塔式起重机拆除施工方案(基于复杂塔冠结构的大型塔式起重机拆除技术设计)

#2022生机大会#本文转载自“施工技术《基于复杂塔冠结构的大型塔式起重机拆除技术》，作者：周杰刚，武超等”，仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！[摘要】武汉中心工程塔楼采用I台ZSL1250塔式起重机及1台M900D塔式起重机施工，塔楼顶部为由异形复杂空间桁架组成的塔冠结构。
详细介绍了武汉中心工程2台塔式起重机拆除过程中基于复杂塔冠结构的优化及措施技术，即结合塔冠整体建模分析，优化了措施塔式起重机选型及基础布置方案；结合塔冠结构受力特点，设计了合理的措施塔式起重机基础。
[关键词】高层建筑；塔式起重机；拆除；塔冠结构；优化0 引言超高层建筑施工多采用大型动臂式塔式起重机，工程施工完后需在高空进行拆卸。
根据已有的工程经验，超高层大型塔式起重机的拆除工艺原理一般为：在塔楼顶部安装中型塔式起重机、拆除大型塔式起重机，再安装小型塔式起重机、拆除中型塔式起重机，最后利用辅助设备进行小型塔式起重机的拆卸。
随着超高层建筑结构形式的复杂化，实际工程中塔楼顶部结构通常比较复杂，会对中、小型塔式起重机的布置造成影响，增加了大型塔式起重机的拆除难度。
1 工程概况1．1结构概况武汉中心工程塔楼地上88层，建筑总高度438m，塔楼结构形式为核心筒+巨柱外框+伸臂桁架，塔楼外形整体呈帆形渐变结构。
塔楼顶部为塔冠结构，塔冠钢结构总高度41．95m，整体以西南．东北对角线为中轴，钢结构对称分布，仰视呈30。
倾角，结构最大跨度达52．6m，外挑悬挑桁架最大向外挑13．5m，塔冠由内胆结构、高低端桁架结构、外框悬挑结构、内外联系钢梁及附属结构组成(见图1)。
塔冠内胆受力体系由位于核心筒墙体上的10根塔冠柱、连接其中8根塔冠柱的4榀主桁架、连接主桁架的1榀联系桁架组成，每榀主桁架两端均向外伸出一个Y形悬挑桁架，作为腰桁架的传力结构，桁架为平面圆管桁架，最大跨度25m。
外框悬挑桁架为空间圆管桁架，受力体系分为腰桁架、顶桁架及立桁架，将所有悬挑结构荷载传递至Y形桁架，再传递至主桁架，最后传递至塔冠柱，其中高低端部分荷载通过高低端桁架结构直接传递至外框87层环带桁架上。
1．2塔式起重机概况武汉中心工程核心筒施工采用1台ZSL1250塔式起重机及1台M900D塔式起重机，均为内爬式塔式起重机，ZSL1250塔式起重机布置于核心筒西北角，臂长60m，M900D塔式起重机布置于核心筒西南角，臂长55m，2台塔式起重机的平面位置正好位于塔冠对称两侧的内胆环形结构上(见图2)。
2塔式起重机拆除重难点分析1)结构楼层高，风荷载大武汉中心工程塔式起重机拆除在400m以上的高空进行，高空风荷载较大，对塔式起重机的拆除安全提出了较大挑战，同时构件拆除下放过程中容易与结构及幕墙产生碰撞。
2)塔冠结构复杂，塔式起重机拆除设备布置难ZSLl250塔式起重机拆除在塔冠结构基本安装完成后进行，且需要在塔冠结构上设置中、小型塔式起重机基础，但塔冠结构形式复杂，塔式起重机基础设置困难；另外，塔冠结构为弧形，且倾角较大，顶部无法设置较大面积的重型堆场，因此，塔式起重机拆除过程中构件需直接吊至地面。
3)塔式起重机与塔冠结构平面位置冲突根据工程结构形式，2台动臂式塔式起重机均位于塔冠结构范围内，塔冠结构安装与塔式起重机拆除相互影响。
3塔式起重机拆除技术3．1 塔式起重机拆除工况分析根据工程结构施工需要，M900D塔式起重机在外框87层钢结构安装完成后拆除，ZSL1250塔式起重机在塔冠结构基本安装完成后拆除。
M900D塔式起重机拆除工况为第1道及第2道支撑梁位于79，84层；ZSL1250塔式起重机拆除工况第1道及第2道支撑梁位于82，86层，塔式起重机拆除工况如图3所示。
3．2塔式起重机拆除技术原则1)按照中拆大、小拆中的原则合理选择塔式起重机型号。
2)在安全、合理的基础上，尽量选择种类少的塔式起重机方案。
3)拆塔过程中辅助措施尽量减少。
4)塔冠上不得设置重型堆载平台。
5)拆塔方案安全、快速、简单、直接、经济。
3．3塔式起重机拆除技术方案优化3．3．1塔式起重机移位方案优化编制工程施工组织设计阶段，由于塔冠结构缺少详细施工图，因此结合塔式起重机与塔冠的平面位置关系分析，制订了在塔冠安装前利用M900D塔式起重机将ZSL1250塔式起重机平移至核心筒中心位置的方案，以此消除ZSL1250塔式起重机对塔冠结构安装的影响(见图4)。
塔式起重机移位方案存在的问题如下。
1)ZSL1250塔式起重机需要先拆除再重新安装，耗费时间长，且塔式起重机移位过程中现场无塔式起重机可用，将影响现场进度。
2)武汉中心工程核心筒顶部内墙厚度仅为250mm，ZSL1250塔式起重机移至内墙后需要对内墙采取大量的加固措施。
3)大型塔式起重机高空移位安全风险大，大型塔式起重机移位过程中存在技术及安全风险，操作难度大。
基于以上问题，在塔冠结构施工图确定后，重新对塔冠结构及其施工流程进行详细分析，发现ZSL1250塔式起重机标准节仅影响塔冠内胆的弧形梁及外挑部分的几根联系钢梁，均不是塔冠结构的主要受力结构，因此最终取消了移位方案，ZSLl250塔式起重机按照原来的位置爬升至最高处，利用它完成塔冠结构的安装，其塔身影响范围内的次要构件在其拆除后利用拆卸塔式起重机补装。
3．3．2塔式起重机选型方案优化根据类似工程经验、塔式起重机吊重分析、堆场布置以及塔冠结构分析，制订了2种可行的措施塔式起重机选型方案及基础设置方案(见图5)。
1)方案1 以保证措施塔式起重机基础传力直接简单为原则，采用ZSL380塔式起重机拆除ZSL1250塔式起重机，采用ZSL200塔式起重机拆除ZSL380塔式起重机，采用ZSL120塔式起重机拆除ZSL200塔式起重机，最后ZSL120塔式起重机采用辅助设备自拆，并且结合塔冠结构的特点，在较低一榀主桁架的两根立柱顶部设置塔式起重机基础，作为3台措施塔式起重机的安装基础，其中ZSL380塔式起重机及ZSL120塔式起重机为同一基础。
2)方案2以减少措施塔式起重机为原则，采用ZSL380塔式起重机拆除ZSL1250塔式起重机，采用ZSL120塔式起重机拆除ZSL380塔式起重机，最后ZSL120塔式起重机采用辅助设备自拆，结合塔冠结构的特点，并经过严格的计算受力复核，在较低一榀主桁架靠近ZSL1250塔式起重机的立柱顶部设置ZSL380塔式起重机基础，在悬挑部分的腰桁架顶部合理位置设置ZSL120塔式起重机基础。
方案1，2对比分析，从可行性、安全性、经济性以及对施工进度影响等方面进行综合分析比较，如表1所示。
综合考虑各种因素，最终确定采用方案2作为实施方案。
3．4措施塔式起重机基础根据确定方案，采用MIDAS软件建立塔冠整体模型，设计并计算2台塔式起重机基础，其中ZSL380塔式起重机基础直接利用塔冠柱及主桁架，在顶部设置基础平台，垂直主桁架方向增加三角形桁架作为支撑；ZSL120塔式起重机基础则设置于擦窗机轨道上，根据塔式起重机拆除高度的要求，在悬挑部分立桁架及节点的位置设立不同高度的立柱，保证基础平台顶部水平，实施方案中立柱间增加了斜撑(见图6，7)。
根据计算分析结果，需在ZSL120塔式起重机对应的立桁架底部设置临时支撑胎架，结合塔冠安装方案，此胎架直接采用塔冠安装过程中临时支撑胎架(见图8)。
4 结语1)武汉中心工程通过对塔冠结构详细分析，尤其是主要受力结构的分析，最终取消了塔式起重机高空移位方案，避免了诸多安全技术风险。
2)参考类似工程经验，结合塔冠整体建模分析，优化了措施塔式起重机选型及基础布置方案。
3)结合塔冠结构受力特点，设计了合理的措施塔式起重机基础。
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