300m超高层重型设备施工技术

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1  工程概述

        天津诺德金融大厦定位于面向国内外高端金融机构的超甲级写字楼，为滨海新区于家堡金融区第一地标性建筑。总建筑面积21.8万平方米，建筑高度299.7米，地下4层，塔楼地上64层。塔楼采用巨型柱+剪力墙核芯筒+伸臂桁架的结构型式。

 建筑效果图

结构示意图

塔楼竖向结构从下至上逐步缩减，具体截面变化如下：

2  动臂塔吊选型及定位

本工程钢结构总用钢量达2.8万吨，影响塔吊型号选择的主要是外框巨型柱和伸臂桁架，合理分段重量均在9.6t～25t之间。通过测算，避开主体框架结构，避免动臂塔吊的空间移位，选择ZSL750和ZSL1000重型动臂塔吊进行垂直运输。动臂塔吊外挂于核心筒南、北两侧剪力墙上，ZSL750最大起重量50t,ZSL1000最大起重量64t。

塔吊布置图

3  外挂内爬式动臂塔吊爬升

诺德金融大厦采用外挂内爬式塔吊，控制精度要求极高。外挂附墙系统的设计对整个爬升工作的安全、稳定性和施工速度都起到及其重要的作用。

爬升埋件是由40根直径32三级螺纹钢筋与40毫米厚锚板塞焊制作。在剪力墙施工阶段进行预埋。

      埋 件制作、安装

外挂爬升框采用两个C型框配套三角支撑体系设计。 

扶墙系统在地面完成模块拼装；塔节上提前安装四个辅助抱箍，并配备四个10吨吊链转换塔吊吊钩。支撑系统安装过程中，采用定型化安全操作平台，焊缝采用超声波探伤检验。

   附墙框地面组装图

  塔吊标准节抱箍示意图

   

葫芦吊替换塔钩示意图

 次梁安装示意图

C型框安装示意图

  附墙框焊接  

  安全操作平台示意图  

  

  焊缝探伤验收

爬升主要通过布置在塔吊标准节内的千斤顶和固定在上下支撑框之间的爬带的相对运动来实现，一次爬升高度为18m，每台塔吊爬升时间约3小时。

4  外挂内爬式动臂塔吊加固技术

核心筒结构特点是下部结构墙体厚，上部墙体发生位置收缩和厚度收缩，核心筒墙体承载力逐渐减小。而随着塔吊的爬升，塔吊对墙体的倾覆力矩反而逐渐增大。这样，墙体是否能够承载塔吊通过支撑架传递的作用成为核心筒外挂塔吊需解决的关键性问题之一。

通过对塔吊位置的布置，优先选择在满足安装起重且核心筒墙体位置不发生变化的墙体上进行外挂动臂塔吊的附着，并且在墙体厚度收缩后，采用核心筒墙体钢筋加密，核心筒内部设置加固钢梁，来实现核心筒外挂塔吊墙体平面外弯矩传递至竖向墙体，达到外挂塔吊的爬升结构安全。

 

采用盈建科有限元模块进行分析。动臂塔吊支架力作用在60层时为外墙400mm厚墙体的最不利受力位置。将塔吊支座荷载按点荷载的形式施加到核心筒剪力墙上。

 

计算模型

最后一次爬升，附框位于60层、56层

  

塔吊工况 

点荷载取值

根据墙体的内力云图显示,在塔吊ZSL750和ZSL1000支撑架作用下，L53-60层范围内，墙体平面外抗弯强度不满足要求，连梁平面外弯矩小于连梁的抗弯承载力。

       平面外弯矩承载力                    墙体内力云图分析

加固方法：将墙体的竖向及水平钢筋加密为双排三级螺纹18钢筋，间距100毫米，在支撑架反向增加钢梁，钢梁为Q345焊接H型钢，截面400×500，加强钢梁连接于墙体位置的暗柱配筋。加固后墙体、连梁经验算，结构安全，稳定。

                  加固梁布置                   暗柱配筋加强

  加固施工

5  外挂内爬式动臂塔吊300m高空拆除技术

超高层动臂式塔吊的拆除遵循大塔换小塔，小塔换起重机，最后由人工拆除，经施工电梯将拆除的起重机零件运送至地面。动臂塔吊整体拆除需进行3次屋面小塔安装和5次塔吊拆除，整体流程如下：

拆除流程图

  

            ZSL1000、ZSL750平面布置                  立面布置

ZSL1000动臂塔由ZSL750负责拆除，ZSL750塔吊由后安装ZSL260屋面吊进行拆除，拆除用小塔均满足大塔最大构件起重和下放要求，具体拆除过程：拆除主吊和变幅钢丝绳→整体拆除吊臂，屋面解体后单节下放→拆除A塔→拆除配重块→拆除起升机构和变幅机构→拆除司机室→拆除回转上座（平衡臂）→拆除回转下座→拆除标准节和顶升节→拆除支承框、爬带→拆除支撑钢梁。

主塔吊臂先放置在西侧外框连梁上，南北方向长度约为36m，吊臂实际长度约为54m，因此此处放置吊臂采用悬挑段，将吊臂重心放至在塔楼外框中间位置。

 吊臂拆除及编号图

动臂塔吊主要部件采用四点吊装。选用抗拉强度1770兆帕、直径30mm的钢丝绳，最小破断拉力52.6吨，配置4个12t卸扣。

  吊点设置图

ZSL260和ZSL60屋面吊安装在钢结构梁上，屋面钢结构钢梁根据屋面吊布置进行局部加强，钢结构梁增大变更为箱型截面1150×400毫米。

屋面吊基础

   

屋面吊使用

ZSL60采用扒杆自解体，通过电梯运输至地面。

  

6  结束语

动臂塔吊设置在建筑物中间，尾部回转半径小，吊臂可起伏，能够有效避开周围障碍物和人行道等，减少了对周边环境的影响。动臂塔吊爬升一次之后即不占用施工场地。动臂式塔吊布置于结构内部，覆盖范围大，工作能效发挥充分。300m超高层重型设备技术研究为以后类似施工提供借鉴和科学依据，对同类超高层的施工设备选择及实施也有很好的指导和借鉴作用，具有很高的推广价值。

The End

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