施工本身雖作為關鍵施工步驟但可以穿插于結構施工中，作為二級節點甚至三級節點，不影響整體工期，且不存在立體交叉施工；缺點在于，在灌漿前，柱與下部結構的連接僅靠鋼筋與墊塊，需要排架輔助進行承重。本項目在與設計院溝通后，最終選擇隔層灌漿進行現場灌漿施工。

圖2 隔層灌漿示意

4.2.2 塔吊附墻形式的選擇

基于隔層灌漿的灌漿形式對塔吊3種附墻形式進行對比。第1種最原始的附墻形式，在進行塔吊附墻時，現場預制柱并未進行灌漿施工或灌漿強度并未達到強度，塔吊附著于未灌漿的結構柱會出現很大的安全隱患；第2種附墻形式會對懸挑結構造成一定影響，故最終選擇第3種附墻形式。第3種附墻形式受力由整個核心筒樓板系統承擔，預制柱與排架僅承受極小的部分力，避免了第1種附墻形式的安全隱患及第2種附墻形式對懸挑結構的影響，為隔層灌漿施工的最優塔吊附墻方案。

5 結語

在裝配式混凝土結構預制構件吊裝過程中，塔式起重機發揮著重要作用，其構件主要的吊裝、安裝、校正均依靠塔式起重機完成。因此，塔式起重機的選型、布置及附著錨固形式的選擇直接影響著整個項目的施工部署和施工進度。為保證塔式起重機高效、有序地進行裝配式建筑施工，施工前需對整個項目的預制構件數量、質量、位置以及需要的吊裝時間進行分析并制訂詳細的塔吊施工方案。