場館類建筑塔機附著頂升優化施工工藝技術

張 銘，陳 磊，黃宏林，成 磊，王 瑩，楊 劍

（中國建筑第二工程局有限公司 華南分公司，廣東 深圳 518048）

1 塔機概況

基于深圳科技館（新館）項目，關于塔機的現場布置有3 種方案可供選擇。

1）方案一 選用3 臺中昇建機的塔機，其中1 臺塔機采用超長附著。

2）方案二 選用4 臺塔機，方案一中超長附著的塔機由兩臺同型號塔機代替。

3）方案三 地下室施工期間，選用5 臺TC7035 塔機，待地下室施工完成后，將5 臺塔機拆除，采用履帶式起重機在二層室外屋面進行吊裝或在結構外圍進行吊裝。

方案二較方案一增加1 臺同型號塔機，方案一超長附著滿足規范與設計要求的前提下，較方案二相比減少了1 臺塔機的費用；方案三需在二層樓面下設置大量鋼結構回頂且履帶式起重機數量需求較大，在綜合考慮施工成本、施工進度、塔機吊運等因素后，采用方案一為現場塔機使用方案，塔機平面布置如圖1 所示。

圖1 現場塔機平面布置圖

根據現場實際施工情況，3 臺塔機的附著情況如表1 所示，塔機附著立面圖如圖2 所示。

表1 塔機附著于主體結構距離

圖2 現場塔機附著立面布置圖

2 塔機附著“先行施工”構件確定

施工使用的塔機為大型塔機，附著桿件安裝完成后對主體結構的附著反力較大（表2），1#、2#塔機取第二道附著反力。若僅在附著對應樓層的豎向構件施工完成進行附著頂升，塔機附著桿件的附著反力僅由結構的豎向構件承擔，構件因此會產生較大變形，進而對塔機和結構的穩定性產生影響；若附著對應樓層的豎向構件和對應樓層的頂板及所有橫向構件全部施工完成再進行塔機附著頂升，塔機附著后與結構的穩定可得到充分保證，但對3 臺塔機的整體附著頂升計劃和現場的整體施工進度產生影響。

表2 塔機附著于主體結構反力值

為使塔機附著頂升過程中塔機與主體結構有更好的穩定性，保證附著樓層的豎向構件和樓層頂板的部分構件施工完成，使塔機所在的柱或剪力墻與先行施工的構件形成框架體系。3 臺塔機“先行施工”構件布置圖如圖3～圖5 所示。

圖3 1#ZSC1400塔機附著連接結構

圖4 2#ZSC1600塔機附著連接結構

圖5 3#ZSC1200塔機附著連接結構

3 塔機附著“先行施工”構件穩定性計算

3.1 荷載輸入

根據表2 中數據可知塔機附著于2 個附著點（A 點和B 點）處X向和Y向荷載，可得到16種加載組合方式，通過計算，16 種加載組合的計算結果差距較小，故可僅考慮一種加載組合進行分析，此處定義荷載方向如圖6～圖8 所示，將附著點的附著荷載記為活荷載（LL），通過與附著連接結構自重（該荷載記為恒荷載，DL）進行荷載組合。由規范可知，恒荷載分項系數為1.3，活荷載分項系數為1.5。

圖6 1#塔機附著連接結構模型

圖7 2#塔機附著連接結構模型

圖8 3#塔機附著連接結構模型

按照圖6～圖8 所示施加附著連接結構的邊界條件和對恒荷載、活荷載進行定義，可得到在正常使用狀態下（1.0DL+1.0LL）和極限使用狀態下（1.3DL+1.5LL）的附著連接結構的最大位移與連接結構構件的最大應力（表3、表4）。

3.2 有限元分析計算

根據表3 和表4 的有限元分析結果可知：3 臺塔機附著連接結構的最大位移在正常使用狀態和極限使用狀態下均滿足位移限值要求。附著連接結構的梁柱構件最大應力在正常使用狀態和極限使用狀態下均滿足應力限值要求。2#塔機附著連接結構剪力墻正常使用狀態下的最大應力為2.53N/mm2，小于C50 混凝土抗拉強度標準值2.64N/mm2；剪力墻極限狀態下的最大應力為3.89N/mm2，略大于應力限值，但建模僅建立附著對應樓層的有限元模型且剪力墻網格劃分后的底端網格點邊界條件未設置，存在一定的建模誤差，2#塔機附著連接結構剪力墻驗算滿足要求。1#塔機附著連接結構剪力墻正常使用狀態下和極限使用狀態下的最大應力值遠遠大于C50 混凝土抗拉強度標準值。1#塔機附著桿件其中一道附著桿件與主體結構剪力墻連接，導致出現上述情況。剪力墻所受反力為平面外受力，對剪力墻易產生破壞。因此，需在附著桿對側增加一道支撐用于平衡附著桿件對剪力墻產生的平面外荷載。本文篇幅有限，僅提出1#塔機附著于剪力墻處的位置進行結構加強的觀點（圖9）。

圖9 1#塔機增加附加撐桿

4 塔機附著施工

4.1 塔機附著“先行施工”構件施工完成條件

塔機附著連接的主體結構需滿足如下條件后，方可進行塔機附著附墻桿件施工。

1）鋼結構 與塔機附著相關先行施工的鋼結構需焊接完成，焊縫完成自檢與三檢檢測。

2）鋼筋混凝土結構 塔機附著桿件與附著撐桿的埋件安裝完成，核心筒混凝土型鋼柱、剪力墻及筒內鋼筋混凝土梁需滿足混凝土澆筑完成且強度達到設計要求的條件。

4.2 塔機附著頂升與主體施工順序

明確3 臺塔機附著頂升前“先行施工”的構件，將常規塔機附著與主體結構施工的施工工序做出部分調整，調整后的塔機附著頂升與主體結構穿插施工的施工順序如圖10 所示（塔機先行施工構件施工至塔機附著頂升的過程中可同步進行其他部分主體結構的施工）。通過與塔機附著有關聯的部分構件先行施工，保證了塔機附著與主體結構的穩定性，同時塔機的整體附著頂升計劃與結構施工工序不受影響，使得結構整體施工工期得以有效保證。

5 結語

通過對塔機附著頂升和主體結構施工的穿插，明確部分先行施工的結構構件，調整塔機附著頂升與主體結構的施工工序，保證塔機附著頂升的順利進行和施工工期不受塔機的影響。對先行施工構件組成的框架結構體系（塔機附著連接結構）進行有限元分析計算，塔機附著連接結構整體結果滿足要求。對于1#塔機附著桿件直接作用于剪力墻而言，需在附著桿件對側增加附加撐桿用于平衡附著桿件的附著反力，并經設計單位復核，后續施工需定期觀測桿件及周邊剪力墻墻體情況，檢查其是否出現墻體開裂、桿件與墻體脫離等情況，確保塔機與主體結構的整體穩定性。