地铁上盖内爬式塔吊跨建筑物拆卸施工技术的研究与应用

 地铁上盖内爬式塔吊跨建筑物拆卸施工技术的研究与应用

谢勇

广东省第一建筑工程有限公司 广东省广州市 510000

摘要：随着我国经济的腾飞及城市化进程的加快，建筑行业的发展日益蓬勃，为保证施工过程中材料运输的经济性和效率性，塔吊成为常见的垂直运输设备。因此对于塔吊的选型、定位及安拆方式成为施工建筑企业最为关注和经常研讨问题，也是施工企业控制成本，提高经济效益的重要部分。本次主要对类似地铁保护限制、施工场地狭小、拆卸工况不理想等情况进行研究，采用500t汽车吊（含超起+165t配重+21m副臂工况）跨建筑物进行拆卸：500t汽车吊一排支腿落在临近地铁侧的支护桩顶部，该处地面已硬化处理；另一排支腿落在地下室顶板上方，为保证结构安全，在顶板结构柱正上方架设工字钢梁胎架，通过型钢梁及型钢柱将支腿力传递至主体结构柱和侧壁上，同时连接于支护桩顶部的冠梁侧。该关键施工技术的研究可以提升我国整体施工管理水平和工程科技含量，为日后类似工程的施工起到借鉴和指导作用。

关键词：地铁保护、跨建筑物拆卸、地下室顶板、500t汽车吊、工字钢梁胎架

引言：

该技术在我司某项目工程成功应用，不仅在项目前期策划时减少了塔吊的使用数量，还完美解决了在施工场地狭小的情况下跨建筑物对内爬式塔吊的拆卸。同时在确保施工安全的前提下，既提高经济效率、节约成本，又保证了地铁保护线、建筑主体结构、周边市政公交车道不受影响，取得了显著的经济社会效益，获得了当地安监站、甲方和监理的一致好评，为该技术以后的推广和应用提供了丰富的施工经验。

1、辅助吊装设备的选用及计算

1.1、辅助吊装设备的选用

目前用于内爬塔吊拆卸的主要辅助工具为屋面吊、汽车吊、巴杆、“大塔”拆“小塔”，其优缺点如下：

（本技术与其他的拆卸方式比较表）

1.2、辅助吊装设备的计算

图1.拆卸回转总成及套架立面工况图图2.拆卸起重臂总成立面工况图

图3.500t汽车吊布置剖面大样图

500t汽车吊支腿全伸，横向跨距10米，纵向跨距9.6米，支护桩顶部支腿下设置4米×2.4米×30cm钢箱，受力扩散面积为9.6㎡，其中一排支腿落在临近地铁侧的支护桩顶部，且该处地面已硬化处理，另一排支腿落在地下室顶板上方，吊车一侧支腿需架设地下室顶板上方，为保证结构安全，在结构顶板上架设工字钢梁胎架，将支腿作用力传递至顶板的结构柱顶部。

1.3、500t汽车吊支腿承载力验算

1）汽车吊就位的工况（临近地铁的支护桩上方支腿）

500t汽车吊支腿全伸，横向跨距10米，纵向跨距9.6米，支护桩顶部支腿下设置4米×2.4米×30cm钢箱，受力扩散面积为9.6㎡，汽车吊自重116t，配备165t配重，汽车吊就位后，配重重量主要集中在车头靠近地铁的支腿上，该支腿受力为143吨：

综上所述，最重支腿承载力为143×1000×9.8÷（4×2.4）÷1000=145.97kpa。

2）起吊起重臂总成的工况（地下室顶板上方支腿）

500t汽车吊支腿全伸，横向跨距10米，纵向跨距9.6米，支护桩顶部支腿下设置4米×2.4米×30cm钢箱，受力扩散面积为9.6㎡，汽车吊自重116t，配备165t配重，主臂伸出78.6米，接2.2米副臂接驳头，接21米副臂，主臂与副臂夹角40°，500吨汽车吊起重性能表可知，在水平距离为36米内，汽车吊允许吊重至少11.7吨，以此为计算工况，起吊起重臂总成时，起重臂总成重量为8.309吨，计算距离为35.7m，最重支腿受力为105吨：

吊车支腿力最大为105t，通过型钢梁及型钢柱将支腿力传递至主体结构柱和侧壁上，同时连接于支护桩顶部的冠梁侧。主体结构柱下及侧壁下均设有桩基础，根据钢梁计算结果，作用在主体结构柱上的支座反力标准值为750kN，经设计复核，可满足承载力要求。

3）起吊回转总成的工况

500t汽车吊支腿全伸，横向跨距10米，纵向跨距9.6米，支护桩顶部支腿下设置4米×2.4米×30cm钢箱，受力扩散面积为9.6㎡，汽车吊自重116t，配备165t配重，主臂伸出78.6米，接2.2米副臂接驳头，接21米副臂，主臂与副臂夹角40°，500吨汽车吊起重性能表可知，在水平距离为54米内，汽车吊允许吊重至少9.8吨，以此为计算工况，起吊回转总成时，回转总成重量为5.91吨，计算距离为52.2m，最重支腿受力为111吨：

根据现场实际情况，吊车支腿力最大为111t，通过型钢梁及型钢柱将支腿力传递至主体结构柱和侧壁上，同时连接于支护桩顶部的冠梁侧。主体结构柱下及侧壁下均设有桩基础，根据钢梁计算结果，作用在主体结构柱上的支座反力标准值为750kN，经设计复核，可满足承载力要求。

2、该施工技术创新点

在地铁保护线和施工场地狭小的情况下，为保证建筑主体结构、周边市政公交车道不受影响，考虑安全和成本的控制，选用500t汽车吊（含超起工况+165t配重+21m副臂）跨建筑物进行拆卸。采用BIM软件进行工况模拟，合理利用结构桩与支护桩承受支腿受力：其中外侧支腿落在临近建筑物的支护桩顶部，内侧支腿通过工字钢梁胎架传力至主体结构柱和结构侧壁上，降低成本，施工简便。

图4.500t汽车吊支腿站位模拟Ⅰ

图5.500t汽车吊支腿站位模拟Ⅱ

3工字钢梁胎架计算

工字钢梁材质：Q345

    梁的跨度(m)：4.2

    梁平面外的计算长度(m)：2.2

    钢梁截面：焊接、组合H型截面:

          H*B1*B2*Tw*T1*T2=700*500*500*20*30*30

    板件的宽厚比等级：S3

    容许的挠度限值[υ]: l/180 = 23.333 (mm)

    强度计算的净截面系数：1.000

    计算梁截面的自重作用: 计算

    简支梁的受荷方式: 竖向单向受荷

    荷载组合分项系数按荷载规范自动取值

                            设计依据

    《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

    《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）

                         简支梁的作用与验算

（1）截面特性计算

    A  =4.2800e-002;  Xc =2.5000e-001;  Yc =3.5000e-001;

    Ix =3.8059e-003;  Iy =6.2543e-004;

    ix =2.9820e-001;  iy =1.2088e-001;

    W1x=1.0874e-002;  W2x=1.0874e-002;

    W1y=2.5017e-003;  W2y=2.5017e-003;

（2）简支梁的自重作用计算

    梁自重荷载作用计算:

      简支梁自重 (KN): G =1.4111e+001;

      自重作用折算梁上均布线荷(KN/m) p=3.3598e+000;

（3）梁上活载作用

    荷载编号 荷载类型  荷载值1  荷载参数1  荷载参数2  荷载值2

         1     4       1400.00      2.00      0.00      0.00

（4）单工况荷载标准值作用支座反力 (压为正,单位：KN)

    △　恒载标准值支座反力

        左支座反力 Rd1=7.056, 右支座反力  Rd2=7.056

    △　活载标准值支座反力

        左支座反力 Rl1=733.333, 右支座反力  Rl2=666.667

（5）梁上各断面内力计算结果

    △　组合1：1.2恒+1.4活

    断面号    ：    1        2        3        4        5        6        7   

    弯矩(kN.m)：  -0.000  362.050  723.606   1084.667  1445.235  1805.310  1968.890

    剪力(kN)  ：1035.133 1033.722  1032.311  1030.900  1029.489  1028.078  -933.333

    断面号    ：    8        9       10       11       12       13   

    弯矩(kN.m)：1641.977  1314.569  986.668  658.273   329.383   -0.000

    剪力(kN)  ：-934.744  -936.156  -937.567  -938.978  -940.389  -941.800

    △　组合2：1.35恒+0.7*1.4活

    断面号    ：    1        2        3        4        5        6        7   

    弯矩(kN.m)：  -0.000  254.589  508.623  762.101   1015.023  1267.390  1382.001

    剪力(kN)  ： 728.192  726.604  725.017  723.429    721.842  720.254   -653.333

    断面号    ：    8        9       10       11       12       13   

    弯矩(kN.m)：1153.057  923.557   693.501   462.890  231.723   -0.000

    剪力(kN)  ：-654.921  -656.508  -658.096  -659.683  -661.271  -662.858

（6）局部稳定验算

    翼缘宽厚比       B/T=8.00 < 容许宽厚比 [B/T] =10.7

    腹板计算高厚比 H0/Tw=32.00 < 容许高厚比[H0/Tw]=76.8

（7）简支梁截面的强度验算

    简支梁最大正弯矩(kN.m)：2062.203  (组合：1;  控制位置：2.000m)

    强度计算最大应力(N/mm2)：180.614 < f=295.000

    简支梁的抗弯强度验算满足要求。

    简支梁最大作用剪力(kN)：1035.133  (组合：1;  控制位置：0.000m)

    简支梁的抗剪计算应力(N/mm2)：82.261 < fv=170.000

    简支梁的抗剪承载能力满足要求。

（8）简支梁的整体稳定验算

    平面外长细比  λy：18.199

    梁整体稳定系数φb：1.000

    简支梁最大正弯矩(kN.m)：2062.203  (组合：1;  控制位置：2.000m)

    简支梁的整体稳定计算最大应力(N/mm2)：189.645 < f=295.000

    简支梁的整体稳定验算满足要求。

（9）简支梁的挠度验算

    △　标准组合：1.0恒+1.0活

    断面号    ：    1        2        3        4        5        6        7   

    弯矩(kN.m)：  -0.000  258.930  517.449  775.556  1033.252  1290.536  1407.408

    剪力(kN)  ： 740.389  739.213  738.037  736.861  735.685  734.509  -666.667

    断面号    ：    8        9       10       11       12       13   

    弯矩(kN.m)：1173.869  939.919  705.557   470.783  235.597   -0.000

    剪力(kN)  ：-667.843  -669.019  -670.194  -671.370  -672.546  -673.722

    简支梁挠度计算结果:

    断面号    ：    1        2        3        4        5        6        7   

    挠度值(mm)：   0.000    0.692    1.344    1.914     2.364    2.652    2.742

    断面号    ：    8        9       10       11       12       13   

    挠度值(mm)：   2.622    2.318    1.867    1.306    0.671    0.000

    最大挠度所在位置: 2.100m

    计算最大挠度: 2.742(mm) < 容许挠度: 23.333(mm)

    简支梁的挠度验算满足要求。

简支梁验算满足要求。

收件地址：谢勇 18588504446 广州市荔湾区流花路73号（广东一建）405室

结束语：该技术顺利解决了地铁保护限制，施工场地狭小，在不影响建筑结构和保护地铁的情况下，同时兼顾建筑主体结构的安全和周边市政公交车道不受影响对内爬式塔吊进行跨建筑物拆卸。该技术采用的工字钢梁胎架，合理利用结构桩与支护桩承受支腿受力，可解决大吨位汽车吊在地下室顶板作业，为日后类似工程的施工起到借鉴和指导作用。同时，对类似地铁保护限制、施工场地狭小、拆卸工况不理想等情况进行总结，进一步完善该施工技术，不断提高企业的创新水平，增强企业本身的积累，逐步建立起具有自主知识产权的核心体系，提高企业市场竞争力。

参考文献：

[1]王力.大型塔吊起重设备安装拆卸安全技术要点分析[J].四川水泥，2016（11）：216-216。

[2]朱涛，王觅，孙磊.内爬塔吊的拆卸技术.建筑安全，2010，25（12）。

[3]《钢结构设计规范》GB 50017-201X.国家标准管理组，2012年6月。

[4]《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020.中华人民共和国住房和城乡建设部，2020年8月1日。