内爬式塔式起重机助力超高层建筑施工

刘洋洋，赵亮，潘长河，李杨
(中国建筑第八工程局有限公司西北分公司，陕西西安710075)

［摘要］以西安·绿地中心A座超高层项目为例，阐述了内爬式塔式起重机在超高层项目施工中的应用。该项目地处闹市区，施工场地狭小，施工工期紧，在塔式起重机选型优化过程中，通过运用内爬式塔式起重机施工技术，克服了施工场地狭小的问题，减少了塔式起重机费用投入，保证了施工工期。

［关键词］高层建筑;建筑机械;塔式起重机;内爬式塔式起重机;施工技术

DOI:10.7672/sgjs2015050010

［作者简介］刘洋洋，西安·绿地中心A座项目总工程师，工程师，E-mail:345334617@163．com 
［收稿日期］2014-07-04

西安·绿地中心A座超高层项目位于西安市西高新中央商务区，总建筑高度269.7m，总建筑面积约17.2万m2，地下3层，地上57层，塔楼结构形式为带加强层钢管混凝土外框架+立面支撑+型钢混凝土核心筒结构。

钢结构部分:外框钢管柱29层以下为16根，29层以上为17根，核心筒十字形钢柱为18根;单层钢梁115根;29，44层及屋面设有伸臂桁架结构，钢结构单节构件最重为21.8t。

本工程塔楼塔式起重机为采用2台动臂式塔式起重机，1台STL720型动臂式塔式起重机外附着，臂长50m，半径30m起吊重为23.12t;1台STL1000型动臂式塔式起重机内爬升，臂长48m，半径36m吊重为22.85t，覆盖范围内均满足钢构件分段最大起重吨位。

2.1　支撑钢梁安放条件不满足

本工程内爬式塔式起重机在基础阶段进行安装，利用基础筏板作为其基础，核心筒施工至4层完成第1次爬升，爬升后采用支撑钢梁固定，支撑钢梁的倒运由外附着动臂式塔式起重机配备内爬式塔式起重机完成(见图1)。

图1　内爬式塔式起重机布置
Fig．1Layout of interior climbing tower cranes

本工程核心筒设计为“田”字形结构，核心筒剪力墙除外墙和内墙各有1个洞口外，并无其他洞口，内爬式塔式起重机的两个支撑钢梁无法进行安装，且核心筒内墙的洞口下部墙体为砌体填充墙，无法满足作为内爬式塔式起重机支撑点的受力要求。

2.2　塔式起重机独立高度低

超高层核心筒的施工进度是整个工程工期的关键，为保证核心筒的进度要求，本工程在选择内爬式塔式起重机所在筒模板体系时也采用了内、外全爬施工工艺，爬模的高度为16m，本工程选用STL1000型内爬式塔式起重机的独立高度为48m，除去锚固距离18m及爬模的高度16m外，可利用高度仅为14m，这样势必导致内爬式塔式起重机的爬升次数增加，制约核心筒的施工进度。

2.3　核心筒内空间狭小

塔式起重机安装筒的净尺寸为9.4m×9.4m，内筒爬模宽度为2.6m，塔式起重机的钢梁安装可利用空间为4.2m×4.2m，塔式起重机的两根支撑钢梁长度均为10.6m，可利用空间较小造成塔式起重机钢梁的倒运十分困难。

2.4　钢结构及爬模制约

在施工过程中，爬模的高度、核心筒型钢柱的分段和塔式起重机的爬升相互制约，塔式起重机爬升组织不力可能使工程直接停工，造成不可挽回的损失，且如果塔式起重机的爬升距离未能计算准确，势必会增加塔式起重机的爬升次数，导致工期延误。

3.1　修改核心筒墙体设计

针对原设计剪力墙上无洞口和其中1道支撑钢梁下部设计为砌体结构问题，通过与设计院沟通，提出支撑钢梁下部后砌墙体改为混凝土结构、支撑钢梁另一端安放处新开900mm×1 600mm洞口的实施方案，设计院通过计算出具了荷载验算和新开洞口补强措施。通过对设计的修改，塔式起重机两道支撑钢梁在核心筒内的安装成功完成，如图2所示。

3.2　提高塔式起重机独立高度

塔式起重机独立高度低是内爬式塔式起重机效率降低的主要因素之一，它可能造成结构施工2层或3层塔式起重机就不得不进行爬升，延误工期。为此向塔式起重机生产厂家提出增加塔式起重机独立高度要求，厂家经过反复计算，通过加强标准节自身强度等措施把塔式起重机独立高度再提高6m，由原始的48m改为现在的54m，如图3所示。按本工程标准层4.2m计算，塔式起重机爬升1次即可多施工1个楼层，而且还有富余高度。经过此实施方案，成功实现了结构每施工4层塔式起重机进行1次爬升，减少了塔式起重机爬升次数，缩减了工期，降低了塔式起重机租赁成本。

图2　核心筒剪力墙修改前后设计对比
Fig．2Comparison of core tube-shear wall before and after design revision

图3　塔式起重机设计修改前后独立高度
Fig．3The unattached height of tower crane before and after design revision

3.3　自改爬模设计

由图4a所示爬模原设计图可以看出(深色填充区域为爬模区域)，爬模架体与塔式起重机C型框紧贴，南侧支撑钢梁倒运时塔式起重机吊钩无法下入操作面，且当爬模架体安装完成后，支撑钢梁也无法吊入核心筒内。

为保证塔式起重机支撑钢梁的正常倒运，对原爬模设计进行了修改，经验算合格后将爬模南侧和北侧机位间距由原始1.9m改为1.6m，南侧爬模正中间增开1个1m×2m洞口，通过此方案实施，保证了塔式起重机C型框与爬模之间的安全距离，塔式起重机倒运钢梁吊钩从新开洞口直接下入操作面，完成钢梁倒运工作。修改后方案如图4b所示。

图4　修改前后爬模与塔式起重机位置示意
Fig．4The position of climbing formwork and tower crane before and after design revision

图5　塔式起重机爬升工况
Fig．5Climbing conditions of tower crane(www.xing528.com)

3.4CAD工况全程模拟

在施工过程中，爬模的高度、型钢柱的分段和塔式起重机的爬升相互制约，错误的爬升工况可能造成工程直接停工，通过与钢结构、爬模、塔式起重机等相关单位共同商讨，利用CAD绘制出1套从1层开始直至结构封顶的工况图，如图5所示。

通过完全按照工况模拟图进行钢柱分节，爬模按时爬升，保证施工运行一切正常。

4.1　社会效益

本工程施工采用的内爬式塔式起重机施工技术在西北5省尚属首例，吨位之大属国内少有。内爬式塔式起重机施工技术的成功应用得到了业主、监理单位的一致好评，同时吸引了众多兄弟单位前来学习，为企业赢得了荣誉，创造了良好的社会效益。

4.2　经济效益

1)内爬式塔式起重机与外附着式塔式起重机相比，减少了租赁单位外附着式塔式起重机标准节配置和附墙件费用投入，相应降低了同吨位塔式起重机租赁费用。按相同塔式起重机吨位计算，外附着式塔式起重机租赁费用28万元，内爬式塔式起重机租赁费用20万元，租赁周期20个月，共节省费用(28－20)×20=160万元。

2)修改核心筒设计，原后砌墙改为剪力墙，节省对混凝土梁加固顶撑费用，剪力墙预留支撑钢梁安放洞口减少了安装牛腿费用。按每加固支撑1道混凝土梁5 000元计算，共需加固14道，总计5 000×14= 70 000元，按每安装焊接1个牛腿3 000元计算，总计需要安装28个牛腿，28×3 000=84 000元。

3)增加塔式起重机独立高度，减少爬升次数，减少劳动力约70工日。按市场价每工日200元计算，200×70=14 000元。

综上所述，本工程采用内爬式塔式起重机施工技术共节省176.8万元，经济效益显著。

4.3　工期效益

增加塔式起重机独立高度，减少爬升次数，塔式起重机的爬升次数由原来的19次减少到现在的14次，工期缩短10d。

内爬式塔式起重机在超高层建筑中的应用，通过对施工技术的实时优化，克服了城市中心施工场地狭小、工期紧张等难题，内爬式塔式起重机施工范围大，有效吊重能力强，爬升快速便捷，节约设备购置费、节省场地，经济和社会效益显著，可供类似工程参考借鉴。

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Application of Interior Climbing Tower Crane in Construction of Super Tall Building

Liu Yangyang，Zhao Liang，Pan Changhe，Li Yang
(The Northwest Branch Company of China Construction Eighth Engineering Division Co．，Ltd．，Xi’an，Shaanxi710075，China)

Abstract：Based on Xi’an·Green Center A block project，this paper introduces the application of interior climbing tower crane in construction of super tall building．The project is located in downtown area，construction yard is narrow，construction schedule is tight．In the course of lectotype optimization of tower cranes，narrow construction yard problem is overcome by construction technology of interior climbing tower crane，which saves costs for tower cranes，ensures construction period．

Keywords：tallbuildings;constructionequipment;towercranes;interiorclimbingtower cranes;construction

［中图分类号］TH213.3

［文献标识码］A

［文章编号］1002-8498(2015)05-0010-03