武汉绿地中心项目主塔楼建筑高度636m, 混凝土结构高度585.6m, 其上为60m高钢结构双塔冠, 结构形式为钢板剪力墙核心筒+伸臂桁架+环带桁架+外框钢骨巨型柱。其平面形状为等边弧形三角形, 核心筒近似等边Y字形, 外框均匀分布有6根SC1和6根SC2钢骨巨型柱。如图1所示。

核心筒主筒为不等边六边形, 沿六边形3条边向三角形3个角方向布置有方形筒, 核心筒3个副筒在L67层向中心收缩, 去掉一个方形筒, 在L88层继续向内收缩, 直到L120层仅剩余六边形核心筒和部分剪力墙。如图2所示。

超高层项目塔式起重机的总体规划需综合考虑以下方面。

1) 建筑结构 (1) 施工总平面布置; (2) 建筑结构 (包括核心筒) 的变化; (3) 尽量减小由于塔式起重机对结构施工造成的不良影响。

2) 吊装设备 (1) 设备的性能指标, 包括其起重性能、工作半径、高度等, 确保各项参数均能满足要求; (2) 塔式起重机安拆的可行性及安全; (3) 塔式起重机附着满足要求。

3) 钢构件分布塔式起重机的选型满足深化后的钢构件分节质量及吊次要求。

4) 工期要求减少塔式起重机高空移位次数, 减少吊装次数。

5) 其他综合考虑各专业的垂直运输量。

结构施工阶段, 通过对构件截面形式进行分析, 影响塔式起重机选型及吊重能力的主要钢构件是外框柱SC1, SC2及钢板剪力墙等大型构件。如表1所示。

由表1可见, 331m以下的SC1巨型柱构件分节可达89.28t, 331m以上的SC1巨型柱构件分节可达41.52t。根据类似超高层项目施工经验和塔式起重机设备性能参数, 选用双绳起重量100t、单绳起重量50t的法福克M1280D动臂塔式起重机 (中昇ZSL2700) , 可满足生产需求。M1280D塔式起重机参数如下:安装臂长55m, 最小工作半径R_min=6m, 最大工作半径R_max=52.5m;安装高度60m, 单绳拉力500k N;最大起重量100t, 最高提升速度110m/min;回转速度0.75r/min, 标准节尺寸3.6m×3.6m×4m。

2.2.1 构件吊次统计 (见表2)

2.2.2 吊装时间估算 (见表3)

1) 地下室B5~B1, 构件数量较少, 质量较大, 但施工工期较长 (230d) , 钢结构安装可根据土建施工进度合理安排, 可满足进度要求。

2) 地上部分L1~L87, 采用3台塔式起重机 (其中1台ZSL2700塔式起重机, 性能基本等同于M1280D塔式起重机) 进行施工, F88~F120采用2台M1280D塔式起重机进行施工, 钢结构吊装施工实行两班工作制。经计算, 钢结构吊装采用M1280D塔式起重机所需工期为737d<869d (按照施工进度计划要求的施工时间) , 可满足要求。

综合以上构件吊重分析和构件吊次分析, 武汉绿地中心项目结构施工高峰期采用3台动臂塔式起重机 (其中2台M1280D塔式起重机, 1台ZSL2700塔式起重机) 可满足施工吊装需求。

超高层项目大型塔式起重机的布置需综合考虑平面堆场、结构形式、附着方式等各方面因素。

根据总平面布置, 结合前文分析可知, 布置3台M1280D级大型塔式起重机即可满足项目生产需求。项目核心筒结构形式为Y字形, 可将Y字形的3个分支分为3段, 每段布置1台大型塔式起重机, 并确保3台塔式起重机可以整体覆盖塔楼平面范围, 如图3所示。根据核心筒结构形式, 采用内爬式动臂塔式起重机。

核心筒结构施工至L67层, 结构第1次内缩, 塔式起重机附着的外侧墙体收掉, 此时塔式起重机附着形式变为外挂式, 平面位置不变。

外挂支撑梁施工与内爬支撑梁类似, 提前在相应标高墙体内预埋钢制埋件, 依次焊接2道外挂支撑系统及2次自爬升后, 完成从内爬到外挂的过渡, 如图4所示。

核心筒结构施工至L88层, 结构第2次内缩 (外筒收掉) , 将3台动臂塔式起重机移位外挂于内筒中。同时, 根据该阶段的吊重、吊次及吊装范围分析, 更换塔式起重机型号 (将其中1台M1280D更换为ZSL750) , 如图5所示。

混凝土结构封顶后, 利用ZSL750塔式起重机将M1280D和ZSL2700拆除, 安装1台ZSL380塔式起重机, 共同进行顶部钢结构双塔冠安装, 完成后用ZSL380拆卸ZSL750, 使用3台屋面起重机ZSL200, ZSL60, 按照以小拆大的顺序分级拆卸, 最后人工拆除ZSL60屋面起重机。

随着城市超高层建筑的增多, 越来越多的核心筒采用异形结构, 此类结构对垂直运输设备尤其是大型塔式起重机的布置要求越来越高。在塔式起重机部署规划时, 首先需根据设计情况统计需吊装构件的吊重、吊次, 以确定所选用设备型号及数量;其次需分析结构形式及平面布置, 以确定所选的设备布置位置, 做到吊装范围全覆盖;最后则是根据结构变化、吊运需求变化等情况, 相应地调整设备型号及平面布置, 尽可能地做到资源的最优配置。