1、超高层建筑大型动臂塔吊爬升施工技术研究超高层建筑大型动臂塔吊爬升施工技术研究主要内容主要内容概述概述塔吊选型塔吊选型布置原则布置原则爬升规划爬升规划支撑系统设计支撑系统设计工程案例工程案例概述概述超高层建筑结构施工时超高层建筑结构施工时，涉及到很多关键问题涉及到很多关键问题，包括塔包括塔吊爬升吊爬升、核心筒爬核心筒爬（提提、顶顶）模模、高性能混凝土高性能混凝土（超高超高泵送泵送、配合比设计配合比设计）、钢结构安装焊接钢结构安装焊接、施工消防施工消防、大大体积混凝土浇筑体积混凝土浇筑、深基坑等很多关键技术；深基坑等很多关键技术；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、顶顶）模问题解模问题解决得好坏决得好坏，直接关系到项目的顺利与否；其它问题直接关系到项目的顺利与否；其它问题，与与常规项目基本没有区别常规项目基本没有区别（以目前的建筑高度衡量以目前的建筑高度衡量）；在上述三个问题中在上述三个问题中，塔吊爬升问题是超高层建筑施工中塔吊爬升问题是超高层建筑施工中最核心的问题最核心的问题；支撑架形式：支撑架形式：挂壁式挂壁式(外挂外挂)、两端支撑式两端支撑式（内爬内爬）。塔吊选型塔吊选型一般选用大型动臂塔吊一般选用大型动臂塔吊，优点是性能优越优点是性能优越，缩短施工周缩短施工周期期。主要表现为：起重量大主要表现为：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；缺点是价格比较高自爬升等；缺点是价格比较高，支撑系统支撑系统设计复杂设计复杂。国内主要应用品牌：国内主要应用品牌：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、中联系列等；其中以中联系列等；其中以FAVCOFAVCO和和ZSLZSL在大型在大型工程中应用最多工程中应用最多。选型依据：选型依据：最大起重量最大起重量、最大作业半径最大作业半径、工期工期、劳动力组劳动力组织等织等。例如：外框筒钢柱的分节情况例如：外框筒钢柱的分节情况（一柱一层一柱一层、一柱二一柱二层层、一柱三层一柱三层），大连裕景中心大连裕景中心STS4、T1 1最大分节重量最大分节重量9393吨吨。塔吊选型塔吊选型应用情况：应用情况：260260-270270米以上超高层建筑米以上超高层建筑，大部分采用大部分采用动臂塔吊动臂塔吊，其中其中CCTVCCTV新台址主楼新台址主楼、上海中心上海中心、大连裕景大连裕景中心中心STST2 2、广州东塔广州东塔、天津天津117117、深圳平安大厦等采用深圳平安大厦等采用M M12801280（ZSLZSL27002700）；大连裕景中心；大连裕景中心STST1 1采用采用ZSLZSL32003200；中国樽曾考虑使用中国樽曾考虑使用M M16801680。FAVCOFAVCO系列：目前国内使用系列：目前国5、内使用FAVCOFAVCO公司的最大动臂塔吊公司的最大动臂塔吊为为M M12801280，最大吊重最大吊重100100吨吨/125125吨吨（静载静载），最大仰角最大仰角8585.5 5度度，最大半径最大半径8282.6 6米米（央视央视7373米米），最大起升速最大起升速度度130130米米/分钟；分钟；M M16801680，最大吊重最大吊重200200吨吨，最大仰角最大仰角7878度度，最大半径最大半径7575米米，起升速度起升速度110110米米/分钟分钟。ZSLZSL系列：目前国内使用中昇公司的最大动臂塔吊为系列：目前国内使用中昇公司的最大动臂塔吊为ZSLZSL32003200，最大6、吊重最大吊重100100吨吨/110110吨吨（静载静载）。布置原则布置原则布置原则布置原则1 1：数量最少：数量最少，满足作业半径满足作业半径、工期等要求工期等要求（受堆料场地受堆料场地、吊重等的限制吊重等的限制）；布置原则布置原则布置原则布置原则2 2：尽量选择在墙体较厚处布置塔吊：尽量选择在墙体较厚处布置塔吊，减少对减少对墙体的加固；墙体的加固；布置原则布置原则3 3：尽量避开墙体开洞处：尽量避开墙体开洞处，减少对墙体的加固减少对墙体的加固（如果可能如果可能，电梯井位置核心筒开洞最少电梯井位置核心筒开洞最少）；布置原则布置原则5 5：多部塔吊时：多部塔吊时，每次爬升高度尽量相同每次爬升高7、度尽量相同，始始终处于大致相同的标高处共同工作；终处于大致相同的标高处共同工作；布置原则布置原则4 4：爬升次数最少；：爬升次数最少；布置原则布置原则布置原则布置原则6 6：塔吊支架的预埋件尽量布置在楼层处：塔吊支架的预埋件尽量布置在楼层处（平平面抗侧刚度大减少加固面抗侧刚度大减少加固、一般爬升高度一般爬升高度1414-2222米之间米之间）；布置原则布置原则与结构形式与结构形式、核心筒形核心筒形式式、最大分段重量最大分段重量、堆堆料场地料场地、工期工期、方案制方案制定者的经验和水平有关定者的经验和水平有关，不一而足不一而足！解决途径：多思考解决途径：多思考，认真认真读图读图和考虑施工方案及工8、序和考虑施工方案及工序！布置原则布置原则7 7：如果核心筒有合适的：如果核心筒有合适的“T T”字型剪力墙字型剪力墙，尽尽量利用量利用“T T”字型墙做为塔吊预埋件的埋设位置字型墙做为塔吊预埋件的埋设位置，采用采用外挂的方式外挂的方式。好处：减少对混凝土浇筑和钢结构安装的依赖缺点：T字型墙处可能有型钢或者混凝土 暗 柱最终的方最终的方案案，总是总是一种经济一种经济性与简便性与简便性和操作性和操作性的平衡性的平衡（X-1）F钢管混凝土柱外框钢梁核心筒墙已完成核心筒楼板(除塔吊预留洞口)（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、待完成核心筒楼板外框架楼板压型钢板与混凝土组合楼板外框钢梁+压型钢板1.制定爬升规划时考虑：最大分节重量、钢结构安装速度、钢筋绑扎、混凝土浇筑、劳动力组织等因素；2.与核心筒爬模系统的关系；3.一定考虑外框筒梁柱板滞后核心筒的最大层数（高度）；爬升规划爬升规划首要的一个问题首要的一个问题是制定爬升规划是制定爬升规划爬升规划爬升规划初始安装工况-7.070.00核心筒墙16.80外框柱爬模体系第一次爬升前工况核心筒墙已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口1F-1F4F8F外框架楼板压型钢板与混3F2F第一次爬升后工况1F-1F4F3F2F外框柱凝土组合楼板外框架楼板压型钢板与混外框柱凝土组合楼板核心筒墙10、已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口8F第二次爬升前工况1F4F8F3F2F12F5F6F7F钢梁第二次爬升后工况1F4F8F3F2F12F5F6F7F钢梁外框架楼板压型钢板与混外框柱凝土组合楼板已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口外框架楼板压型钢板与混外框柱凝土组合楼板已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口核心筒墙核心筒墙爬升规划爬升规划标准层爬升前工况钢梁核心筒墙（X-2）F（X-3）F（X-4）F（X-5）F（X-7）F(X-1)FXF(X+5)F（X-6）F标准层爬升后工况钢梁（X-2）F（X-3）F（X-4）F（X-5）F（X-7）F(X-1)FXF(X+5)F（X-6）F外框架楼板压型钢板与混凝土组合11、楼板外框柱已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口外框架楼板压型钢板与混凝土组合楼板外框柱核心筒墙已完成核心筒楼板除塔吊预留洞口爬升规划爬升规划4.做出核心筒立面图，逐层画出预埋件的位置，复核每层每个预埋件的位置是否有开洞等情况爬升规划爬升规划5.统计核心筒墙剪力厚度问题问题案例：案例：快安装预埋件时发现原安装塔吊预埋件位置开洞太多，无法安装塔吊；塔吊平面布置位置不当荷载：荷载：支撑系统设计支撑系统设计独立基础塔吊：独立基础塔吊：PM=PxRSUTMTSTST基础反力与风荷载、自由高度、大臂转动方向有关。可以按照塔吊厂家提供反力参数设计塔吊基础荷载：荷载：支撑系统设计支撑系统设计独立基础塔吊：独立基础塔12、吊：荷载：荷载：独立基础塔吊：独立基础塔吊：一般情况下基础预埋标准节荷载：荷载：爬升爬升（非独立基础非独立基础）塔吊：塔吊：支承反力与风荷载、自由高度、大臂转动方向有关支撑系统设计支撑系统设计PM=PxRVMTHTHTH1H2塔吊力学参数（厂家提供）给出的是最理想状态给出的是最理想状态反力的合力反力的合力，不能直不能直接作为塔吊支撑系统接作为塔吊支撑系统的设计荷载的设计荷载！荷载荷载工况工况工况工况工况1 1.单台塔吊反力与塔吊动臂的转动方向有关单台塔吊反力与塔吊动臂的转动方向有关，一一般五种工况；特殊情况般五种工况；特殊情况，至少八种以上工况至少八种以上工况。爬升爬升（非独立基础非独立基础）13、塔吊：塔吊：支撑系统设计支撑系统设计需要使用者需要使用者自行考虑塔自行考虑塔吊反力荷载吊反力荷载支撑系统设计支撑系统设计2.2.单台塔吊竖向反力与塔吊在支撑梁上的位置、作业单台塔吊竖向反力与塔吊在支撑梁上的位置、作业半径、风荷载等有关半径、风荷载等有关,水平反力与布置塔吊支撑梁的墙水平反力与布置塔吊支撑梁的墙体厚度有关（两端支撑）；体厚度有关（两端支撑）；3.3.单台塔吊考虑动臂最不利转动方向对整体结构的不利影响；单台塔吊考虑动臂最不利转动方向对整体结构的不利影响；荷载荷载爬升爬升（非独立基础非独立基础）塔吊：塔吊：PV1V2PV1V2H水平力比竖水平力比竖向力更可怕向力更可怕！荷载荷载爬升爬14、升（非独立基础非独立基础）塔吊：塔吊：4.4.两台以上塔吊需要考虑两台以上塔吊需要考虑各台塔吊动臂转动方向组各台塔吊动臂转动方向组合的不利影响；合的不利影响；支撑系统设计支撑系统设计H1H2H1H2上支撑水平力上支撑水平力下支撑水平力下支撑水平力两个不利影响：两个不利影响：1 1）上上支撑部位核心筒顺时针支撑部位核心筒顺时针扭转扭转，下支撑部位核心下支撑部位核心筒逆时针扭转；筒逆时针扭转；2 2）上上支撑部位向内挤压支撑部位向内挤压，下下支 撑 部 位 向 外 张 拉支 撑 部 位 向 外 张 拉上支撑水平力上支撑水平力下支撑水平力下支撑水平力H1H2H1H2核心 筒施核心 筒施工超前时工超前15、时，尤为关键尤为关键荷载荷载5.5.多台塔吊时，塔吊动臂转动方向组合对整体结多台塔吊时，塔吊动臂转动方向组合对整体结构的不利影响，更为复杂，需要逐一组合；构的不利影响，更为复杂，需要逐一组合；爬升爬升（非独立基础非独立基础）塔吊：塔吊：支撑系统设计支撑系统设计荷载荷载反力计算方法：整体建模反力计算方法：整体建模XYZ支撑系统设计支撑系统设计塔吊支撑架设计塔吊支撑架设计、计算；计算；挂壁式（外挂）两端支承（内爬）支撑系统设计支撑系统设计塔吊支撑架预埋件连接节点设计塔吊支撑架预埋件连接节点设计、计算；计算；02040608010012001234 L40-180Dgr.-Compression L16、40-90 Dgr.-Compression L40-60 Dgr.-Compression L40-45 Dgr.-Compression L40-30 Dgr.-Compression设计荷载极限荷载/设计荷载(倍)耳板侧向位移(mm)最好进行极限承载力验算！支撑系统设计支撑系统设计核心筒及整体施工承载力验算核心筒及整体施工承载力验算:支撑系统设计支撑系统设计核心筒局部施工承载力验算；核心筒局部施工承载力验算；混凝土结构混凝土结构设计多为经设计多为经验公式验公式、半半经验公式经验公式，需要结合规需要结合规范手算范手算，有有限元软件无限元软件无能 为 力能 为 力！支撑系统设计支撑系统设计工17、程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦303303米高米高，20082008年末开工年末开工，20122012年年7 7月月5 5日通过竣工验收日通过竣工验收，地上地上5858层层，面积面积121814121814平方米平方米，地下地下5 5层层，面面积积3759537595平方米平方米，广州第四高楼广州第四高楼。设计单位：华南理工大学设计院设计单位：华南理工大学设计院总包单位：中建八局广州分公司总包单位：中建八局广州分公司结构形式：混凝土核心筒结构形式：混凝土核心筒钢管钢管混凝土外框架抗侧力体系混凝土外框架抗侧力体系钢托梁爬升框塔身工程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦M M600600D18、xDx2 2对角对角线平面 布 置线平面 布 置，内 爬 形 式内 爬 形 式工程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦难 点：墙 体难 点：墙 体厚 度 太 薄厚 度 太 薄，不 能 承 受 塔不 能 承 受 塔吊 支 座 处 的吊 支 座 处 的水 平 荷 载水 平 荷 载预埋件预埋件加固梁工程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦加对撑等加固方案加对撑等加固方案，均不满足施工承载均不满足施工承载力要求力要求，6 6版计算书版计算书工程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦调整结构设计方案调整结构设计方案，增加两道增加两道200200mmmm厚通厚通高的钢筋混凝土墙高的钢筋混凝土墙工程案例工程案19、例广州利通大厦广州利通大厦预埋件支承梁梁端构造铰接连接构造铰接连接构造工程案例工程案例广州利通大厦广州利通大厦工程案例工程案例广州东塔广州东塔530530米高米高，20152015年底竣工验收年底竣工验收，地上地上112112层层。结构形式：带加强层的方钢管混凝土巨型框架结构形式：带加强层的方钢管混凝土巨型框架-筒体结构筒体结构，3333层以下核心筒为组合钢板剪力墙层以下核心筒为组合钢板剪力墙，角部角部“田字形田字形”巨型钢管混凝土柱截面尺寸巨型钢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广州东塔广州东塔工程案例工程案例广州东塔广州东塔F1-F22平面F58-20、F68平面F96-F107平面F108-屋顶平面外墙厚度：外墙厚度：18001800-16001600-15001500-13501350-10001000-900900-750750-500500mmmm内墙厚度：内墙厚度：750750-700700-600600-500500-400400。外墙厚度：外墙厚度：900900内墙厚度：内墙厚度：500500工程案例工程案例广州东塔广州东塔以上为初设数据以上为初设数据，实际数据：实际数据：首层外墙厚度：首层外墙厚度：15001500，地下地下室室19001900（初设初设25002500）。施工施工图出到图出到3939层层，墙体的实际变墙体的实21、际变化情况不明化情况不明，边设计边施工边设计边施工。工程案例工程案例广州东塔广州东塔-3939层以下塔吊支撑系统层以下塔吊支撑系统吊柱吊柱吊柱吊柱(折梁)内外墙厚差异悬殊内外墙厚差异悬殊，且且1 1号塔号塔吊吊M M12801280的一端作用在连梁上；的一端作用在连梁上；塔吊支撑另一端在较薄的内塔吊支撑另一端在较薄的内墙上墙上，内墙另一侧为通高的内墙另一侧为通高的洞 口洞 口，无 任 面 外 的 支 撑无 任 面 外 的 支 撑竖向通高洞口竖向通高洞口连 梁连 梁工程案例工程案例广州东塔广州东塔工程案例工程案例广州东塔广州东塔工程案例工程案例广州东塔广州东塔工程案例工程案例广州东塔广州东塔工程22、案例工程案例厦门海峡世茂厦门海峡世茂300300米高米高A A、B B两栋塔楼两栋塔楼工程案例工程案例厦门海峡世茂厦门海峡世茂A塔工程案例工程案例厦门海峡世茂厦门海峡世茂平面受力体平面受力体系 的 改 变系 的 改 变工程案例工程案例厦门海峡世茂厦门海峡世茂工程案例工程案例厦门海峡世茂厦门海峡世茂工程案例工程案例南京青奥南京青奥工程案例工程案例南京青奥南京青奥工程案例工程案例南京青奥南京青奥南京青奥南京青奥工程案例工程案例工程案例工程案例大连裕景大连裕景STST1 1工程案例工程案例大连裕景大连裕景STST2 2工程案例工程案例大连裕景大连裕景STST2 2工程案例工程案例大连裕景大连裕景STST2 2在支撑梁上设在支撑梁上设置支墩置支墩，解决解决核心筒墙体变核心筒墙体变厚度而塔吊不厚度而塔吊不需移位的问题需移位的问题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米巨型柱米巨型柱谢谢谢谢!欢迎欢迎批 评 指 正批 评 指 正