青羊万达广场工程 (见图1) 位于四川省成都市青羊区, 成温路 (日月大道) 以北、武青北路以西之间的地块。本项目规划用地面积约73 800m², 总建筑面积为37.55万m², 是由4栋公寓、1栋乙级写字楼、3层万达百货、4层室内步行街以及周边3层商铺组成的城市综合体, 其中地上28.05万m², 地下9.5万m², 建筑±0.000为绝对标高516.500m。设2层地下室, 最高建筑高74.45m, 是集商业、办公、商务公寓等功能为一体, 由多栋高层塔楼建筑和裙楼建筑组成的特大综合型商业建筑群体。项目周围地势环境开阔平坦, 交通便利, 用地红线范围内施工用地充裕。

塔式起重机 (以下简称塔机) 选型的主要参数指塔机的起重量、臂长、工作幅度及起升高度等。塔机的臂长和工作幅度必须满足施工现场的材料吊运要求, 塔机的起升高度不应小于建筑物的总高度, 并且相对于建筑总高有8~10m的提高幅度。塔机的起重量指塔机的索具、吊具与起重吊物的质量和。为了安全起见, 塔机的起重矩一般应在其额定起重力矩的75%以下。

根据项目施工范围及施工道路情况, 达到施工现场全覆盖, 由于塔机的型号决定臂长, 在进行塔机布置时应防止产生覆盖盲区, 尤其是主楼、裙楼同时存在时由于施工中主楼使用塔机的次数多, 因此, 高层建筑的主体结构部分必须有塔臂覆盖, 裙楼则尽量覆盖, 对于建筑物周边及角落附近塔机难以达到的地区, 可以采用汽车式起重机解决, 而非加大塔机的型号。综合考虑施工、进度、成本等因素, 选用5台60m臂 (1, 2, 3, 4, 7号) 及2台70m臂 (5, 6号) 塔机 (见图2) 。

本工程由4栋公寓、1栋乙级写字楼及大商业组成, 每栋塔楼布置1台塔机, 大商业布置2台塔机。塔楼塔机安装高度为98m, 设置3道附着。大商业建筑高度为32m, 安装高度为50m, 无须附着。

塔机吊运材料主要为模板、钢筋、型钢构件、辅材等, 吊运机具主要为布料机、布料杆。

塔楼最远吊运距离为50m, 布料机重2t, 所选塔机在50m工况时的吊重性能为2.2t, 满足吊装要求。塔机QTZ6012起重性能如图3所示。最远吊重位置如图4所示。

大商业方面最远吊运距离为70m, 最大吊重构件为重4t的采光顶型钢梁, 所选塔机在65m工况时的吊重性能为5.71t, 满足吊装要求, 如图5所示。

综合上述筛选因素, 塔楼选用5台QTZ6012塔机, 大商业选用2台QTZ7032塔机。

根据项目实际情况, 塔机定位布置需达到施工区域全覆盖、无死角。材料堆场区域尽量全覆盖, 减少材料在非覆盖区域的转运次数, 节省塔机吊次及吊运时间, 从而达到节省工期、能耗的作用。

施工现场北侧红线外侧有高6m的10k V输电线, 距离红线1m。输电线距塔机水平距离4m, 垂直距离28.2m。需对塔机的位置及输电线位置慎重分析, 考虑塔机大臂及塔身能触及的最小安全距离, 本项目塔机与输电线位置满足要求 (见表2) 。

在群体建筑施工中有时需综合考虑群塔布置方案, 以保证各塔机同时作业时, 相互间不受到阻碍 (如刮碰) , 塔机回转范围与相邻建筑不能冲突, 以保证作业安全。这些问题应该在选择塔机方案时予以注意。通常需要注意的要点如下。

1) 确定群体建筑物的各单体平面定位尺寸、群体建筑间平面定位尺寸无误。

2) 准确了解各单体建筑高度。

3) 通过各单体平面尺寸初步确定塔机的回转半径, 以决定吊臂长度;初步选定塔机位置。

4) 根据群体建筑间平面定位尺寸, 判断塔机回转范围与相邻建筑是否冲突 (应考虑相邻建筑架子宽度、安全间隙) , 如有刮碰可能, 应调整吊臂长度或塔机位置。再复核调整塔机回转范围后的吊装死角及是否影响施工程度。

5) 一个单体建筑塔机位置确定后, 根据第3条初步选定塔机位置。根据前述办法确定塔机回转范围与相邻建筑是否冲突, 并进行调整。同时根据以上原则复核判断相邻塔机间是否有相互刮碰的可能。如有, 应综合考虑塔机位置调整或塔机吊臂长度调整。

6) 以上步骤可初步选定塔机位置。

7) 塔机间、塔机与建筑间的避让处理原则: (1) 当塔机回转范围与相邻建筑冲突, 又不能改变吊臂长度时, 应根据相邻塔机位置限定塔机的回转方向及覆盖区域, 当限定塔机的回转方向与相邻塔机回转方向及覆盖区域又重叠时, 应复核判断相邻塔机间是否有相互刮碰的可能, 如有, 应调整塔机高度 (但这样可能高于塔机独立高度, 需增加附着等措施, 导致安装费用增加) , 即一高一低; (2) 高低塔机布置时, 塔机安装标高差 (不是高度差) 应保持≥2节或7.5m。以上前提必须对所选用的起重机型号、全性能参数等有充分详实的了解, 因为同类型号起重机厂家不同, 吊臂长度调整尺寸等也不一样。

现场塔机布置涉及群塔作业, 考虑最小安全距离为大臂与塔身水平距离≥2m, 大臂与大臂竖直距离≥2m (见图6) 。

本工程以2, 6号塔机为参照, 进行群塔防碰撞安装分析。

1) 与2号塔机相互干涉的塔机有1, 3, 4号塔机, 2, 1, 3, 4号塔机安装高度分别为72.58, 78.8, 90, 90m。根据塔机基础标高分析, 2号塔机比1号塔机低4.03m, 2号塔机比3号塔机低14.65m, 2号塔机比4号塔机低10.08m。

2) 与6号塔机相互干涉的塔机有3, 4, 5, 7号塔机, 6, 3, 4, 5, 7号塔机安装高度分别为72.58, 90, 90, 79.4, 73.6m, 根据塔机基础标高分析, 6号比3号塔机低14.65m, 6号比4号塔机低10.08m, 6号比5号塔机低4.07m, 6号比7号塔机高5.79m。

3) 率先进行3, 4号塔机提升 (提升后, 确保4号低于3号塔机) , 然后进行1, 5号塔机提升 (提升后, 确保1号低于3号塔机, 5号低于3号塔机) , 然后进行2, 6号塔机提升 (提升后, 确保2号低于1号塔机, 6号低于5号塔机) , 最后进行7号塔机提升 (提升后, 确保7号低于6号塔机) (见图2) 。

塔机定位位置通常分为在建筑物内、外2种情况。在建筑物外塔机基础采用天然地基或者桩基, 在建筑物内塔机位于基础底板上。通常塔机基础地基要求25t/m², 否则采用桩基。如果建筑物外基础薄弱, 或者场地条件限制无法打桩, 塔机往往被迫移位。塔机在建筑物内, 还要考虑是否和底板等结构冲突。对于塔楼周边是裙楼结构, 塔机往往定位于基础筏板上, 而上部结构需要相应进行结构预留, 待结构封顶后, 再做封堵处理。塔机基础地基承载力满足要求, 无软土、采空等地质情况。

现场塔机设置在基坑内, 注意塔机基础需避开电梯基坑、集水坑、排水沟、异形结构降板、后浇带等部位。

塔机设置在基坑外, 如周围有边坡, 边坡稳定性应满足要求。塔机布置位置应避开室外重要工序等正常施工。

塔楼设置塔机应注意塔机位置与建筑物立面的相对关系, 主要检查塔机是否和周边建筑物立面干涉, 特别是建筑物凸出部位, 如阳台、屋面造型、空间造型等, 尽可能避开冲突。如凸出部分仅限于局部楼层, 可以考虑结构预留。

塔机穿结构设置, 应避开重要机房、楼梯、电梯、主要通道、施工重点部位及复杂结构等。

塔机附着需考虑附着距离及附着点的结构是否可靠, 一般附着点是框架柱、剪力墙、框架梁。按照各类塔机说明书, 常见的标准附着一般在3~4m。对于特殊情况, 超远距离附着需重新设计、定制加工。要求附着杆件与建筑物平面夹角≥45°且≤60°。塔机与建筑物水平距离为3~4m (见图7) 。

用汽车式起重机拆除塔机时, 建筑物已经建成, 位置不合理将影响塔机拆除, 所以对于塔机安装位置确定尤为重要。如果塔机布置不合理, 与已有建筑冲突, 将增加拆除难度。塔机在定位时须考虑后期拆除的难易程度及成本。布置位置对塔机降节无影响, 尽可能降到最低。前期定位应考虑到主体结构完成后, 塔机有一个合理的拆除空间和便捷的运输通道, 方便汽车式起重机对塔机进行解体及零部件转运。

当有2种以上塔机布置方案满足现场施工进度要求时, 就要从经济效益方面进行对比筛选, 选出最优方案。

经济效益方面要从塔机的基础费用、进出场费、租赁费、租赁时间、人工费、附着费、埋件费几方面列表分析。如本工程方案1为塔楼选用5台QTZ6012塔机, 大商业选用2台QTZ7032塔机。方案2为塔楼选用5台QTZ6012塔机, 大商业选用4台QTZ7032塔机。通过经济效益对比分析, 方案1更经济合理。

本文主要探讨了大型城市综合体的塔机型号选择与布置。由于大型城市综合体建筑体量大, 塔机选型必须满足施工需要, 要与建筑规模相适应, 达到全覆盖, 满足构件吊装要求。塔机平面定位布置应综合考虑各种情况, 如塔机布置的安全性、尽可能提高塔机的利用率及满足塔机覆盖面及施工要求。