深圳平安金融中心塔式起重机支承架悬挂拆卸 技术*

陆建新，王  川，胡  攀，霍宗诚，张  贺，杨定国

  （中建钢构有限公司，广东  深圳  518040）

[摘要]针对超高层建筑中塔式起重机的特点，塔式起重机支承架拆卸是保障超高层施工的重要前提。对塔式起重机支承架拆卸方式进行了研究，对于常规拆卸方法的缺点开展分析，提出了一种新型悬挂拆卸施工技术。该技术利用索具替代塔式起重机作为拆卸工具，支承架悬挂于空中等待周转，节约了堆料场地，缩短了施工工期，保证了塔式起重机支承架拆卸施工安全、高效地进行。

[关键词]高层建筑；塔式起重机；支承架；悬挂；拆卸；施工技术；有限元分析

[中图分类号]  TH213.3 [文章编号]1002-8498(2016)05-0004-05

0  引言

 随着超高层建筑的不断发展，塔式起重机作为材料及构件的主要运输设备，其型号、数量、附着形式也相应地发生着变化。

 1996年竣工的深圳地王大厦，其施工过程中仅配备2台法福克M440D塔式起重机；而目前已经封顶的上海中心大厦，施工中为其配备了3台法福克M1280D塔式起重机及1台中舁ZSL2700塔式起重机，可以看出，塔式起重机型号越用越大，而使用数量也越来越多。

 塔式起重机的附着形式也在不断演变。过去自爬升式塔式起重机多支承于核心筒内，像上海环球金融中心、广州周大福金融中心均采用这种附着形式；但为了充分利用塔式起重机的起重性能，如今，塔式起重机多挂设于核心筒外侧，像广州国际金融中心、天津117大厦便运用了这种附着形式。

 深圳平安金融中心塔楼地下5层，地上118层，施工过程中配备了4台大型动臂式塔式起重机，均挂设于核心筒翼墙外侧。其中，北侧（1号）及东侧（2号）为法福克M1280D塔式起重机，南侧（3号）及西侧（4号）为中舁ZSL2700塔式起重机。4台均为国内外建筑施工中使用的最大型号塔式起重机。塔式起重机平面布置如图1所示。

 目前，外挂式塔式起重机在工程中的应用越来越常见，国内外学者对此也有了一定的研究。张宇等、贾宝荣等、吴欣之等、郁政华等对外挂式塔式起重机支承系统进行了研究；华学严等申请了塔式起重机支承设备的专利；周明等针对广州珠江新城西塔结构的施工特点，确定了塔式起重机支承架结构荷载工况必须考虑的要素；林金地等对塔式起重机运行过程中附着点支承反力的静态变化情况进行了系统研究。由此可见，针对外挂式塔式起重机支承系统结构，国内外专家学者的研究已日趋成熟。

 在现场施工过程中，为配合塔式起重机的爬升，支承架需向上周转。现有的支承架拆卸周转方法是利用邻边塔式起重机将支承架拆卸后，放置于地面堆场，然后向上周转。这种方法需占据施工主线，且占用堆料场地，施工效率和经济效益较差。而对于塔式起重机支承架拆卸周转的研究，国内外未见文献报道。因此，本文以深圳平安金融中心为背景，通过对支承架结构的分析，利用最上一榀支承架不承受塔式起重机竖向荷载的这一特点，提出了塔式起重机支承架悬挂拆卸的施工技术，为外挂式塔式起重机支承架的拆卸周转提供参考。

1  塔式起重机支承架概况

 为满足塔式起重机的附着、爬升，每台塔式起重机配备1套支承系统，每套支承系统由3榀支承架组成，其中2榀用于支承塔式起重机，另一榀用于周转；每榀支承架由拉杆、压杆、三脚架组成，如图2所示。

 平安金融中心整个施工过程中塔式起重机将爬升27次，支承架将随之拆卸、周转27次，支承架周转及塔式起重机爬升过程如图3所示。

 拉压杆与核心筒、拉压杆与三脚架、三脚架与核心筒、2个三脚架之间均通过销轴连接，各连接节点详情如图4所示。1号节点为2个三脚架的连接节点，每个三脚架上、下各设置了3块插板，插板通过销轴连接，将销轴拔出即可使2个三脚架脱离相互约束，实现分离。2号节点为三脚架与核心筒埋件间的连接节点，埋件上设有上盖板及牛腿，三脚架设置在上盖板及牛腿之间，通过销轴连接，将销轴拔出即可使三脚架脱离核心筒的约束。3号节点为拉杆与三脚架、压杆与三脚架间的连接节点；三脚架上设有耳板，拉杆、压杆通过销轴与耳板连接，将销轴拔出即可使拉杆、压杆脱离三脚架的约束。4号节点为拉杆与核心筒埋件、压杆与核心筒埋件间的连接节点；核心筒埋件上设有耳板，拉杆、压杆通过销轴与耳板连接，将销轴拔出即可使拉杆、压杆脱离核心筒的约束。

 支承架拆卸时分为拉杆拆卸、压杆拆卸、三脚架拆卸。拔出销轴（解除构件的约束），即达到拆卸目的。拉杆拆卸时，将拉杆两端的销轴拔出，即可达到拆卸目的；压杆拆卸时，将压杆两端的销轴拔出，即可达到拆卸目的；三脚架拆卸时，将三脚架与牛腿间的销轴拔出，并将2个三脚架之间的销轴拔出，即可达到拆卸目的。2  支承架常规拆卸技术

 常规拆卸技术中，采用邻边塔式起重机作为主要工具，将支承架的各组件逐一拆卸。各组件拆卸时，先由塔式起重机吊住，然后将组件的所有约束解除（即将各销轴拔出），最后放置地面等待周转。

 下面以1号塔式起重机支承架的拆卸为例说明常规拆卸技术。

 第1步，先由邻边2台塔式起重机分别吊住2根拉杆，然后将拉杆与核心筒埋件、拉杆与三脚架之间的销轴拔出，销轴拔出后，拉杆两端脱离约束，此时将拉杆吊至地面等待周转。

 第2步，用2，4号塔式起重机分别吊住2个三脚架，如图5所示；由于上方支承架的遮挡，因此2，4号塔式起重机的吊点无法设置在三脚架重心的正上方。

 第3步，将压杆与核心筒埋件之间的销轴拔出，销轴拔出后，压杆脱离核心筒的约束，此时，压杆采用钢丝绳及倒链悬挂在三脚架之下，如图6所示。

 第4步，利用倒链将销轴拔起，直至脱离牛腿，然后将上盖板从埋件上割开，此时三脚架脱离核心筒的约束，如图7所示。由于压杆不再起支撑作用，而且2，4号塔式起重机的吊点又无法设置在三脚架重心的正上方，因此三脚架容易发生侧向受力，这些因素导致销轴与牛腿之间的摩擦力非常大，销轴拔出困难。

 第5步，将2个三脚架之间的销轴拔出，三脚架脱离相互约束，此时，支承架一分为二。由于三脚架侧向受力，因此2个三脚架难以调至同一水平面，这将导致销轴处插板相互咬合、变形，销轴与插板、插板与插板之间的摩擦力增大，如图8所示。

 第6步，2个三脚架拆开后分别吊至地面，并用另一台塔式起重机将压杆从三脚架上拆卸下来，等待周转；支承架向上周转时，再重新安装压杆。 常规拆卸技术存在几个明显缺点。

 1)拆卸1号塔式起重机支承架时，需同时使用2，4号塔式起重机作为拆卸工具，而且1号塔式起重机在支承架拆卸过程中也无法使用，因此共占用

3台塔式起重机的使用时间。

 2)由于上方支承架的遮挡，2，4号塔式起重机的吊点无法设置在三脚架重心的正上方，因此三脚架侧向受力，这将导致销轴与牛腿、销轴与插板、插板与插板之间的摩擦力非常大，需反复调整，花费大量时间方能将销轴拔出、三脚架拆开；拉杆、压杆及与之相连接的耳板在受力过程中将产生微小变形，这些变形将导致销轴摩擦力变大，拔出销轴非常困难。

 3)支承架拆卸过程中需多人相互配合，利用倒链、千斤顶等工具反复调整，花费大量人力、物力。

 4)将支承架放置在地面等待周转，占用大面积的堆料场地，对建筑材料的进场、堆放、转运影响严重。

3  支承架悬挂拆卸技术

 塔式起重机支承架悬挂拆卸的总体思路为：采用端头设置倒链的索具将A榀支承架连接在C榀支承架上，通过提升倒链，将A榀支承架整体提升并脱离核心筒的约束，再将2个三脚架调平后拆开，如图9所示。由于塔式起重机自重等垂直力主要作用在B榀支承架，因此A不直接悬挂在B上，而是越过B悬挂在C上，避免B承受额外的竖向荷载。

 同样以1号塔式起重机支承架的拆卸为例说明悬挂拆卸技术。

 第1步，与常规拆卸技术相同，先拆卸支承架的2根拉杆。

 第2步，用索具连接A榀支承架和C榀支承架，并将倒链拉紧，此时A榀支承架由索具悬挂，其压杆不再受力，如图10所示。

 第3步，与常规拆卸技术相同，将压杆与核心筒埋件之间的销轴拔出，并采用钢丝绳及倒链将压杆悬挂在三脚架之下。

 第4步，先将上盖板从埋件上割开，然后2个三脚架的6条倒链同时提升，将三脚架缓慢拉起，销轴逐渐拔出核心筒牛腿，三脚架脱离核心筒约束，提升至一定高度后，将倒链保护绳连接三脚架，如图1 1所示。

 第5步，三脚架脱离核心筒约束后，通过6条索具相互配合，将2个三脚架调至同一水平面上，然后拔出2个三脚架之间的销轴，三脚架分离，由各自的3条索具悬挂。

 第6步，三脚架分离后，缓慢放松倒链，将倒链保护绳拉直，由倒链受力转换为倒链保护绳受力，如图12所示。三脚架悬挂于空中，等待周转。 

通过模拟分析可知，支承架实施悬挂拆卸后，支承塔式起重机的B，C榀支承架的应力值及变形值与悬挂前相比变化极微。支承架最大应力值小于材料屈服强度，应力比最大为0. 711，最大位移值仅8. 25 mm，满足设计及使用要求，支承架实施悬挂拆卸前后模拟计算分析对比如下：实施悬挂拆卸前，最大应力值为239. 8MPa，最大位移值为8. 25 mm，最大组合应力比为0.71;实施悬挂拆卸后，最大应力值为242. 3MPa，最大位移值为8. 25 mm，最大组合应力比为0.711。

4  悬挂拆卸技术优势

 使用常规拆卸技术，1榀支承架拆卸一次需用时1d以上，由于支承架采用邻边塔式起重机拆卸，因此4台塔式起重机的支承架不能同时拆卸，又由于支承架拆卸全过程均占用塔式起重机，主体结构吊装无塔式起重机可用，因此常规拆卸还会占据施工主线。而悬挂拆卸技术采用索具作为拆卸工具，1榀支承架拆卸一次仅用时0. 5d，4台塔式起重机的支承架可同时拆卸，而且拆卸过程中塔式起重机可用于主体结构吊装，不占施工主线，同时，支承架拆卸后继续由索具悬挂在半空，不占用堆料场地，对比可知，悬挂拆卸技术有明显优势。

5  结语

 本文通过塔式起重机支承系统的构件和节点分析，以及常规拆卸方式的缺点分析，利用有限元软件进行模拟计算，成功开发了塔式起重机支承架悬挂拆卸技术。本项技术利用索具进行拆卸，不占据施工主线，且支承架悬挂在空中等待周转，不占用堆料场地，在缩短施工工期的同时，也明显节约了堆料场地，经济效益和社会效益显著。通过有限元软件模拟计算，并在工程中成功运用，确保塔式起重机支承架悬挂拆卸高效、安全进行，在超高层建筑施工中具有广泛的应用前景和推广价值。