深圳平安金融中心塔式起重機支承架懸掛拆卸 技術(shù)*
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陸建新，王 川，胡 攀，霍宗誠，張 賀，楊定國
（中建鋼構(gòu)有限公司，廣東 深圳 518040）
[摘要]針對超高層建筑中塔式起重機的特點，塔式起重機支承架拆卸是保障超高層施工的重要前提。對塔式起重機支承架拆卸方式進行了研究，對于常規(guī)拆卸方法的缺點開展分析，提出了一種新型懸掛拆卸施工技術(shù)。該技術(shù)利用索具替代塔式起重機作為拆卸工具，支承架懸掛于空中等待周轉(zhuǎn)，節(jié)約了堆料場地，縮短了施工工期，保證了塔式起重機支承架拆卸施工安全、高效地進行。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；塔式起重機；支承架；懸掛；拆卸；施工技術(shù)；有限元分析
[中圖分類號] TH213.3 [文章編號]1002-8498(2016)05-0004-05
0 引言
隨著超高層建筑的不斷發(fā)展，塔式起重機作為材料及構(gòu)件的主要運輸設(shè)備，其型號、數(shù)量、附著形式也相應(yīng)地發(fā)生著變化。
1996年竣工的深圳地王大廈，其施工過程中僅配備2臺法�？薓440D塔式起重機；而目前已經(jīng)封頂?shù)纳虾Ｖ行拇髲B，施工中為其配備了3臺法�？薓1280D塔式起重機及1臺中舁ZSL2700塔式起重機，可以看出，塔式起重機型號越用越大，而使用數(shù)量也越來越多。
塔式起重機的附著形式也在不斷演變。過去自爬升式塔式起重機多支承于核心筒內(nèi)，像上海環(huán)球金融中心、廣州周大福金融中心均采用這種附著形式；但為了充分利用塔式起重機的起重性能，如今，塔式起重機多掛設(shè)于核心筒外側(cè)，像廣州國際金融中心、天津117大廈便運用了這種附著形式。
深圳平安金融中心塔樓地下5層，地上118層，施工過程中配備了4臺大型動臂式塔式起重機，均掛設(shè)于核心筒翼墻外側(cè)。其中，北側(cè)（1號）及東側(cè)（2號）為法�？薓1280D塔式起重機，南側(cè)（3號）及西側(cè)（4號）為中舁ZSL2700塔式起重機。4臺均為國內(nèi)外建筑施工中使用的最大型號塔式起重機。塔式起重機平面布置如圖1所示。
目前，外掛式塔式起重機在工程中的應(yīng)用越來越常見，國內(nèi)外學(xué)者對此也有了一定的研究。張宇等、賈寶榮等、吳欣之等、郁政華等對外掛式塔式起重機支承系統(tǒng)進行了研究；華學(xué)嚴等申請了塔式起重機支承設(shè)備的專利；周明等針對廣州珠江新城西塔結(jié)構(gòu)的施工特點，確定了塔式起重機支承架結(jié)構(gòu)荷載工況必須考慮的要素；林金地等對塔式起重機運行過程中附著點支承反力的靜態(tài)變化情況進行了系統(tǒng)研究。由此可見，針對外掛式塔式起重機支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外專家學(xué)者的研究已日趨成熟。
在現(xiàn)場施工過程中，為配合塔式起重機的爬升，支承架需向上周轉(zhuǎn)�，F(xiàn)有的支承架拆卸周轉(zhuǎn)方法是利用鄰邊塔式起重機將支承架拆卸后，放置于地面堆場，然后向上周轉(zhuǎn)。這種方法需占據(jù)施工主線，且占用堆料場地，施工效率和經(jīng)濟效益較差。而對于塔式起重機支承架拆卸周轉(zhuǎn)的研究，國內(nèi)外未見文獻報道。因此，本文以深圳平安金融中心為背景，通過對支承架結(jié)構(gòu)的分析，利用最上一榀支承架不承受塔式起重機豎向荷載的這一特點，提出了塔式起重機支承架懸掛拆卸的施工技術(shù)，為外掛式塔式起重機支承架的拆卸周轉(zhuǎn)提供參考。
1 塔式起重機支承架概況
為滿足塔式起重機的附著、爬升，每臺塔式起重機配備1套支承系統(tǒng)，每套支承系統(tǒng)由3榀支承架組成，其中2榀用于支承塔式起重機，另一榀用于周轉(zhuǎn)；每榀支承架由拉桿、壓桿、三腳架組成，如圖2所示。
平安金融中心整個施工過程中塔式起重機將爬升27次，支承架將隨之拆卸、周轉(zhuǎn)27次，支承架周轉(zhuǎn)及塔式起重機爬升過程如圖3所示。
拉壓桿與核心筒、拉壓桿與三腳架、三腳架與核心筒、2個三腳架之間均通過銷軸連接，各連接節(jié)點詳情如圖4所示。1號節(jié)點為2個三腳架的連接節(jié)點，每個三腳架上、下各設(shè)置了3塊插板，插板通過銷軸連接，將銷軸拔出即可使2個三腳架脫離相互約束，實現(xiàn)分離。2號節(jié)點為三腳架與核心筒埋件間的連接節(jié)點，埋件上設(shè)有上蓋板及牛腿，三腳架設(shè)置在上蓋板及牛腿之間，通過銷軸連接，將銷軸拔出即可使三腳架脫離核心筒的約束。3號節(jié)點為拉桿與三腳架、壓桿與三腳架間的連接節(jié)點；三腳架上設(shè)有耳板，拉桿、壓桿通過銷軸與耳板連接，將銷軸拔出即可使拉桿、壓桿脫離三腳架的約束。4號節(jié)點為拉桿與核心筒埋件、壓桿與核心筒埋件間的連接節(jié)點；核心筒埋件上設(shè)有耳板，拉桿、壓桿通過銷軸與耳板連接，將銷軸拔出即可使拉桿、壓桿脫離核心筒的約束。
支承架拆卸時分為拉桿拆卸、壓桿拆卸、三腳架拆卸。拔出銷軸（解除構(gòu)件的約束），即達到拆卸目的。拉桿拆卸時，將拉桿兩端的銷軸拔出，即可達到拆卸目的；壓桿拆卸時，將壓桿兩端的銷軸拔出，即可達到拆卸目的；三腳架拆卸時，將三腳架與牛腿間的銷軸拔出，并將2個三腳架之間的銷軸拔出，即可達到拆卸目的。2 支承架常規(guī)拆卸技術(shù)
常規(guī)拆卸技術(shù)中，采用鄰邊塔式起重機作為主要工具，將支承架的各組件逐一拆卸。各組件拆卸時，先由塔式起重機吊住，然后將組件的所有約束解除（即將各銷軸拔出），最后放置地面等待周轉(zhuǎn)。
下面以1號塔式起重機支承架的拆卸為例說明常規(guī)拆卸技術(shù)。
第1步，先由鄰邊2臺塔式起重機分別吊住2根拉桿，然后將拉桿與核心筒埋件、拉桿與三腳架之間的銷軸拔出，銷軸拔出后，拉桿兩端脫離約束，此時將拉桿吊至地面等待周轉(zhuǎn)。
第2步，用2，4號塔式起重機分別吊住2個三腳架，如圖5所示；由于上方支承架的遮擋，因此2，4號塔式起重機的吊點無法設(shè)置在三腳架重心的正上方。
第3步，將壓桿與核心筒埋件之間的銷軸拔出，銷軸拔出后，壓桿脫離核心筒的約束，此時，壓桿采用鋼絲繩及倒鏈懸掛在三腳架之下，如圖6所示。
第4步，利用倒鏈將銷軸拔起，直至脫離牛腿，然后將上蓋板從埋件上割開，此時三腳架脫離核心筒的約束，如圖7所示。由于壓桿不再起支撐作用，而且2，4號塔式起重機的吊點又無法設(shè)置在三腳架重心的正上方，因此三腳架容易發(fā)生側(cè)向受力，這些因素導(dǎo)致銷軸與牛腿之間的摩擦力非常大，銷軸拔出困難。
第5步，將2個三腳架之間的銷軸拔出，三腳架脫離相互約束，此時，支承架一分為二。由于三腳架側(cè)向受力，因此2個三腳架難以調(diào)至同一水平面，這將導(dǎo)致銷軸處插板相互咬合、變形，銷軸與插板、插板與插板之間的摩擦力增大，如圖8所示。
第6步，2個三腳架拆開后分別吊至地面，并用另一臺塔式起重機將壓桿從三腳架上拆卸下來，等待周轉(zhuǎn)；支承架向上周轉(zhuǎn)時，再重新安裝壓桿。 常規(guī)拆卸技術(shù)存在幾個明顯缺點。
1)拆卸1號塔式起重機支承架時，需同時使用2，4號塔式起重機作為拆卸工具，而且1號塔式起重機在支承架拆卸過程中也無法使用，因此共占用
3臺塔式起重機的使用時間。
2)由于上方支承架的遮擋，2，4號塔式起重機的吊點無法設(shè)置在三腳架重心的正上方，因此三腳架側(cè)向受力，這將導(dǎo)致銷軸與牛腿、銷軸與插板、插板與插板之間的摩擦力非常大，需反復(fù)調(diào)整，花費大量時間方能將銷軸拔出、三腳架拆開；拉桿、壓桿及與之相連接的耳板在受力過程中將產(chǎn)生微小變形，這些變形將導(dǎo)致銷軸摩擦力變大，拔出銷軸非常困難。
3)支承架拆卸過程中需多人相互配合，利用倒鏈、千斤頂?shù)裙ぞ叻磸?fù)調(diào)整，花費大量人力、物力。
4)將支承架放置在地面等待周轉(zhuǎn)，占用大面積的堆料場地，對建筑材料的進場、堆放、轉(zhuǎn)運影響嚴重。
3 支承架懸掛拆卸技術(shù)
塔式起重機支承架懸掛拆卸的總體思路為：采用端頭設(shè)置倒鏈的索具將A榀支承架連接在C榀支承架上，通過提升倒鏈，將A榀支承架整體提升并脫離核心筒的約束，再將2個三腳架調(diào)平后拆開，如圖9所示。由于塔式起重機自重等垂直力主要作用在B榀支承架，因此A不直接懸掛在B上，而是越過B懸掛在C上，避免B承受額外的豎向荷載。
同樣以1號塔式起重機支承架的拆卸為例說明懸掛拆卸技術(shù)。
第1步，與常規(guī)拆卸技術(shù)相同，先拆卸支承架的2根拉桿。
第2步，用索具連接A榀支承架和C榀支承架，并將倒鏈拉緊，此時A榀支承架由索具懸掛，其壓桿不再受力，如圖10所示。
第3步，與常規(guī)拆卸技術(shù)相同，將壓桿與核心筒埋件之間的銷軸拔出，并采用鋼絲繩及倒鏈將壓桿懸掛在三腳架之下。
第4步，先將上蓋板從埋件上割開，然后2個三腳架的6條倒鏈同時提升，將三腳架緩慢拉起，銷軸逐漸拔出核心筒牛腿，三腳架脫離核心筒約束，提升至一定高度后，將倒鏈保護繩連接三腳架，如圖1 1所示。
第5步，三腳架脫離核心筒約束后，通過6條索具相互配合，將2個三腳架調(diào)至同一水平面上，然后拔出2個三腳架之間的銷軸，三腳架分離，由各自的3條索具懸掛。
第6步，三腳架分離后，緩慢放松倒鏈，將倒鏈保護繩拉直，由倒鏈受力轉(zhuǎn)換為倒鏈保護繩受力，如圖12所示。三腳架懸掛于空中，等待周轉(zhuǎn)。
通過模擬分析可知，支承架實施懸掛拆卸后，支承塔式起重機的B，C榀支承架的應(yīng)力值及變形值與懸掛前相比變化極微。支承架最大應(yīng)力值小于材料屈服強度，應(yīng)力比最大為0. 711，最大位移值僅8. 25 mm，滿足設(shè)計及使用要求，支承架實施懸掛拆卸前后模擬計算分析對比如下：實施懸掛拆卸前，最大應(yīng)力值為239. 8MPa，最大位移值為8. 25 mm，最大組合應(yīng)力比為0.71;實施懸掛拆卸后，最大應(yīng)力值為242. 3MPa，最大位移值為8. 25 mm，最大組合應(yīng)力比為0.711。
4 懸掛拆卸技術(shù)優(yōu)勢
使用常規(guī)拆卸技術(shù)，1榀支承架拆卸一次需用時1d以上，由于支承架采用鄰邊塔式起重機拆卸，因此4臺塔式起重機的支承架不能同時拆卸，又由于支承架拆卸全過程均占用塔式起重機，主體結(jié)構(gòu)吊裝無塔式起重機可用，因此常規(guī)拆卸還會占據(jù)施工主線。而懸掛拆卸技術(shù)采用索具作為拆卸工具，1榀支承架拆卸一次僅用時0. 5d，4臺塔式起重機的支承架可同時拆卸，而且拆卸過程中塔式起重機可用于主體結(jié)構(gòu)吊裝，不占施工主線，同時，支承架拆卸后繼續(xù)由索具懸掛在半空，不占用堆料場地，對比可知，懸掛拆卸技術(shù)有明顯優(yōu)勢。
5 結(jié)語
本文通過塔式起重機支承系統(tǒng)的構(gòu)件和節(jié)點分析，以及常規(guī)拆卸方式的缺點分析，利用有限元軟件進行模擬計算，成功開發(fā)了塔式起重機支承架懸掛拆卸技術(shù)。本項技術(shù)利用索具進行拆卸，不占據(jù)施工主線，且支承架懸掛在空中等待周轉(zhuǎn)，不占用堆料場地，在縮短施工工期的同時，也明顯節(jié)約了堆料場地，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。通過有限元軟件模擬計算，并在工程中成功運用，確保塔式起重機支承架懸掛拆卸高效、安全進行，在超高層建筑施工中具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價值。
