超高层大型塔吊部署关键技术及应用

超高层大型塔吊部署关键技术及应用

赵永松1徐正定2

1.中昇建机（南京）重工有限公司江苏南京210032；2.上海市机械施工集团有限公司上海201800

摘要：塔吊是高层和超高层建筑施工的首选起重运输设备，塔吊在工程施工中合理的布置与定位对工期及生产效率至关重要，是施工部署阶段的核心内容之一。本文将从超高层塔吊选型与位置布置以及塔吊安装形式几大方面进行分析比选。

关键词：超高层大型塔吊；技术；应用

一、超高层塔吊的施工特点

1、内爬塔吊——超高层塔楼结构建筑高度高，如采用传统的附着式塔式起重机，需要配用较多的塔身标准节，并要备有大量的附着杆和相应的锚固件。因此，超过200米的超高层建筑宜采用内爬式塔吊，通过依附塔楼核心筒的三套爬升装置循环安装、拆除，来实现塔吊的一次到顶使用，节约塔身同时减小塔吊对结构底板的垂直载荷。

2、动臂塔吊——由于城市建筑物越来越密集，传统的平臂式塔式起重机回转吊装活动很大程度上受到周围建筑物的干涉限制。并且对于绝大多数项目的施工进度要求，一台塔吊通常是不能满足吊次以及施工进度要求，所以通常超高层塔楼一般布置2-4台塔吊。那么多台塔吊依附核心筒布置，彼此之间的距离都很近，因此，为更好的保证安全生产和取得最好的效益，超高层建筑塔楼施工中大多采用动臂式塔吊。

3、柴油动力——超高层塔吊通常都采用柴油动力，主要考虑如采用动力源为电动的塔吊，电缆长度每增加100m，塔吊电气柜输入端的供电电压将下降15V，以300m高的建筑物为例，塔吊到达最大使用高度时，塔吊电气柜输入端的电压只有380V-45V=335V，不能满足电动机工作电压要求，需要额外采取升压措施，增加使用成本。

4、群塔作业——超高层建筑受施工进度的要求通常会布置多台塔吊，群塔作业对安全、进度都提出了新的要求。在保证吊装安全的前提下，多台塔吊同时作业通常都会依据施工现场实际情况对多台塔吊划分各自的施工区域，尽量避免交叉作业。每台塔吊在各自施工区域内吊装既避免了相互碰撞危险的发生，同时也避免了交叉作业互相干涉影响使用效率，出现不必要的闲置状态，影响施工进度要求。

二、超高层项目常用塔吊方案

1、常规落地外附方案

超高层塔楼通常选用内爬塔吊，但也不排除使用常规落地外附塔吊。此种塔吊布置方案有自己的优缺点。

优点：

（1）塔吊安拆工况比较简单

外附式塔吊通常通过自己顶升加节升至最高点，将来通过自己液压顶升装置降塔至地面用地面汽车吊拆除。装拆工况简单，不用在屋顶结构上考虑架设屋面吊，减少塔吊装拆次数以及屋面结构加固措施。

（2）外附塔吊与核心筒主体施工干涉较少

外附塔吊由于设置在塔楼结构外面，不占用核心筒空间，有利于核心筒竖向结构和水平结构同步施工。

（3）外附塔吊附着水平载荷对建筑结构影响较小

外附塔吊由于附着间距较大，塔吊对建筑结构的水平载荷较小。

缺点：

（1）使用成本高

外附塔吊由于使用的标准节数量比较多，自然在租赁费上相比较内爬塔吊要高出许多，另外带来的是进出场费的增多。

（2）工作范围局限以及对施工进度影响较大

外附塔吊由于外附一侧外框结构，其施工覆盖面较小，只能覆盖塔吊布置一侧的场地和结构，对于另一侧结构无法满足吊装要求。其施工高度受限于外框高度，由于核心筒进度远领先于外框进度，造成外附塔吊高度不能满足核心筒施工高度要求，对于核心筒上料是短板。

（3）对塔楼后续施工的影响

外附塔吊由于附着杆件的存在，造成塔吊一侧外立面的幕墙施工滞后，幕墙需等塔吊拆除完毕，附着杆件拆除后才能完成闭合施工，对幕墙施工进度以及后续的机电、装饰都会影响。

2、常规内爬方案

这也是目前超高层建筑塔吊最常见的使用形式，也是综合比较最经济最合理的布置方式，将塔吊置于核心筒内，采用内爬钢梁支撑形式。

优点：

（1）覆盖面积大

由于塔吊布置在核心筒内，有效的工作覆盖面积大，能最大限度提高塔吊的工作效率。

（2）整机投入资源小，经济性较好。

（3）塔身占用核心筒空间少，不影响底层后续施工。

例如地下室结构的闭合施工、裙房部分的提前竣工营运。

缺点：

（1）对核心筒强度要求高

由于常规内爬塔吊采用的钢梁、牛腿、埋件的连接形式对墙体承载要求较高，需要对结构进行验算。

（2）拆塔步骤相对繁琐

内爬塔吊到顶后通常需要通过屋面吊拆除，屋面吊拆除一般采取“小拆大，小自拆”的步骤，所以内爬塔吊的拆除一般需要布置2台屋面吊，装拆步骤频繁。另外由于屋面吊载荷关系，屋顶结构都要进行加固措施，相比较外附塔吊这点比较繁琐。

3、外挂内爬方案

这是一种新型的内爬方案，外挂内爬方案的出现使得内爬塔吊的安装位置不再局限于核心筒内，在遇到核心筒面积较小或是由于堆场布置较远的项目，可以更灵活的选择塔吊的布置位置。此项新技术的应用，降低了塔吊的级别，节约了设备租赁费的支出，缩短了工期。

此类方案由上海机施公司在广州电视塔首创，此后在南京紫峰、上海中心等知名大项目中使用，现在该技术日趋成熟，已成为超高层项目塔吊部署首选方案。

优点：除了内爬塔吊所具有的优点外，此类方案还有自己独特的特点。

（1）塔吊布置位置更灵活

外挂塔吊的布置不再局限于核心筒内，塔吊可以更靠近建筑结构外的堆场位置，可降低塔吊级别，节约租赁费。

（2）不占用核心筒内空间

外挂塔吊除了实现了塔吊内爬工况，还不占用核心筒内空间，可实现核心筒墙板同步施工。

（3）塔吊之间的安全距离比较大

相对于一些核心筒面积较小的建筑结构，由于塔吊外挂核心筒外，使得多台塔吊的布置相对安全距离要大于塔吊布置在核心筒内，对于塔吊的使用安全比较有利。

（4）塔吊与钢平台无干涉

现在超高层建筑由于核心筒钢平台的设计施工，以及考虑钢平台上的材料堆载，钢平台往往预留给塔吊施工的空间都很小，塔吊与钢平台结构之间的距离很近，一来不利于施工现场的安全生产，二来增加了内爬塔吊的支撑钢梁、C型框的倒运工作的难度。

（5）与核心筒受力部位主要位于外墙，刚度大，稳定性好

外挂支撑系统主要利用核心筒的外墙作为支撑点，而外墙的结构强度往往是比较强的，比较有利于塔吊载荷的承载。

缺点：

（1）对核心筒墙体的载荷较大

由于塔吊外挂，使得塔吊对于核心筒墙体的受力工况由双面支撑的简支工况变成了单面支撑的悬挑工况，自然对墙体受力点的载荷会变大。

（2）外挂支撑结构相对复杂

相比较内爬支撑系统，外挂支撑结构多了水平方向以及竖向方向的支撑，与墙体的连接点由四点变为了六点，结构上比较复杂。

（3）外挂系统的造价成本比较高，措施费相对高

4、与钢平台结合方案

这是目前最新的塔吊部署方案。该方案将塔吊与核心筒钢平台结合一体，首次实现装备集成平台。

此类方案将塔吊与集成平台一体化结合，通过设置在集成平台的三道水平支撑体系实现与平台的同步爬升，避免了超高层建筑施工过程中由于塔吊单独爬升对工期造成的影响，由此可节约塔吊支撑钢梁、墙体预埋件等措施费，同时简化塔吊爬升工况，可大大节约工期。

结束语：

随着国内一大批超高建筑的不断建设，大型构件的吊装与塔吊的选用是每个施工单位不得不面对的技术关键点，根据每座高楼施工工法的不同，塔吊的选用也是千差万别。希望通过本文的论述能够给大家提供一点参考。

参考文献

[1]薛善江，苗宇.高层塔吊装拆方案编制及安全技术控制[J].职业技术，2012，01：135.

[2]陈志祥，蒋星钟，郭秋明.高层塔吊安装和拆除应注意的事项[J].经营管理者，2011，07：346.