福建卓越建设工程开发有限公司 福建福清 350300
摘要：本文针对高层、超高层的建筑提出了一种大吨位塔吊超长距离外附着安装技术，采用塔吊外附着方式，可操作性强，施工简便、技术难度不大，提高了施工效率；有效解决了内爬式塔吊对结构进行大量二次加固、井道吊装死角及工期加长等问题；附着杆件采用组装方式，可循环周转使用，大大提高了施工质量及生产效率，有较好的经济社会效益。
关键词：大吨位；塔吊；超长距离；外附着
The technology of attachment and installation for large tonnage tower crane over long distance
Liu Zengrui
Fujian Outstanding Construction Engineering Development Co.，Ltd.，Fujian，Fuqing，350300
Abstract：in this paper，a kind of super long distance external attachment installation technique for large tonnage tower crane is proposed，which adopts the method of external attachment of tower crane，which is more maneuverable，easy to construct and not difficult to use，and improves the construction efficiency. The problems such as large number of secondary reinforcement，dead angle of shaft suspension and extended construction period were solved effectively. Attachment rod parts adopt the assembly method，which can be recycled and used，which greatly improves the construction quality and production efficiency，and has good economic and social benefits.
Key words：large tonnage；Tower lifting；Super long distance；External Attachment
一、前言
塔吊是现代工业和民用建筑中的重要起重设备，尤其在高层、超高层的建筑的施工中得到了非常广泛的应用【1-3】。伴随着无线电广播和电视事业的发展，超高的纯钢结构的电视塔越来越多【4】。钢结构吊装用塔吊根据装设位置分为内爬式与外附着式。内爬式塔吊一般布置在电视塔井道内，塔吊的幅度较小，不占用建筑物外围空间；爬升高度不受限制，塔身较短，整体结构轻；但是需要对井道结构体系进行大量的加固方可采用，并且由于塔吊的吊装盲区将影响井道结构的安装，并且只能在塔楼上另外布置小型屋面吊或动臂吊进行主塔吊拆除以及进行后续天线桅杆结构的垂直吊装。外附着自升式塔吊具有较大的优势，其能够根据建筑物的高度进行调整，使得塔吊仅仅可以接受塔吊的水平载荷，而且不会对井道内部结构施工造成明显的影响，但是为保证钢结构安装的完整性，塔吊布置距离钢结构附着点距离超长，需要依照工况配置附着臂。如何依照纯钢结构电视塔的结构造型及特点选择适合工程实际的塔吊装设位置是结构安装需要解决的首要问题，本工法在结合周口广播电视多功能发射塔的实际施工经验，编制空间桁架钢结构电视塔大吨位塔吊超长距外附着安装工法。
二、工艺原理
2.1 外附着自升式塔吊能够根据建筑物的高度调整其自身的高度，使得塔吊仅仅可以接受塔吊的水平载荷，便于进行附着，而且不会对井道内部结构施工造成明显的影响，
2.2 依照纯钢结构电视塔的结构造型及特点选择适合工程实际的塔吊装设位置，以便保证钢结构安装的完整性，再依照塔吊工况及布置距离配置附着臂。
2.3 依照塔吊吊装工况建立结构力学模型，对塔吊附着及塔吊附着不同阶段的钢结构本体进行强度及稳定性验算，依据验算结果对附着臂进行设计；并对钢结构附着部位是否进行加固提供依据，从而满足钢结构安装对结构吊装塔吊的需求。
三、操作做点
3.1 钢结构施工流程及吊装特征分析：
1 施工前按施工图纸要求，结合工程的特点将结构按照部位不同安装划分为合理的施工阶段，并对桁架钢结构的安装的方式进行初步设计。
2 根据桁架钢结构节点的分节处理，对每一施工阶段的钢结构结合初步安装方案进行吊装特征分析，分析项目主要有构件编号、构件长度、吊装半径、吊装高度、组合件重量等。
3.2 吊装设备确定：
1 从技术、经济的可行性等方面比较，确定桁架结构吊装外附着塔吊的吊装技术方案，选择适合桁架结构起重量的塔吊。
2 根据塔吊的利用深度不同，选择塔吊结合履带吊（汽车吊）吊装相结合的吊装方式，采用这种方式不仅可以满足结构吊装要求，同时还能节约塔吊设备使用周期。
3.3 吊装设备布置位置确定：
1 按照桁架结构的吊装特征分析，结合选择塔吊的起重性能，确定塔吊的布置位置，使其布置位置具有较高的合理性。
2 塔吊布置位置必须保证塔吊标准节不得穿过桁架钢结构内部或者打断桁架结构杆件安装，保持高耸桁架钢结构自身的完整性。
3.4 深化设计后吊装构件特征分析：
1 按照桁架钢结构设计图纸及节点样图，建立结构的三维模型，对于结构进行二次深化设计，使构件合理分段以满足构件制作、热浸锌及运输等流程的需要。
2 对二次深化后的分段的钢结构进行吊装特征分析，分析项目主要有构件编号、构件长度、吊装半径、吊装高度、组合件重量等，确保其各个特征达到相关要求。
3 对照二次深化设计后的构件吊装特征分析，与所选择的塔吊在确定布置位置状况下进行起重性能校核，看选择塔吊起重性能是否满足构件深化设计后的分段及组合起重量。若满足，则选择塔吊及布置位置方案可行；若不满足，则重新进行塔吊选型及位置布置，直至满足二次深化设计后结构吊装重量要求。
3.5 塔吊基础及桩基设计：
1 按照塔吊使用说明书及塔吊布置场地的地质勘探报告，对塔吊基础及桩基（只在地耐力不能满足塔吊说明书要求时）进行设计。
2 塔吊桩基间以及与桁架钢结构设计桩基间的距离必须满足桩基施工规范要求，否则需要进行桩基位置调整或基础中心位置（塔吊布置位置）的调整，以保证桁架结构基础及桩基的安全。
3.6 塔吊基础及桩基验算：
1 对塔吊基础砼强度、结构尺寸等及塔吊基础工况及非工况水平及垂直受力、弯矩、扭矩等进行统计。
2 进行基础桩基承载力的验算，先计算单桩承载力设计值及实际值，然后进行比对，看桩基单桩实际承载力是否满足大于单桩承载力设计值。
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3 承台验算时，对于基础的冲切承载力、斜截面受剪承载力、配筋等均要安装相应规范进行验算。
3.7 塔吊附着设计受力分析：
1 依照塔吊使用说明书及塔吊最大高度对塔吊的附着数量及附着方式进行设计。附着数量以满足塔吊最后一道附着上部塔吊自由高度为标准；附着方式采用抱箍连接形式，一般设置在桁架钢结构外塔柱的连接层为宜，每道附着处附着杆数量、位置、固定角度等都要依照塔吊使用说明来进行设计。
2 对于各附着点处的吊装最大结构进行整理及分析，对于各道附着高度、塔吊自由高度、结构最大吊装高度、塔吊总高度等进行统计。
3 对于各道附着处的附着点进行受力分析，按照塔机吊载重物方向和风载荷方向的不同组合状态，计算出塔吊附着点的工况及非工况受力。
3.8 塔吊附着杆及结构受力验算：
1 对于塔吊附着的强度验算及变形计算时的载荷组合进行分析及整理，作为强度及变形验算的基础。
2 建立桁架钢结构spa2000力学模型，进行桁架钢结构附着受力验算，计算出各附着状态下的桁架钢结构杆件应力比、各附着点的计算位移量。在工作工况和非工作状况下所有风向，若塔身杆件的最大应力比均小于1，强度满足要求；各附着处计算位移小于该点的绝对位移量，满足位移要求。
3 对于附着杆件本身进行长细比验算，由于设计所有附着杆截面都相同，所以选择长度最大的附着杆进行长细比验算，若计算该杆的长细比小于国标主要承载受压结构件取值120，则所有附着杆的符合受力要求。否则，重新选取附着杆截面尺寸及构件型钢截面尺寸，使构件的长细比符合受力要求。
3.9 施工准备：
1 依照塔吊定位设计对塔机进行合理布置和准确定位，放线进行基础及桩基的施工，桩基及基础的施工应符合相关规范及标准的要求。
2 需要先验收塔基基础，其基础承载力必须达到厂家的强度指标。同时还需要确认相关的基础资料，在相关的部门和人员对塔机基础进行验收合格并会签后，方可进行安装作业。具体包括如下两个方面的内容：
⑴首先是进行基础制作，确定其是否可以达到技术方案提出的要求。
⑵其次是形成水平度测量报告，并且需要保证水平度误差不超过‰1。
3 塔机安装需要达到一定的电力条件，首先应该为塔基设置专用配电箱，在安全性以及可靠性等方面达到较高的要求。配电箱与塔机中心的距离一般控制在3m以内，在供电方面应该保证满足塔机的正常工作要求。
4 还需要对进场道路进行清理，确保道路的平整性，将其中的杂质全部去除，特别是对塔机基础20m之内的全部场地进行夯实，使得塔机部件进场得到更多的可靠保证。
5 工作人员需要提前对场地进行全方面的检测，分析场地可能对塔机拆卸过程造成的影响，然后依据实际的场地条件设计施工方案，保证整个施工过程能够有效地完成。
6 塔机在安装之前需要进行详细的检查，尤其是其各个部件需要进行保养、检测，便于进行安装。
3.10 塔吊安装及附着、顶升、使用：
1 塔机的安装工艺流程
将塔机零部件装车运进安装现场→清理零部件及工具吊具→安装基础节→安装2 个标准节→安装套架→安装回转部分及司机室→接通回转机构及起升机构电源线路→安装塔帽→安装平衡臂→安装平衡臂拉板→安装1 块平衡重→拼装起重臂及起重拉板→安装其余平衡重块→接通变幅机构及顶升装置电源线路→穿绕起升和变幅钢丝绳→接通安全装置电源线路并调好安全装置→顶升标准节加高塔身到预定高度→检查塔机的垂直度→全面检查塔机各部位（祥见使用说明书）并使其达到要求→清理工具及吊具等→安装工作完成。
2 塔吊安装后，在第1次附着前，塔吊总高度不能超过设计说明书的要求，在第一道附着处桁架结构安装调整、螺栓初拧完毕，结构验收后，方可安装附着杆。附着施工工艺流程如下：
附着标高下桁架结构验收及附着点抱卡安装→塔吊标准节附着框安装→附着杆安装→顶升标准节加高塔身到预定高度→检查塔机的垂直度→附着点及附着杆固定锁死 →全面检查→清理工具及吊具等→安装工作完成。
3 塔吊的附着后的顶升、使用操作按照设备使用说明书要求进行，每次顶升达到塔吊设计的自由高度，使用过程中要定期做好塔吊的维护保养，以保证设备安全运行。
4 在天线桅杆施工前，塔吊可自由回转，利用塔吊将塔楼外装饰施工悬挑平台安装就位。
5 采用外附塔吊施工时，当塔吊高度达到设计最大使用高度后，在天线桅杆高度超过塔吊高度后，塔吊的回转受限，在此之前必须将塔吊的大臂方向旋转至拆除方向，以免影响塔吊拆除；同时，必须做好塔吊旋转角限位及在大风状况下大臂的固定牵引设计及实施，避免出现大臂与桁架钢结构碰撞安全事故，确保施工人员以及操作人员的安全性。
3.11 塔吊拆除：
1 在天线桅杆钢结构安装完毕后，就可进行塔吊的拆除工作，塔吊拆除前，利用塔吊完成天线桅杆吊装设备的拆除，塔楼顶布置的大件设备的垂直运输等事项。
2 塔吊拆除时，附着杆必须在拆除后塔吊自由高度满足塔吊使用说明书要求时方可拆除，否则严禁拆除，附着臂拆除按照由上向下方向进行拆除。大臂侧的附着杆利用大臂进行吊装拆除，平衡臂侧的附着杆则利用平衡臂及倒链进行拆除，拆除时大臂与附着杆高差要尽可能小些，只需满足吊装操作高度即可。
3 由于桁架塔桅钢结构上大下小，在塔吊高度降低至大臂与结构距离1-2米时，利用汽车吊进行塔吊的拆除工作，拆除顺序按照塔吊安装的反序进行。
四、结语
本施工技术中，塔吊布置时，塔吊采用外附着方式，为避免影响电视塔钢结构的完整性，塔吊不占用的建筑物内部结构，与钢结构最大剖面保持仍保持一定距离。由于塔吊采用外附着形式，为解决远端钢结构安装，塔吊起重量必须按照最大构件起重量选定，为减少高空操作时间，降低安全风险，结构吊装尽可能采用组合件吊装，所以塔吊吨位较内爬式塔吊大。附着杆件与钢结构连接采用抱箍形式，不损坏钢结构本体。
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作者简介：刘增瑞，1984年04月27日—，男，工程师，本科，福建人，主要从事建筑施工方面的研究。
论文作者:刘增瑞
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/18
标签：塔吊论文; 桁架论文; 钢结构论文; 结构论文; 高度论文; 桩基论文; 基础论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;