機場塔臺工程中塔機附著施工技術

李一鳴/LI Yi-ming

（上海建工五建集團有限公司，上海 200120）

1 項目概況

由我公司承建的海口美蘭國際機場新塔臺工程（圖1），位于美蘭機場一號航站樓東北側，工程包括塔臺、航管樓、變電站及柴油機房，總建筑面積1.7 萬m2。其中塔臺為地上22 層，地下1 層，建筑高108.5m，總建筑面積4782m2，總造價2.28 億元，塔臺下部為結構筒體，上部為功能層，含塔臺指揮管制室、塔臺管制設備夾層機房、機坪指揮中心、設備機房、塔臺休息及值班室、氣象觀測室等功能用房。

圖1 海口美蘭國際機場新塔臺工程效果圖

2 研究背景

機場塔臺通常是一個機場內最高的建筑物，屬于高聳建筑體。塔臺一般為圓形外筒-鋼筋混凝土核心筒內筒結構。針對機場塔臺工程中鋼結構吊裝和超百米高的建筑施工特點，塔機作為施工現場材料垂直和水平運輸的主要運輸機械，是機場塔臺工程中一種必不可少的機械設備，同時為滿足塔臺工程的吊裝高度，塔機必須升至相應的高度，此時為保證塔機工作的整體剛性和穩定性，塔身需設置多道附著裝置。

本項目塔機安裝存在的重要難點是塔機布置及附著，主要由于以下兩方面原因。

1）為保證鋼結構與主體結構施工，塔機需設置在結構外側，附著點需預埋在結構外筒，但因塔臺外筒為圓形變徑結構，附著支座點位置選點難，附著點預埋件鋼板和支座鋼板尺寸為不規則的圓弧形將造成加工和控制較難，預埋件預埋的位置及工藝控制較難，且塔臺結構主體上缺少現成的固定支撐點，需設計合理且安全可靠的固定支撐框架保證附著支座的安裝，同時每道附著桿長短不一需根據實際長度定制，又增加了工藝難控制和現場的不確定因素。

2）最上一道附著至塔機頂部吊鉤約40m，鋼結構施工與核心筒施工最多差2 層，相互制約。

本文將重點闡述如何合理可靠、安全有效地解決塔機附著在機場塔臺工程的施工技術。

3 塔機選型及定位

3.1 塔機選型

經對施工現場的實地勘察，選用STC7528-20T 塔機配合塔臺主體結構施工，其主要技術性能如表1 所示。

表1 STC7528-20T塔機主要技術性能

3.2 塔機定位

塔機平面布置圖如圖2 所示，立面布置圖如圖3 所示。圖4 為塔機施工現場圖。

圖2 塔機平面布置圖

圖3 塔機立面布置圖

圖4 塔機現場施工圖

4 附著裝置的設計

塔機附著裝置的作用就是在塔身的適當位置與建筑物錨固，改變支撐條件，從而提高塔身穩定性和增加塔身的整體剛性。依據《塔式起重機附著安全技術規程》（T/CCMA 0097-2020）與塔機廠家《STC7528-20T 塔式起重機使用說明書》，塔機選用3 道附著；附著型式為單側四桿式附著的剛性附著裝置；其中2 個附著支座與塔臺主體結構的連接型式采用預埋式，此預埋件為單拉桿式；另2 個附著支座與主體結構的連接型式采用間接式，附著支座通過特制的鋼結構（設計挑梁與塔臺外圓結構上預埋的鋼板焊接，形成一個鋼桁梁框架結構）連接到塔臺主體結構上，從而滿足塔機附著支座點位置選點難或者塔身距離建筑物較遠時的附著安裝（注：附墻桿為塔機廠家提供，其計算和復核本文不詳細介紹）。

具體方案為：選 擇2根約5.6m 的400×400×20×20mm 的H 型鋼，一側與塔臺外圓結構上預埋的鋼板焊接另一側懸空形成懸臂梁，其中2 根H 型鋼必須形成一個平面且與塔機升降節方向平行。選擇19×10mm 的無縫鋼管作為挑梁的支撐桿，一側與塔臺外圓結構上預埋的鋼板焊接另一側與挑梁焊接，撐桿與挑梁形成一個鋼桁梁框架結構，構成一個三角形附墻拉結，大大增加了其整體剛性和穩定性，為附著支座焊接在挑梁懸臂處提供了較好的可靠性和安全性。圖5 為塔機附著布置圖。

圖5 塔機附著布置圖

4.1 挑梁設計及計算

挑梁選用400×400×20×20mm 的H 型鋼，材質Q235B，長度5.6m，計算長度取5.6m。截面面積A=23200mm2，ix=168.1mm，λ=l/i=33.3，查表得φ=0.925，查塔機說明書得FX=±395kN，FY=±615kN。

其中，T 為腹板厚度，T=20mm；L 為耳板下邊長度即載荷分布長度，L=360mm。

根據以上計算結果，可知挑梁滿足要求。

4.2 撐桿設計及計算

撐桿選用219×10mm 的無縫鋼管，其截面積A=6566mm2，截面回轉半徑i=74mm，長度4.33m，λ=l/i=58.5，查表得φ=0.818。

撐桿受力N1=Fr/sinα=673kN，其中，α 為撐桿夾角，見圖5 塔機附著布置圖。

其中，σS為耳板的屈服強度235MPa，材料Q235，其中，由以上計算結果可知撐桿滿足要求。

4.3 預埋件設計及計算

塔機附著預埋件圖如圖6 所示。

圖6 塔機附著預埋件圖

錨筋層數影響系數ar=0.85，錨筋許用強度fy=300MPa，C30 混凝土軸心抗壓強度設計值fc=14.3MPa。

av=（4.0-0.08d）（fc/fy）1/2=0.52，其中，d 為錨筋直徑20mm；ab=0.6＋0.25t/d=0.85，t 為錨板厚度20mm。

埋件錨筋總面積[As]=πR2n=9420mm2，R 為錨筋半徑10mm，n 為錨筋數量30。

選受力最危險的埋件作為計算對象。

水平力V=N1sinθ=565kN，θ 為附墻桿夾角，見圖5 塔機附著布置圖。

法向力N=N1cosθ=367kN。

抗拉所需面積

由計算結果可知，取較大值6060mm2＜[As]=9420mm2。

錨筋長500mm=25d。

根據以上計算結果，可知預埋件滿足要求。

4.4 耳板設計及計算

塔機附著耳板圖如圖7 所示。

圖7 塔機附著耳板圖

4.4.1 耳板計算

其中，t 為耳板厚度20mm，L 為耳板最小截面長度200mm，D 為銷軸孔直徑62mm，n 為耳板數量2，σS為耳板的屈服強度235MPa，材料Q235。

4.4.2 耳板焊縫計算

耳板與鐵板焊縫高度取12mm，節點處焊縫總長度不小于1000mm，實際滿焊。

其中，σ 為焊縫強度160MPa，h 為焊縫高度12mm，L 為焊縫總長度1000mm，n 為安全系數0.7。

根據以上計算結果，可知耳板強度及耳板焊縫滿足要求。

5 附著裝置的安裝

1）安裝前的檢查 每道附著安裝前，應對塔機各機構進行全面檢查，確認無誤后再行操作。

2）安裝附著框 將附著框各片分別起升到附著框的安裝高度塔身所需附著點處，用10#鐵絲固定牢固，先將整個附著框調平，再將各片附著環梁框與塔身連接緊固。

3）安裝附著支座 將附著支座與主體結構上的預埋鋼板焊接。

4）安裝附墻桿 用塔機或其他起重設備將耳座和各附墻桿依次吊至安裝平臺上，先將附墻桿靠近附著框一側的銷軸安裝完畢，另一端用手動葫蘆拉住固定在連接孔附近，準備另一側的銷軸安裝。

5）調整塔身垂直度 吊起一節標準節至頂升時配平位置。通過經緯儀從2 個方向觀察塔機垂直度是否滿足要求，最后一道附著以下塔身垂直度不能超過2/1000，附著以上塔身垂直度不能超過4/1000，垂直度的調整可通過調整四根附墻桿的長度及頂塊而獲得。

6）附墻桿封口 待塔機垂直度達到要求后，根據現場實際尺寸對靠近耳座一側附墻桿進行封口。安裝時必須先安裝內側附墻桿，后安裝外側附墻桿。

7）頂升加節 待附著裝置安裝完畢后，應對其進行全面檢查，確認符合要求后方可進行頂升加節作業。

6 附著施工控制要點

1）附著架4 根附墻桿應保持在同一水平面內，環梁應安裝應避開塔身標準節爬爪。

2）預埋件需在支設模板前埋設在主體結構里，保證混凝土的強度達到80%及以上才能安裝，混凝土的強度達到100%合格后才能使用。

3）附著裝置的拆卸與安裝程序相反，即后裝的先拆，先裝的后拆。

7 結語

將設計的挑梁與塔臺外圓結構上預埋的鋼板焊接，形成一個鋼桁梁框架結構來作為塔機附著支座的固定支撐點的施工技術，有效地解決了塔機附著難的問題，提高了塔機的整體性和穩定性，有利于文明施工。

通過本工程塔機附著在機場塔臺建設的應用研究及現場實際使用，該施工技術措施安全有效，成功解決了附著裝置錨固難的問題，有效的驗證了塔機的安全性、實用性和經濟性，具有較好的經濟效益和社會效益。同時為以后類似機場塔臺施工，塔機位置選址，塔機附著的設計與安裝，提供了重要的施工實踐依據，為施工設備選擇及實施也有很好的指導和借鑒作用。