錐形塔冠屋面吊起重臂的豎向拆卸研究

（中建三局第二建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430000）

目前國內外超高層建筑結構設計風格各異，塔冠結構設計較多，如平面結構、菱角結構、錐形結構，尤其是錐形結構塔冠造型設計日益增多。而目前對于超高層建筑垂直運輸設備一般采用動臂塔式起重機，在施工后期動臂塔式起重機拆卸采用“分級拆卸法”，剩余最后一臺屋面吊采用人工解體拆卸，屋面吊起重臂長達20m 以上，故對于最后一臺屋面吊拆卸時需要較大的操作平面用于起重臂水平放置拆卸，而對于錐形塔冠建筑，難以在錐形結構上設置較大的操作平面，所以在保證施工進度順利進行以及屋面吊安全拆卸，就需采用豎向拆卸起重臂[1～2]。

常規的屋面吊起重臂拆卸需要在塔冠搭設操作平面至少4m×30m。通常需將屋面吊起重臂水平放置在塔冠，再進行人工逐節分段解體拆卸、轉運。一般條件下，對于水平結構或具有一定斜度造型結構的塔冠，可通過搭設一定承載力的操作平面用于起重臂水平放置，但是對于錐形結構塔冠，就需要將水平操作平面轉化為“豎向操作平面”，且通過設計豎向承載結構件，保證起重臂豎向分段解體時剩余起重臂的受力穩定。

本文根據施工現場的實際情況，對錐形塔冠建筑屋面吊起重臂拆卸進行分析并設計計算出可執行性的豎向拆卸法。將起重臂沿錐形塔冠方向向上揚臂（揚臂角度依照塔冠的錐度）至起重臂端部與塔冠結構相距0.5m 左右，并于此時起重臂端部所在塔冠水平面結構處設計懸挑桿結構，用于操作平面“轉向”——起重臂根部銷軸拆除后承載起重臂整體重量。本文將通過工程應用實例以及設計計算進行闡述該方法的可行性。

1 工程概況

1.1 工程簡介

華潤總部大廈項目位于深圳市南山區后海灣，共66 層（約400m 高）。總建筑面積267 137m2，其中地下室建筑面積70 823m2，地上建筑面積192 232m2。

華潤總部大廈主體結構施工安裝3 臺動臂塔機。A1#M600D 位于主塔樓南側、A2#M600D位于主塔樓東側、A3#M900D 位于主塔樓北側。根據項目施工組織計劃安排拆卸主塔樓A3#M900D塔機，依次安裝了1臺ZSL380塔機、1 臺ZSL200 塔機、1 臺ZSL120 塔機。

1.2 塔機概況

根據工程需要，選用1 臺ZSL120 塔機作為最后輔助拆除設備，并采用人工自拆。該塔機采用十字梁底座安裝，無標準節，額定起重力矩為120kNm，最大回轉半徑29m，二倍率時最大起重量為12t，1 倍率最大回轉半徑29m 處的起重量為3.5t，塔機結構如圖1 所示。ZSL120 塔機基礎為外懸挑結構，建筑結構為錐形塔冠[3]，ZSL120人工自拆時無足夠平面空間水平放置起重臂，故采用豎向拆除，塔機拆除工況如圖2 所示。

圖1 ZSL120塔機結構參數

圖2 ZSL120塔機起重臂拆除工況

2 起重臂拆卸工藝[4]

工藝特點：采用ZSL120 塔機自身主卷揚作為動力系統，在懸挑桿上安裝轉向滑輪，ZSL120塔機主卷揚鋼絲繩自懸挑桿轉向滑輪穿繞并固定于豎向起重臂端部，在起重臂根部銷軸拆除后，采用鏈條葫蘆輔助工具柔性固定起重臂的根部，使起重臂整體重量由懸挑桿承擔，起重臂在塔機主卷揚鋼絲繩的牽引下依靠自重下降，從下部逐節拆卸起重臂。

①調整ZSL120 塔機起重臂角度，使其處于水平狀態，從固定在塔冠上部的懸挑桿上放下一根50m 的纜風繩將ZSL120 塔機的主卷揚鋼絲繩拴住；②下放主卷揚鋼絲繩，人工向上拉動纜風繩，使主卷揚鋼絲繩繞過懸挑桿上的定滑輪，將主卷揚繩的末端與ZSL120 塔機起重臂端部相連；③操作變幅機構，轉動回轉，將起重臂緩慢仰起，同時慢慢收回主卷揚鋼絲繩，使起重臂緩緩靠近塔冠，在起重臂距離塔冠水平距離為50cm時，停止起重臂變幅；④在ZSL120 塔機起重臂重量全部由懸挑桿承受后，緩緩下放變幅鋼絲繩，利用鏈條葫蘆和鋼絲繩組合將動滑輪組綁定在起重臂上，然后拆卸變幅拉索。

將2 個3t 的鏈條葫蘆一端分別拴在ZSL120塔機起重臂第1 節、第2 節的主肢上，另一端分別拴在塔機十字梁和A 架上，調節2 個鏈條葫蘆使其處于受力狀態，確保起重臂的穩定。拆卸起重臂與上回轉的連接銷軸，下放主卷揚鋼絲繩，調節拴在起重臂第2 節的鏈條葫蘆，使其受力。拆卸起重臂第1 節與第2 節之間的連接銷軸，人工將第一節起重臂搬運到塔冠內側指定的位置并轉運。利用2 個鏈條葫蘆倒運，同理將起重臂分段拆卸。ZSL120塔機起重臂分段拆除如圖3所示。

圖3 ZSL120塔機起重臂分段拆除

3 懸挑桿設計[5]

3.1 設計簡介

采用起重臂豎向拆卸方法，安裝懸挑桿并固定在樓層結構上，懸挑桿上安裝定滑輪，拆除時懸挑桿需承載起重臂全部重量。懸挑桿采用型鋼結構，為保證懸挑桿整體受力穩定可靠，懸挑桿一端與樓層結構固定，懸挑一端采用鋼絲繩拉結于塔冠結構上。懸挑桿作為主要承載構件，施工前需要進行懸挑桿及鋼絲繩的設計計算。

圖4 懸挑桿平面布置圖

懸挑桿采用型鋼結構，為保證懸挑桿整體受力穩定可靠，懸挑桿一端與樓層結構固定，懸挑一端采用鋼絲繩拉結于塔冠結構上，懸挑桿作為主要承載構件，施工前需要進行懸挑桿及鋼絲繩的設計計算。

3.2 懸挑桿截面設計

懸挑桿采用20#雙槽鋼截面[6]，懸挑桿內力、強度、應力通過midas軟件進行鋼構件驗算，依據規范GB 50017-2017《鋼結構設計規范》，對構件長細比、軸向應力、彎曲應力、剪切強度和整體穩定性進行驗算，均滿足受力要求。懸挑桿采用鋼絲繩拉結懸挑一端于塔冠結構上，鋼絲繩同樣采用midas 軟件進行內力校核，滿足受力要求。

4 結論與展望

通過上述設計計算說明，錐形塔冠結構建筑最后一臺屋面吊起重臂采用豎向拆卸，拆卸工藝的可執行性、懸挑桿和鋼絲繩的受力校核均能滿足要求，由于超高層建筑結構限制，這種拆卸工藝不僅可以滿足現場的實際需求，而且也為超高層屋面吊起重臂拆卸提供了新思路，對于錐形結構塔冠，難以搭設較大操作平面的情況下，可以選擇此種拆卸方式。

但是這種拆卸方式在實際操作過程中，為了安裝懸挑桿及拉結鋼絲繩，同時為了防止起重臂豎向靠近塔冠結構以及拆卸過程中對幕墻玻璃造成損壞，在起重臂豎向拆卸作業面內自鋼絲繩拉結點至起重臂根部區域的幕墻玻璃均不能安裝。

此種拆卸方式需要改進之處在于，起重臂豎向區域設置緩沖止擋裝置，防止起重臂下放過程失穩破壞建筑結構。