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1、超高層建筑大型動臂塔吊爬升施工技術(shù)研究超高層建筑大型動臂塔吊爬升施工技術(shù)研究主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述概述塔吊選型塔吊選型布置原則布置原則爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計工程案例工程案例概述概述超高層建筑結(jié)構(gòu)施工時超高層建筑結(jié)構(gòu)施工時，涉及到很多關(guān)鍵問題涉及到很多關(guān)鍵問題，包括塔包括塔吊爬升吊爬升、核心筒爬核心筒爬（提提、頂頂）模模、高性能混凝土高性能混凝土（超高超高泵送泵送、配合比設(shè)計配合比設(shè)計）、鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接、施工消防施工消防、大大體積混凝土澆筑體積混凝土澆筑、深基坑等很多關(guān)鍵技術(shù)；深基坑等很多關(guān)鍵技術(shù)；塔吊爬升塔吊爬升、高性能混凝土高性能混凝土、核心筒爬核心筒爬(提提、2、頂頂）模問題解模問題解決得好壞決得好壞，直接關(guān)系到項目的順利與否；其它問題直接關(guān)系到項目的順利與否；其它問題，與與常規(guī)項目基本沒有區(qū)別常規(guī)項目基本沒有區(qū)別（以目前的建筑高度衡量以目前的建筑高度衡量）；在上述三個問題中在上述三個問題中，塔吊爬升問題是超高層建筑施工中塔吊爬升問題是超高層建筑施工中最核心的問題最核心的問題；支撐架形式：支撐架形式：掛壁式掛壁式(外掛外掛)、兩端支撐式兩端支撐式（內(nèi)爬內(nèi)爬）。塔吊選型塔吊選型一般選用大型動臂塔吊一般選用大型動臂塔吊，優(yōu)點(diǎn)是性能優(yōu)越優(yōu)點(diǎn)是性能優(yōu)越，縮短施工周縮短施工周期期。主要表現(xiàn)為：起重量大主要表現(xiàn)為：起重量大、起吊速度快起吊速度快、大仰角大仰角（大大3、起升高度起升高度）、自爬升等；缺點(diǎn)是價格比較高自爬升等；缺點(diǎn)是價格比較高，支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜設(shè)計復(fù)雜。國內(nèi)主要應(yīng)用品牌：國內(nèi)主要應(yīng)用品牌：FAVCOFAVCO（法福克法福克）系列系列、ZSLZSL（中昇中昇）系列系列、永茂系列永茂系列、中聯(lián)系列等；其中以中聯(lián)系列等；其中以FAVCOFAVCO和和ZSLZSL在大型在大型工程中應(yīng)用最多工程中應(yīng)用最多。選型依據(jù)：選型依據(jù)：最大起重量最大起重量、最大作業(yè)半徑最大作業(yè)半徑、工期工期、勞動力組勞動力組織等織等。例如：外框筒鋼柱的分節(jié)情況例如：外框筒鋼柱的分節(jié)情況（一柱一層一柱一層、一柱二一柱二層層、一柱三層一柱三層），大連裕景中心大連裕景中心STS4、T1 1最大分節(jié)重量最大分節(jié)重量9393噸噸。塔吊選型塔吊選型應(yīng)用情況：應(yīng)用情況：260260-270270米以上超高層建筑米以上超高層建筑，大部分采用大部分采用動臂塔吊動臂塔吊，其中其中CCTVCCTV新臺址主樓新臺址主樓、上海中心上海中心、大連裕景大連裕景中心中心STST2 2、廣州東塔廣州東塔、天津天津117117、深圳平安大廈等采用深圳平安大廈等采用M M12801280（ZSLZSL27002700）；大連裕景中心；大連裕景中心STST1 1采用采用ZSLZSL32003200；中國樽曾考慮使用中國樽曾考慮使用M M16801680。FAVCOFAVCO系列：目前國內(nèi)使用系列：目前國5、內(nèi)使用FAVCOFAVCO公司的最大動臂塔吊公司的最大動臂塔吊為為M M12801280，最大吊重最大吊重100100噸噸/125125噸噸（靜載靜載），最大仰角最大仰角8585.5 5度度，最大半徑最大半徑8282.6 6米米（央視央視7373米米），最大起升速最大起升速度度130130米米/分鐘；分鐘；M M16801680，最大吊重最大吊重200200噸噸，最大仰角最大仰角7878度度，最大半徑最大半徑7575米米，起升速度起升速度110110米米/分鐘分鐘。ZSLZSL系列：目前國內(nèi)使用中昇公司的最大動臂塔吊為系列：目前國內(nèi)使用中昇公司的最大動臂塔吊為ZSLZSL32003200，最大6、吊重最大吊重100100噸噸/110110噸噸（靜載靜載）。布置原則布置原則布置原則布置原則1 1：數(shù)量最少：數(shù)量最少，滿足作業(yè)半徑滿足作業(yè)半徑、工期等要求工期等要求（受堆料場地受堆料場地、吊重等的限制吊重等的限制）；布置原則布置原則布置原則布置原則2 2：盡量選擇在墻體較厚處布置塔吊：盡量選擇在墻體較厚處布置塔吊，減少對減少對墻體的加固；墻體的加固；布置原則布置原則3 3：盡量避開墻體開洞處：盡量避開墻體開洞處，減少對墻體的加固減少對墻體的加固（如果可能如果可能，電梯井位置核心筒開洞最少電梯井位置核心筒開洞最少）；布置原則布置原則5 5：多部塔吊時：多部塔吊時，每次爬升高度盡量相同每次爬升高7、度盡量相同，始始終處于大致相同的標(biāo)高處共同工作；終處于大致相同的標(biāo)高處共同工作；布置原則布置原則4 4：爬升次數(shù)最少；：爬升次數(shù)最少；布置原則布置原則布置原則布置原則6 6：塔吊支架的預(yù)埋件盡量布置在樓層處：塔吊支架的預(yù)埋件盡量布置在樓層處（平平面抗側(cè)剛度大減少加固面抗側(cè)剛度大減少加固、一般爬升高度一般爬升高度1414-2222米之間米之間）；布置原則布置原則與結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)形式、核心筒形核心筒形式式、最大分段重量最大分段重量、堆堆料場地料場地、工期工期、方案制方案制定者的經(jīng)驗和水平有關(guān)定者的經(jīng)驗和水平有關(guān)，不一而足不一而足！解決途徑：多思考解決途徑：多思考，認(rèn)真認(rèn)真讀圖讀圖和考慮施工方案及工8、序和考慮施工方案及工序！布置原則布置原則7 7：如果核心筒有合適的：如果核心筒有合適的“T T”字型剪力墻字型剪力墻，盡盡量利用量利用“T T”字型墻做為塔吊預(yù)埋件的埋設(shè)位置字型墻做為塔吊預(yù)埋件的埋設(shè)位置，采用采用外掛的方式外掛的方式。好處：減少對混凝土澆筑和鋼結(jié)構(gòu)安裝的依賴缺點(diǎn)：T字型墻處可能有型鋼或者混凝土 暗 柱最終的方最終的方案案，總是總是一種經(jīng)濟(jì)一種經(jīng)濟(jì)性與簡便性與簡便性和操作性和操作性的平衡性的平衡（X-1）F鋼管混凝土柱外框鋼梁核心筒墻已完成核心筒樓板(除塔吊預(yù)留洞口)（X-2）F（X-3）F（X-4）F（X-5）F（X-6）FXF(X+1)F(X+2)F(X+3)F(X+4)F9、待完成核心筒樓板外框架樓板壓型鋼板與混凝土組合樓板外框鋼梁+壓型鋼板1.制定爬升規(guī)劃時考慮：最大分節(jié)重量、鋼結(jié)構(gòu)安裝速度、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、勞動力組織等因素；2.與核心筒爬模系統(tǒng)的關(guān)系；3.一定考慮外框筒梁柱板滯后核心筒的最大層數(shù)（高度）；爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃首要的一個問題首要的一個問題是制定爬升規(guī)劃是制定爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃初始安裝工況-7.070.00核心筒墻16.80外框柱爬模體系第一次爬升前工況核心筒墻已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口1F-1F4F8F外框架樓板壓型鋼板與混3F2F第一次爬升后工況1F-1F4F3F2F外框柱凝土組合樓板外框架樓板壓型鋼板與混外框柱凝土組合樓板核心筒墻10、已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口8F第二次爬升前工況1F4F8F3F2F12F5F6F7F鋼梁第二次爬升后工況1F4F8F3F2F12F5F6F7F鋼梁外框架樓板壓型鋼板與混外框柱凝土組合樓板已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口外框架樓板壓型鋼板與混外框柱凝土組合樓板已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口核心筒墻核心筒墻爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)層爬升前工況鋼梁核心筒墻（X-2）F（X-3）F（X-4）F（X-5）F（X-7）F(X-1)FXF(X+5)F（X-6）F標(biāo)準(zhǔn)層爬升后工況鋼梁（X-2）F（X-3）F（X-4）F（X-5）F（X-7）F(X-1)FXF(X+5)F（X-6）F外框架樓板壓型鋼板與混凝土組合11、樓板外框柱已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口外框架樓板壓型鋼板與混凝土組合樓板外框柱核心筒墻已完成核心筒樓板除塔吊預(yù)留洞口爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃4.做出核心筒立面圖，逐層畫出預(yù)埋件的位置，復(fù)核每層每個預(yù)埋件的位置是否有開洞等情況爬升規(guī)劃爬升規(guī)劃5.統(tǒng)計核心筒墻剪力厚度問題問題案例：案例：快安裝預(yù)埋件時發(fā)現(xiàn)原安裝塔吊預(yù)埋件位置開洞太多，無法安裝塔吊；塔吊平面布置位置不當(dāng)荷載：荷載：支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊：獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊：PM=PxRSUTMTSTST基礎(chǔ)反力與風(fēng)荷載、自由高度、大臂轉(zhuǎn)動方向有關(guān)。可以按照塔吊廠家提供反力參數(shù)設(shè)計塔吊基礎(chǔ)荷載：荷載：支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊：獨(dú)立基礎(chǔ)塔12、吊：荷載：荷載：獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊：獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊：一般情況下基礎(chǔ)預(yù)埋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)荷載：荷載：爬升爬升（非獨(dú)立基礎(chǔ)非獨(dú)立基礎(chǔ)）塔吊：塔吊：支承反力與風(fēng)荷載、自由高度、大臂轉(zhuǎn)動方向有關(guān)支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計PM=PxRVMTHTHTH1H2塔吊力學(xué)參數(shù)（廠家提供）給出的是最理想狀態(tài)給出的是最理想狀態(tài)反力的合力反力的合力，不能直不能直接作為塔吊支撐系統(tǒng)接作為塔吊支撐系統(tǒng)的設(shè)計荷載的設(shè)計荷載！荷載荷載工況工況工況工況工況1 1.單臺塔吊反力與塔吊動臂的轉(zhuǎn)動方向有關(guān)單臺塔吊反力與塔吊動臂的轉(zhuǎn)動方向有關(guān)，一一般五種工況；特殊情況般五種工況；特殊情況，至少八種以上工況至少八種以上工況。爬升爬升（非獨(dú)立基礎(chǔ)非獨(dú)立基礎(chǔ)）13、塔吊：塔吊：支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計需要使用者需要使用者自行考慮塔自行考慮塔吊反力荷載吊反力荷載支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計2.2.單臺塔吊豎向反力與塔吊在支撐梁上的位置、作業(yè)單臺塔吊豎向反力與塔吊在支撐梁上的位置、作業(yè)半徑、風(fēng)荷載等有關(guān)半徑、風(fēng)荷載等有關(guān),水平反力與布置塔吊支撐梁的墻水平反力與布置塔吊支撐梁的墻體厚度有關(guān)（兩端支撐）；體厚度有關(guān)（兩端支撐）；3.3.單臺塔吊考慮動臂最不利轉(zhuǎn)動方向?qū)φw結(jié)構(gòu)的不利影響；單臺塔吊考慮動臂最不利轉(zhuǎn)動方向?qū)φw結(jié)構(gòu)的不利影響；荷載荷載爬升爬升（非獨(dú)立基礎(chǔ)非獨(dú)立基礎(chǔ)）塔吊：塔吊：PV1V2PV1V2H水平力比豎水平力比豎向力更可怕向力更可怕！荷載荷載爬升爬14、升（非獨(dú)立基礎(chǔ)非獨(dú)立基礎(chǔ)）塔吊：塔吊：4.4.兩臺以上塔吊需要考慮兩臺以上塔吊需要考慮各臺塔吊動臂轉(zhuǎn)動方向組各臺塔吊動臂轉(zhuǎn)動方向組合的不利影響；合的不利影響；支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計H1H2H1H2上支撐水平力上支撐水平力下支撐水平力下支撐水平力兩個不利影響：兩個不利影響：1 1）上上支撐部位核心筒順時針支撐部位核心筒順時針扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)，下支撐部位核心下支撐部位核心筒逆時針扭轉(zhuǎn)；筒逆時針扭轉(zhuǎn)；2 2）上上支撐部位向內(nèi)擠壓支撐部位向內(nèi)擠壓，下下支 撐 部 位 向 外 張 拉支 撐 部 位 向 外 張 拉上支撐水平力上支撐水平力下支撐水平力下支撐水平力H1H2H1H2核心 筒施核心 筒施工超前時工超前15、時，尤為關(guān)鍵尤為關(guān)鍵荷載荷載5.5.多臺塔吊時，塔吊動臂轉(zhuǎn)動方向組合對整體結(jié)多臺塔吊時，塔吊動臂轉(zhuǎn)動方向組合對整體結(jié)構(gòu)的不利影響，更為復(fù)雜，需要逐一組合；構(gòu)的不利影響，更為復(fù)雜，需要逐一組合；爬升爬升（非獨(dú)立基礎(chǔ)非獨(dú)立基礎(chǔ)）塔吊：塔吊：支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計荷載荷載反力計算方法：整體建模反力計算方法：整體建模XYZ支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計塔吊支撐架設(shè)計塔吊支撐架設(shè)計、計算；計算；掛壁式（外掛）兩端支承（內(nèi)爬）支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計塔吊支撐架預(yù)埋件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計塔吊支撐架預(yù)埋件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計、計算；計算；02040608010012001234 L40-180Dgr.-Compression L16、40-90 Dgr.-Compression L40-60 Dgr.-Compression L40-45 Dgr.-Compression L40-30 Dgr.-Compression設(shè)計荷載極限荷載/設(shè)計荷載(倍)耳板側(cè)向位移(mm)最好進(jìn)行極限承載力驗算！支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計核心筒及整體施工承載力驗算核心筒及整體施工承載力驗算:支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計核心筒局部施工承載力驗算；核心筒局部施工承載力驗算；混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計多為經(jīng)設(shè)計多為經(jīng)驗公式驗公式、半半經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式，需要結(jié)合規(guī)需要結(jié)合規(guī)范手算范手算，有有限元軟件無限元軟件無能 為 力能 為 力！支撐系統(tǒng)設(shè)計支撐系統(tǒng)設(shè)計工17、程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈303303米高米高，20082008年末開工年末開工，20122012年年7 7月月5 5日通過竣工驗收日通過竣工驗收，地上地上5858層層，面積面積121814121814平方米平方米，地下地下5 5層層，面面積積3759537595平方米平方米，廣州第四高樓廣州第四高樓。設(shè)計單位：華南理工大學(xué)設(shè)計院設(shè)計單位：華南理工大學(xué)設(shè)計院總包單位：中建八局廣州分公司總包單位：中建八局廣州分公司結(jié)構(gòu)形式：混凝土核心筒結(jié)構(gòu)形式：混凝土核心筒鋼管鋼管混凝土外框架抗側(cè)力體系混凝土外框架抗側(cè)力體系鋼托梁爬升框塔身工程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈M M600600D18、xDx2 2對角對角線平面 布 置線平面 布 置，內(nèi) 爬 形 式內(nèi) 爬 形 式工程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈難 點(diǎn)：墻 體難 點(diǎn)：墻 體厚 度 太 薄厚 度 太 薄，不 能 承 受 塔不 能 承 受 塔吊 支 座 處 的吊 支 座 處 的水 平 荷 載水 平 荷 載預(yù)埋件預(yù)埋件加固梁工程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈加對撐等加固方案加對撐等加固方案，均不滿足施工承載均不滿足施工承載力要求力要求，6 6版計算書版計算書工程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計方案調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，增加兩道增加兩道200200mmmm厚通厚通高的鋼筋混凝土墻高的鋼筋混凝土墻工程案例工程案19、例廣州利通大廈廣州利通大廈預(yù)埋件支承梁梁端構(gòu)造鉸接連接構(gòu)造鉸接連接構(gòu)造工程案例工程案例廣州利通大廈廣州利通大廈工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔530530米高米高，20152015年底竣工驗收年底竣工驗收，地上地上112112層層。結(jié)構(gòu)形式：帶加強(qiáng)層的方鋼管混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)形式：帶加強(qiáng)層的方鋼管混凝土巨型框架-筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)，3333層以下核心筒為組合鋼板剪力墻層以下核心筒為組合鋼板剪力墻，角部角部“田字形田字形”巨型鋼管混凝土柱截面尺寸巨型鋼管混凝土柱截面尺寸5 5.7 7米米x x3 3.6 6米米工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔F1-F22平面F58-20、F68平面F96-F107平面F108-屋頂平面外墻厚度：外墻厚度：18001800-16001600-15001500-13501350-10001000-900900-750750-500500mmmm內(nèi)墻厚度：內(nèi)墻厚度：750750-700700-600600-500500-400400。外墻厚度：外墻厚度：900900內(nèi)墻厚度：內(nèi)墻厚度：500500工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔以上為初設(shè)數(shù)據(jù)以上為初設(shè)數(shù)據(jù)，實際數(shù)據(jù)：實際數(shù)據(jù)：首層外墻厚度：首層外墻厚度：15001500，地下地下室室19001900（初設(shè)初設(shè)25002500）。施工施工圖出到圖出到3939層層，墻體的實際變墻體的實21、際變化情況不明化情況不明，邊設(shè)計邊施工邊設(shè)計邊施工。工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔-3939層以下塔吊支撐系統(tǒng)層以下塔吊支撐系統(tǒng)吊柱吊柱吊柱吊柱(折梁)內(nèi)外墻厚差異懸殊內(nèi)外墻厚差異懸殊，且且1 1號塔號塔吊吊M M12801280的一端作用在連梁上；的一端作用在連梁上；塔吊支撐另一端在較薄的內(nèi)塔吊支撐另一端在較薄的內(nèi)墻上墻上，內(nèi)墻另一側(cè)為通高的內(nèi)墻另一側(cè)為通高的洞 口洞 口，無 任 面 外 的 支 撐無 任 面 外 的 支 撐豎向通高洞口豎向通高洞口連 梁連 梁工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔工程案例工程案例廣州東塔廣州東塔工程22、案例工程案例廈門海峽世茂廈門海峽世茂300300米高米高A A、B B兩棟塔樓兩棟塔樓工程案例工程案例廈門海峽世茂廈門海峽世茂A塔工程案例工程案例廈門海峽世茂廈門海峽世茂平面受力體平面受力體系 的 改 變系 的 改 變工程案例工程案例廈門海峽世茂廈門海峽世茂工程案例工程案例廈門海峽世茂廈門海峽世茂工程案例工程案例南京青奧南京青奧工程案例工程案例南京青奧南京青奧工程案例工程案例南京青奧南京青奧南京青奧南京青奧工程案例工程案例工程案例工程案例大連裕景大連裕景STST1 1工程案例工程案例大連裕景大連裕景STST2 2工程案例工程案例大連裕景大連裕景STST2 2工程案例工程案例大連裕景大連裕景STST2 2在支撐梁上設(shè)在支撐梁上設(shè)置支墩置支墩，解決解決核心筒墻體變核心筒墻體變厚度而塔吊不厚度而塔吊不需移位的問題需移位的問題工程案例工程案例天津天津117117工程案例工程案例天津天津117117工程案例工程案例天津天津1171172424米米*22.822.8米巨型柱米巨型柱謝謝謝謝!歡迎歡迎批 評 指 正批 評 指 正