OF/23B塔式起重机高空解体方法

刘庆红 中铁二十三局集团第二工程有限公司

OF/23B塔式起重机高空解体方法

刘庆红 中铁二十三局集团第二工程有限公司

论述北京第五勘察设计院8号住宅楼工程施工选用OF/23B型固定式塔式起重机高空解体拆除的方法。

塔式起重机；屋面吊；高空解体

北京第五勘察设计院8号住宅楼工程是我公司二十一世纪初以来，建设规模较大的一座高层建筑工程，建设面积11000m2，建设高度57m，共计19层。工程施工中选用OF/23B型固定式自升塔式起重机，承担垂直运输和设备吊装工作。该塔机起重臂长度50m，塔身总高度78m，中间放置两道附着架。

图1 塔机位置图

一、拆除方案的确定

OF/23B塔机高空解体拆除，在我们公司还是第一次，专业技术不熟悉，缺乏实践经验，为了短时间安全拆除塔机，保证下一步工序（门卫室）按期施工，我们进行了全面的技术论证并结合塔机现状和施工条件，设计了屋面吊安装在屋面上，利用其活动吊臂和自身辅助功能，在高空解体OF/23B塔机。

其拆除程序为：

利用屋面吊拆除塔机第五、六节起重臂→拆除第一、二、三、四平衡重块→拆除第三、四节起重臂→拆除第五平衡重块→拆除第一、二节起重臂→拆除卷扬机、配电箱→拆除平衡臂→拆除塔身标准节→拆除塔帽→拆除回转机构→拆除套架→拆除基础节。

这种拆除方案，尽管高空作业量多些，但吊装机械轻便灵活，平稳可靠，塔身自降重量减轻，劳动强度降低，加上工人技术熟练，劳动效率提高，可以大大缩短工期，工程费仅用6万余元。

二、屋面吊设计构造简介

用于塔机拆除的屋面吊是自制的起重设备，其构造为在型钢基座上安装钢管人字拔杆，钢格构吊臂，回转装置和双筒卷扬机，通过8条缆风绳锁锚固在屋面上。整台机械的零部件均用螺栓或销轴连接，拆装非常方便。见图2。

图2 屋面吊构造图

屋面吊的工作原理：人字拔杆及活动吊臂为主要承重结构，卷扬机的两个卷筒分别通过滑轮组吊物或变幅，立式卷扬机由交叉的钢丝绳带动转盘促使吊臂回转。经风绳固定在屋面结构上，保持机械的平衡。

屋面吊的机械性能：起重高度随建筑物高度决定。回转半径3～8m，最大起重量10t。

三、屋面结构承载力核算

（一）OF/23B塔式起重机主要部件重量

从塔机说明书中查得：

?

（二）屋面吊支座反力计算

屋面吊人字拔杆高度H=6.0m，两根为φ168×10厚壁钢管，立轴为φ130×16特厚钢管，两根斜支撑为φ120×10厚壁钢管，活动吊臂为钢格构架，长度L=16.0m，工作幅度Q=60°，机座平面尺寸为4.0×3.0m，前边梁为两根20#槽钢，其他三个边梁及中撑为12#槽钢，两台卷扬机及配电箱也安装在机座上，缆风绳8根φ 22钢丝绳，与地面夹角α=30，变幅绳φ 15.5.钢丝绳穿4-5滑轮组，起重绳φ15.5钢丝绳穿4-5滑轮组。

图3 屋面吊设计图

1、屋面吊几何尺寸计算

吊架及卷扬机重G2=2.5t

3、起重绳拉力计算

图4 滑轮组

4、作用在吊臂下端的轴向压力N

(1)变幅滑轮组对吊架的压力N3

变幅绕出绳的拉力与起重绕出绳拉力不同时考虑。

（3）吊架自重产生的压力N5

当屋面吊起重作业时，重心前移，考虑最不利的情况下整个吊架的压力都传给前面的两个支座。故

6、作用在吊架前支座上的垂直压力

7、分配在吊架前支座每个支点上的压力

（三）XL6-18屋面梁承载力计算

利用屋面吊拆除OF/23B塔机的塔帽、回转、套架等大部件时，屋面吊两个前支座，安置在KJ19和XL6-18屋面梁上，距女儿墙1.5m。XL6-18梁的断面小于KJ19梁，可以只核算XL6-18梁的承载能力。

1、荷载计算

（1）屋面荷载：

水泥砂浆找平层1900×0.06=114.0Kg/m2

水泥珍珠岩保温层250×0.15=37.5Kg/m2

炉渣找坡层800×0.15=120.0 Kg/m2

卷材防水层 0.5 Kg/m2

施工荷载 100.0 Kg/m2

计 372.0 Kg/m2

（2）结构自重：

楼板自重 2500 ×0.1=250.0 Kg/m2

楼板抹灰层 1600×0.02=32.0 Kg/m2

梁自重2500×0.25×0.4=250.0 Kg/m2

梁抹灰层1600×0.8×0.02=25.6 Kg/m2

（3）化为线荷载

（4）屋面吊支座反力化为线荷载

屋面吊安装时，在支座下面沿梁长度方向铺设1根枕木，将上部传来的集中载荷载转化为均匀载荷加到XL6-18屋面梁的半跨上。

2、弯矩计算

（1）原设计荷载产生的弯矩

（2）吊架支座荷载产生的弯矩

（3）最大弯矩叠加（近似）

3、XL6-18梁承载能力核算

已知梁截面尺寸，宽度b=25cm，高度h=50cm，楼板厚度hf′=10cm，钢筋混凝土等级C35，钢筋Ⅱ级，实配4-φ18，作用在梁上的最大弯矩

查表：C35钢筋混凝土计算强度fcm=190 Kg/cm2

Ⅱ级钢计算强度 fy=3100 Kg/cm2

计算：梁的有效高度：h0=h-as=50-3.5=46.5cm

受力钢筋面积：As=2.545×4=10.18 cm2

翼缘计算宽度：按翼缘高度考虑

（2）核算配筋面积

受力面计算高度：

四、结构安全保证措施

1、屋面基层结构 轴钢筋混凝土梁间距为3600mm，其中KJ19截面为300×650，XL6-18 截面为250×500，板厚为100，而屋面吊机座两个前支点间距为4000mm，因此屋面吊安装时，两个前支点必须分别支撑在KJ19和XL6-18梁上，并距轴女儿墙1.5m。

图5 屋面吊安装图

2、相比之下，XL6-18梁截面较小，承载力较低，屋面吊底脚传来的集中荷载，必须变换为均布荷载作用在该梁上，为此屋面吊安装时，应按梁跨度方向，并排铺设两根枕木，枕木底面满铺砂浆，使之与楼板密贴。

3、经过核算XL6-18梁承载力安全储备只有1.07，为确保安全起见，拟将XL6-18梁上的荷载传给下层楼板梁一部分，故在屋面XL6-18梁底面下，居跨中弯矩最大处及两侧，共加3根截面不小于120×120的木柱支撑。

4、当拆除塔机大部件时，应将重物直接落到地面上，不得在层面上存放，以免增加临时荷载。

5、屋面作业时，吊卸的重物，地面上应设人牵引，避免冲撞建筑物。

五、采用屋面吊拆除塔机方法

（一）第三、四、五、六节起重臂拆除

该塔机起重臂共有六节组成，第一～四节，每节长10m，第五、六节长5m，共分两次拆除，第一次拆除三～六节，第二次拆除一、二节。

1、将塔机起重臂回转到屋面上空，沿起重臂下弦杆两侧铺设通长人行通道及栏杆。

2、摘掉起重吊钩，起重钢丝绳收回卷扬机，将变幅跑车退到起重臂根部，牵引钢丝绳解开，收回卷扬机。

3、采用两副φ24钢丝绳套及两个15t手拉葫芦，前绳套绑扎在第三节起重臂头部，后绳套绑扎在塔帽顶端，拉紧，摘掉起重臂第二道拉杆。如图7。

图7 临时拉索设置

4、在拆除节的后一节起重臂的末端，用φ100的小圆木绑扎一个人字滑轮架，背后加设两根斜支撑，顶端悬挂双联滑轮。

5、用一根φ15.5钢丝绳套穿过双联滑轮，前绳头绑扎在拆卸节起重臂的前端，后绳头用5t吊链滑车固定在后节的始端，拉紧。

6、将主卷扬起重钢丝绳穿过双联滑轮，绳头绑扎在拆除节起重臂的始端，拉紧。

7、退出拆除节始端下弦杆的连接钢销，换上两根较细的销轴；退出上弦杆连接钢销；拆除人行通道及栏杆。

8、放松手拉葫芦，使拆除节起重臂慢慢下垂。

9、摘掉钢丝绳套，退出临时细销轴，起重钢丝绳受力。

10、回转起重臂前端出墙外，放松起重钢丝绳，起重臂节落地，收回钢丝绳。

拆除方法及过程见图8。

图8 起重臂拆除方法

以此类推，依次拆除各节起重臂，但在拆除第三节时，应先摘掉两根临时拉索绳。

（二）平衡重拆除

该机平衡垂系5块钢筋混凝土块，其中G14块，重3.1t，G21块，重3.7t，共分两次拆除，第一次拆除4块，第二次拆除1块。

1、将塔机平衡臂回转到屋面上方，屋面吊回转半径范围内。

2、回转屋面吊臂，使屋面吊起重吊钩对正欲拆除的平衡垂块。

3、平衡垂块穿绳套，挂钩。

4、开动屋面吊，使吊钩受力，退出配重块的悬挂钢销。

5、屋面吊继续起钩，将配重块提出配重架。

6、回转塔机平衡臂，离开屋面吊作业空间。

7、回转屋面吊臂，使配重块移出墙外。

8、屋面吊落钩将平衡垂块降落到地面。

（三）第一、二节起重臂拆除

第一、二两节起重臂连接在一起，利用屋面吊一次拆除。

1、拆除起重臂上两根临时拉索及手拉葫芦。

2、利用2根φ15.5钢丝绳套，绕过塔帽顶端的定滑轮，前绳头绑扎在起重臂拉杆的后端，后绳头挂上5t手拉葫芦，再用一根绳套挂在平衡臂后部的滑轮轴上，拉紧绳套。

3、利用屋面吊钩，穿双绳套，将起重臂吊起，使起重臂拉杆卸荷放松，退出拉杆连接销轴。

4、放松手拉葫芦，将两道拉杆放下，落在起重臂的托架上。

5、摘下钢丝绳套及手拉葫芦。

6、拆除起重臂根部的变幅限位器，退出起重臂连接销轴。

7、屋面吊起钩、转臂、落钩，将起重臂降至地面。

拆除方法见图9。

图9 拆除方法

（四）主卷扬拆除

主卷扬包括卷扬机及配电箱。

1、将塔机平衡臂回转到平行外墙面的位置，并在屋面吊回转半径范围内。

2、切断卷扬机电源，撤掉电源线，分离配电箱。

3、拆除作业平台的一侧护栏，退出主卷扬机固定钢销。

4、利用两根φ11.5钢丝绳套，穿挂在卷扬机底盘上，将屋面吊钩回转到卷扬机上方挂钩。

5、起钩、转臂，将卷扬机从平衡臂一侧拉索下吊起。

6、手摇塔机回转机构，将平衡臂移出屋面吊回转半径范围。

7、屋面吊变幅、落钩，将卷扬机降到地面。

(五)平衡臂拆除

1、手摇塔机回转机构平衡臂，回转到平行外墙面的位置。

2、将屋面吊钩回转到平衡臂上方。

3、用两根钢丝绳套，穿挂在平衡臂的是个吊耳上，挂钩。

4、屋面吊起钩受力，拆除平衡索及钢销，退出平衡臂连接钢销。

5、继续起吊、转臂、落钩，将平衡臂降落到地面。

将屋面吊旋转90°，面对塔身方向，安装在位置Ⅱ上，人字拔杆垂直轴，两个前支点分别支撑在KJ19及XL6-18梁上，支座应按计算要求铺垫，缆风绳倒换方向，屋面结构按要求支撑。屋面吊安装及结构支撑见附图，图5，图6。用于拆除塔身、塔帽、回转、套架、基础节。

（六）塔身标准节拆除

1、将屋面吊的吊钩悬挂固定绳套，回转到塔身套架外侧的悬臂架上方。

2、退出标准节上端的连接钢销和下端的连接钢销。

3、油压缸给油，套架起升。

4、将扁担梁推进套架，给标准节挂上吊环。

5、继续油压，标准节随回套架起升，使下端脱离连接板。

6、沿悬臂架推出扁担梁，使标准节移出套架。

7、屋面吊挂钩、转杆，使标准节随悬臂梁，从悬臂梁内抽出。

8、落钩将标准节降落到地面。

9、标准节摘钩后，将扁担梁吊起，送回悬臂架内。

10、扣紧油压装置上支撑架，拔开下支撑架，油压缸给油，活塞伸出，推动下支撑架下降，再扣紧油压装置下支撑架，拔开上支撑架。油压缸回油，活塞收回，带动套架降落。再经过一个往复，使套架降落到预定位置。扣紧上、下支撑架，拆除下一个标准节。如此循环，拆除全部标准节。

（七）塔帽拆除

1、先将驾驶室的安装连接螺栓解开，用屋面吊摘下，放到地面上。

2、退出塔帽底脚的连接销轴及锚栓，解开爬梯。

3、在塔帽顶端穿绳套、挂钩、起吊、转臂、落钩，将塔帽落到地面，拆除作业平台及栏杆。

（八）回转机构拆除

1、退出下面四脚的连接销轴。

2、穿双绳套四点起吊。

3、挂钩、起吊、转臂、落钩，将回转装置放到地面。

（九）套架拆除

1、拆除油泵、油管路及电线路。

2、拆除作业平台及其栏杆。

3、在套架顶端穿双绳套、挂钩、起吊，吊钩受力。

4、将油压装置上支撑拔开，起钩、套架提升一半。

5、检查油压装置上下支撑，并全部拔开，继续起钩提升，将套架从塔身基础节上端抽出。

6、转杆、落钩，将套架放到地面上。

7、倒钩将套架放倒，拆卸油压装置。

（十）基础节拆除

1、退出底脚连接销轴。

2、在基础节上端穿挂双绳套，挂钩、起吊、转臂、落钩，将基础节放到地面上。

3、倒钩将基础节放倒。

六、利用屋面吊拆除效果及前景展望

此次利用屋面吊高空拆除OF/23B塔式起重机解决了障碍情况下解体塔机的实际问题，屋面吊解体塔机科学合理，组织严密，配合协调，而且费用低，工程进展非常顺利。整个施工过程仅用9天，其中设备安装1.5天，设备拆除1.5天，纯拆除塔机时间6天，没有发生任何人身设备事故，建筑物各个部位保持完好无损，确保下一步工程提前开工，提高整体工程工作效率，具有障碍情况下空中解体塔机的推广价值。

[1] 机械设计手册第五版.化学工艺出版社

[2]OF/23B塔式起重机说明书

[3] 混凝土结构.武汉工业大学出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.089