超高层建筑施工中的塔吊选型和平面定位布置

超高层建筑施工中的塔吊选型和平面定位布置
【摘要】针对有劲性混凝土结构的超高层建筑，对塔吊的性能及平面定位都有了更高的要求，现以某超高层建筑为背景，对塔吊的选型和平面定位做较为深入的研究，对塔吊选型和平面定位所要求的条件分别做了阐述，希望能够指导类似工程的施工，发挥出真正的意义。

【关键词】超高层；塔吊选型、定位；塔吊安拆
1 工程概况
某工程位于某市金融商务区，该建筑地下3层，地上裙房4层，1#塔楼51层，建筑总高度213 m，总建筑面积约28万㎡。

1#塔楼采用外框内筒结构体系，核心筒平面呈正方形，为钢筋混凝土结构，内插钢骨柱；外框呈正方形，由20根截面尺寸为1400*1600 mm的型钢混凝土柱组成的框架体系，楼板为现浇钢筋混凝土楼板。

平面布置见下图：
工程局部平面布置图
2 塔机选型
塔吊作为建筑施工中主要的垂直和水平运输工具，对于含有型钢、钢骨柱的框筒结构，不仅要对钢筋、周转材料进行垂直和水平运输，更重要的是用于钢结构的吊装，所以钢构件的最大分节重量和吊装次数成为塔吊选型的主要因素。

2.1钢结构分节及最大吊重分析
钢结构的分节吊装单元重量和吊次对塔吊的选型起着很重要作用，在1#塔楼施工前必须对钢柱的分节进行策划。

钢结构在加工厂加工成型，如果分节过长将增加塔吊的单次起重量，如果分节过短又增加了塔吊吊装次数和焊接工程量，所以对钢结构施
工进行深化设计非常关键，需要对施工进度、塔吊起重量进行全方位的考虑，择优选用性能突出、工效高和租赁费用较低的塔吊。

本工程1#塔吊为TC7525（55m臂长）起重性能如下：
1#塔吊各区间的工况如下：
对钢结构安装主要考虑两个方面，其一：核心筒剪力墙中的钢骨柱，其二：外框架结构中的钢骨柱，为了塔吊达到最大工作效率，减少现场焊接的工程量，加快施工进度，对钢结构分节进行优化，本工程核心筒钢骨柱构件单节重量最大为3.41T，塔吊R40m处最大吊能为6.67T,可覆盖整个核心筒区，两层一节基本满足塔吊吊能。

外框钢骨柱构件单节重量最大为5.7T，不能满足塔吊吊能的钢构件位于R45m至R50m之间，数量为1根。

根据1#塔吊的吊能分析，则外框钢柱在吊距范围内，满足塔吊吊能时一层一节；不满足时，一层两节。

2.2塔吊的主要参数应满足施工要求
主要参数：工作幅度、起升高度、起重量和起重力矩。

工作幅度即塔吊作业半径，塔吊最远吊点至回转中心距离应满足施工平面要求。

布置塔吊一般情况下要避免出现覆盖盲区，但大多数情况下一个工程既有大型地下室、主楼、裙房；高层主体结构部分，塔吊应全面覆盖，裙楼争取塔臂全部覆盖，当出现难于解决的边、角时，可考虑临时使用汽车吊解决裙房、地下室边角垂直及水平运输问题，绝不能盲目更换大型塔吊，应该认真进行分析，再确定具体塔吊型号。

塔吊起升高度>建筑物总高度+构件+吊索+安全操作高度，同时应满足塔吊超越建筑物外围的脚手架体系、井架或其他障碍物的最大超越高度需求。

起重量应包括吊物、吊具、锁具和钢丝绳等一系列作用在塔吊吊钩上的全部重量。

塔吊起重力矩应控制在额定起重力矩的75%以下，目的是为了保证作业安全及延长塔吊使用寿命。

本工程塔吊选型时的工作幅度应覆盖所有1#塔楼钢结构柱子及材料加工区、钢结构堆场，满足施工平面的需求，包括材料卸车、材料堆场、转运和吊装需求；塔吊起升高度必须满足爬模架体和钢骨柱吊装的高度；起重量则为深化设计后最终确定的钢结构吊装重量+吊具+吊绳的全部重量。

2.3综合考虑、择优选用
能够满足以上参数的塔吊很多，在进行塔吊型号选择还应该从项目成本、工效、性价比上综合考虑，择优选择塔吊。

本工程通过对以上三点的分析并进行市场实地调查，最终确定采用TC7525(臂长为55m)的附着固定式塔吊。

不需要费用较高、施工面受局限、效率较低的动臂式塔吊，大大降低了塔吊的进场费用及租赁费。

3.塔吊定位
3.1满足塔吊覆盖面和供应面的要求
塔吊覆盖面即塔吊的工作幅度为半径的圆形所覆盖的面积；塔吊供应面即借助于水平运输工具所能达到的供应范围。

塔吊定位应该保证待施工建筑物及材料堆场全部处于塔吊的覆盖面和供应面的范围之内。

材料供应面即材料卸车、堆放和通过二次转运所能达到的供应范围。

其中钢构件卸车得考虑塔吊起吊最重钢柱的范围是否在施工道路上，堆场选择需要满足塔吊起重能力，避免利用其他起重设备进行二次转运。

如果材料堆场在地下室顶板上或运输车辆需要上地下室顶板卸车时，必须编制专项施工方案对楼板进行加固处理。

本工程在
地下室回填土完成后开始布置主体施工阶段平面布置，把材料堆场移至1#塔楼南侧地下室顶板上，采用从地下室-3层至-1层满堂支撑架进行支撑。

该1#塔楼施工单层面积约为1450㎡，如果置于核心筒电梯井内部将与2号塔吊（用于主楼裙房施工）发生碰撞，根据总施工计划塔楼8天一个结构层，为了满足工程工期要求，将塔吊附着在建筑物外侧，覆盖全部塔楼及钢结构堆场、钢筋加工区。

3.2满足周边环境条件的要求
塔吊作业半径内应该避开架空高压电线和已建建筑，防止吊臂、吊绳、吊钩可能对其造成的碰撞，符合安全距离要求。

在建工程（含脚手架具）的外侧边缘与外电架空线路的边线最小安全操作距离
线由架空改为埋地的费用非常高昂甲方不能接受，多数是在高压线外围搭设防护外架并对塔吊进行限位，同时编制专项外电防护施工方案，制定相关措施保证施工安全。

本工程66KV高压线贯穿塔楼上方必须进行拆除才可以顺利对其施工。

故高压线采取埋地处理。

3.3需要保证塔吊安全稳定的要求
避免塔吊基础设置在回填土上，同时也要考虑塔吊距基坑底角的水平距离是否满足安全要求，即塔吊基础面（前支腿位置）与基坑底角点的连线，此线与水平线的夹角应该满足安全剪切角的要求（小于45度），按此要求，塔吊距建筑物较远时给塔吊附着带来困难；如果要让塔吊基础距离基坑底过近，必须提前与基坑支护设计单位沟通，在基坑支护方案中，进行局部位置的加强设计或将塔吊基础改为承台桩基的基础形式。

3.4塔吊基础布置原则
设置在基坑外侧的塔吊基础，应该避开室外管线密集区域，为工程施工创造先决条件。

设置在基坑内部的塔吊基础，应避免与地下室剪力墙、柱、主梁相撞，应尽量避免塔吊标准节穿过人防地下室顶板，如果穿过人防地下室顶板应该编制专项施工方案采用相应措施，提前做好塔吊加强节穿过基础底板的防水设计。

3.5保证与建筑物的距离要求
在确定塔吊与建筑物的距离时要尽量避免塔吊与建筑物过近，容易与爬模体系、玻璃幕墙发生碰撞，同时也要注意塔吊顶部爬升架平台不可与外架相碰；特别要注意建筑物局部的外挑造型，塔吊定位应避开该部位；塔吊与建筑物过远，附着长并限制起重性能，同时也要避免建筑物周边钢柱吊装出现盲区。

该塔楼采用液压爬模施工，操作平台宽度为1.11m，与爬架单位沟通，对塔吊附着位置进行特殊处理，本工程塔吊TC7525(臂长55m)能够保证外框架型钢及核心筒钢骨柱的吊装要求，且与玻璃幕墙及爬架体系不发生碰撞。

3.6满足塔吊附着位置的要求
自爬升塔吊达到独立高度后，需使用锚固杆件将塔身与建筑物相连接进行附着。

附着杆件的布置方式、夹角和附着距离等，应与塔吊安装公司提前沟通。

一般经验数据为：塔身中心至建筑物边线垂直距离为6-8m，附着杆件与建筑物边线为45-60度。

当附着距离超过该范围时，需要对附着杆件进行加固处理。

建筑物的附着点一般为框架柱、剪力墙等构件，附着点要提前征求设计单位的同意（塔吊工况下的水平推力结构能否承受）。

3.7满足塔吊安拆的要求
在塔吊安拆过程中，塔吊前臂与爬升架标准节引进装置口的朝向必须一致。

塔吊在进场安装之前，塔吊爬升架口的朝向必须明确。

待施工完毕后塔吊拆除时，如果塔吊大臂方向存在新建建筑物的主体，将无法拆除塔吊。

塔吊布置应尽量使塔吊能够拆至地面。

为满足施工部署及工期要求，塔吊可能置于裙房内部时，可采用长吊臂的大型吊车拆除塔吊，或在相应结构位置留置施工后浇带待塔吊拆除后再进行施工。

本工程2#塔吊TC6015(臂长45m)为满足地下室施工覆盖面积放置在裙房内，裙房施工完毕时拆除它，将采用长吊臂的大型吊车。

4结束语
塔吊的选型、定位布置是一个综合分析的过程，需要各个部门协调配合，编制塔吊施工组织设计方案一定要具有前瞻性。

通过以上分析，综合考虑，该工程采用两台固定式塔吊，1#塔吊布置在塔楼左侧，负责塔楼钢结构及土建施工。

并对钢构件进行深化设计阶段，采取合理分节吊装，节约工程成本。

2#塔吊布置在裙房内部，满足北侧高压线未拆除时尽可能的覆盖地下室施工区域。

塔吊选型和定位又相互制约，为了符合现场实际情况，需要掌握各方面资料，从性能、施工效率、费用等综合考虑。

参考文献：
李艳，论超高层建筑施工中塔吊的选型和定位，山西建筑，2012。

李迪、王朝阳、蒋官业、周明、谭神洲，超高层建筑施工中塔吊的合理应用，工业建筑，2012。

李德虎，施工现场塔吊选型和定位布置，福建建材，2006。

汪洋、杨深强，某超高层建筑塔吊选型探讨，河南建材，2010。