用于超高层建筑钢结构的塔吊施工工艺的制作方法
【专利说明】用于超高层建筑钢结构的塔吊施工工艺
[技术领域]
[0001] 本发明涉及工程施工技术领域，具体是一种用于超高层建筑钢结构的塔吊施工工 -H- 〇
[【背景技术】]
[0002] 塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、 钢管等施工的原材料。塔吊是工地上一种必不可少的，也是超高层钢结构工程施工的核心 设备，其选型合理对施工的进展取关键性作用。
[0003] 但是现有技术中的塔吊工艺存在许多不足之处，其工艺的不完善直接或间接导致 了工程的效率、质量以及成本等方面的问题。
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【发明内容】
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[0004] 本发明的目的就是为了解决现有技术中塔吊工艺不完善等不足和缺陷，提供一种 工艺新颖、安全可靠，有效提高施工安全和效率的一种用于超高层建筑钢结构的塔吊施工 工艺，其特征在于包括：
[0005] a.塔吊选型和塔吊平面布置；
[0006] b.塔吊爬升分析，包括塔吊爬升系统装置的结构设定和爬升标高确定；
[0007] C?塔吊爬升；
[0008] d?计算承受塔吊荷载和爬模架载荷作用下的核心筒剪力墙结构内力和位移。
[0009] 在步骤a中，塔吊选型包括：根据单根构件最大重量来选择塔吊，选用塔吊必须满 足安装需要；根据钢构件数量配置塔吊数量，满足安装吊次的需要；根据建筑高度选择塔 吊为着地附着式塔吊或内爬式塔吊，当建筑钢结构为高层建筑或超高层建筑时采用内爬式 塔吊，底层或多层建筑选用着地附着式塔吊。
[0010] 在步骤a中，塔吊平面布置包括：a.满足自身爬升和支附条件；b.两台塔吊回转 平台之间应有一定的安全距离；c.吊装覆盖面应能满足最重钢构件的吊装要求。
[0011] 在步骤b中，塔吊爬升系统共使用三套相同的爬升框架，其中两套框架作为塔吊 支撑使用，一套用于下一次爬升导向用；每套爬升系统由两根支撑钢梁和一套爬升框架组 成；两根支撑钢梁搁置在钢牛腿上，而钢牛腿通过焊接与预先埋设在核心筒剪力墙里的埋 件连接；支撑钢梁通过围在塔吊四周的爬升框架与塔吊连接，爬升框架属于塔吊的一部分， 为固定尺寸；而支撑钢梁则根据塔吊荷载、支撑间距等通过计算确定，计算方法为首先对荷 载进行取值，包括风荷载、爬架荷载、塔吊荷载，其中风荷载包括基本风压、风压高度系数、 风振系数、各面风压，爬架荷载包括每个机位竖向力、水平力。
[0012] 在步骤b中，所有塔吊初始均安装在底板上，一次顶升到自由高度42米，当核心 筒结构施工完地上4层后，通过设置在负1层及3层位置的支撑钢梁开始爬升，每次爬升12 米~18米，不等的爬升高度根据结构层高确定，核心筒的钢柱为三层一节，将爬升系统设 置在钢柱的最下一层N层，N+1层为组合模板高度层，N+2层为钢筋绑扎层；塔吊爬升夹持 层标高的确定应与核心筒爬模架体系和核心筒内钢柱分节相互协调一致，钢柱顶标高低于 塔吊配重底部，核心筒爬模架顶部不与塔吊配重底部冲突，爬模架底部必须为塔吊爬升梁 的安装预留足够的工作面。
[0013] 在步骤c中，初始安装完成后，将塔机作为固定式使用，当塔机周围建筑物施工到 一定高度，需要爬升时，安装两道爬升框，并在下爬升框处安装顶升机构；起动顶升机构，并 密切观察压力表，当压力表压力达到初顶升压力时，暂停顶升，此时即可拆除特殊节与下部 的连接销，然后继续顶升到位，并将特殊节与下爬升框衔接，待建筑物施工到一定高度，安 装第三道爬升框，将顶升机构从下爬升框处拆除，安装在上一道爬升框处，起动顶升机构， 使油缸微微向上顶起，然后拆除特殊节与下爬升框的联结，并拆除下爬升框，再起动顶升机 构，将塔机顶升到位，并将顶升机构处的爬升框与特殊节联结，待建筑物施工到一定高度， 将已拆除的爬升框安装在最顶部，最后重复以上操作，直到塔吊到达施工的要求高度。
[0014] 在步骤d中，计算承受塔吊荷载和爬模架载荷作用下的核心筒剪力墙结构内力和 位移的计算步骤如下：
[0015]a.根据方案中塔吊布置图和爬模架布置图，确定符合该工况条件的结构计算范围 和计算简图；
[0016] b.根据塔吊说明书确定所有塔吊的最大竖向力、上下夹持层的水平力和水平扭 矩；
[0017] c.根据爬模架方案确定核心筒墙体所承受的爬模架荷载；
[0018] d.按照最不利状况，列出可能出现的工况组合；
[0019] e?采用SAP2000结构计算程序进行计算。
[0020] 本发明同现有技术相比，本发明的优点在于其工艺设计合理，可实施性强，根据反 复实验，按照方案中设定的工况严格执行并通过多次的实际观测，核心筒剪力墙的变形均 在规范允许的范围内。实践证明，高层钢结构的施工工程与大型塔吊的功能配置和平面布 置合理的；爬升系统的设计和爬升工艺先进适用；与塔吊荷载有关的计算正确，塔吊的整 个工作状态安全可靠。
[【附图说明】]
[0021] 图1是本发明实施例中的塔吊平面布置图；
[0022] 图2是本发明实施例中的爬升框架结构示意图；
[0023]图3是本发明实施例中的塔吊、核心筒爬模架与塔吊爬升加持层标高的关系示意 图；
[0024] 图4(a)~图4(c)是本发明实施例中的塔吊上升过程示意图；
[0025] 如图所示，图中：1. 土建钢结构堆场2.通道3.裙房4.埋件钢牛腿5.支 撑钢梁6.塔吊中心7.爬升框架8.核心筒墙体9.D480塔吊10.爬升导向支撑梁 11.上道爬升支撑梁12.D260塔吊13.核心筒爬模架；
[0026] 指定图1为本发明的摘要附图。
[【具体实施方式】]
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来 说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定 本发明。
[0028]现以拟定一工程作为实施例举例说明，实施例主要建筑参数为：主楼地上60层， 地下4层，建筑总高280米，总建筑面积约18万m2。主楼采用外框内筒结构体系，核心筒平 面呈八边形，为钢筋混凝土结构，内插钢骨柱；外框为十六边形，外框柱为型钢混凝土柱，外 框楼板为钢梁、压型钢板与现浇钢筋混凝土的组合楼板。
[0029] 1?塔吊选型
[0030] 主楼在选择塔吊时，考虑了以下3个因素：①根据钢结构安装方案，外框劲性钢柱 3层一节，单根构件最大重量为8. 2t，选用塔吊必须满足安装需要。②根据总工期要求，主 楼标准层工期应控制在每3层15d以内，钢构件数量约320件，另要考虑钢筋混凝土施工要 求，经计算，至少要配置2台塔吊方能满足安装吊次的需要。③由于建筑物总高度为280m， 若采用着地附着式塔吊，无论从塔吊的购置费、受力状况、对结构施工的影响来看，代价都 是巨大的，因此只能采用内爬式塔吊。
[0031]主楼选用塔吊如下：①1台J⑶260内爬式塔吊，倍率a= 2时，最大回转半径60m时起重量为2. 9t，最大起重量为8t时回转半径为30m，该台塔吊主要用于土建施工；②1台 J⑶480内爬式塔吊，倍率a= 2时，最大回转半径50m时起重量为6. 6t，最大起重量为16t 时回转半径为25m，该台塔吊主要用于钢构件吊装施工，塔吊初次安装6节加强节，塔吊安 装臂长50米，臂端起重量6. 6吨/7. 2吨；在20米以内起重量为24吨。在30米回转半径 内有效吊重14T，35米回转半径内有效吊重11. 5T。
[0032] 2.塔吊平面布置
[0033]塔吊布置遵循如下原则：①满足自身爬升和支附条件；②两台塔吊回转平台之间 应有一定的安全距离；③吊装覆盖面应能满足最重钢构件的吊装要求，塔吊应尽量靠近钢 构件堆料场地。
[0034]根据上述原则，确定塔吊平面布置如图1所示。
[0035]按照塔吊平面位置可知，外框钢柱回转半径最大值为38. 9m，D480塔吊40米回转 半径内有效吊重9. 5t，满足构件吊装需要。
[0036] 3?爬升系统
[0037]塔吊爬升系统共使用三套相同的爬升框架，其中两套框架作为塔吊支撑使用，一套用于下一次爬升导向用。
[0038]每套爬升系统由两根支撑钢梁和一套爬升框架组成。两根支撑钢梁搁置在钢牛腿 上，而钢牛腿通过焊接与预先埋设在核心筒剪力墙里的埋件连接。支撑钢梁通过围在塔吊 四周的爬升框架与塔吊连接，爬升框架属于塔吊的一部分，为固定尺寸，如图2所示。而支 撑钢梁则根据塔吊荷载、支撑间距等通过计算确定。
[0039] 4.爬升标高的确定
[0040] 两台塔吊初始均安装在底板上，一次顶升到自由高度42米，当核心筒结构施工完 地上4层后，通过设置在负1层及3层位置的支撑钢梁开始爬升，每次爬升12米~18米， 共需爬升19次。不等的爬升高度既受制于结构层高的影响，也涉及到与其他单位的施工协 调。由于核心筒的钢柱一般为三层一节，我们把爬升系统设置在钢柱的最下一层。即N层， 这样做考虑了N+1层为组合模板高度层，N+2层为钢筋绑扎层，这样就解决了各单位间的施 工协调问题。
[0041]塔吊爬升夹持层标高的确定应与核心筒爬模架体系和核心筒内钢柱分节相互协 调一致，既要保证钢柱顶标高低于塔吊配重底部，又要保证核心筒爬模架顶部不与塔吊配 重底部冲突，爬模架底部必须为塔吊爬升梁的安装预留足够的工作面。经分析三者之间的 关系如图3所不。
[0042] 5.塔吊爬升工艺流程
[0043] 首先，进行初始安装，初始安装包括以下工艺：
[0044]塔吊基础采用厂家提供的标准做法，预埋地脚螺栓，预埋在地下室底板上。
[0045] 1)将地脚螺栓挂在标准节的螺栓孔上，戴上双螺帽。
[0046] 2)将标准节支撑起来，使标准节底板比待饶注混凝土基础顶面高出10mm。
[0047] 3)用经炜仪将标准节调直至垂直度<1/1000。
[0048] 4)在螺栓下端钩环内置入邓25的长度不小