塔式起重机在装配整体式框架-现浇核心筒结构施工中的应用

唐 翔 石梦琪 曾德龙 侯亮亮 朱晶晶

中建一局集团第一建筑有限公司 上海 201103

1 工程概况

中国电子第二总部（华大半导体）科研楼位于上海市浦东新区张江中区。其中1#楼共11层，高48.25 m，单体预制率39.16%；2#楼共12层，高48.45 m，单体预制率约42%。2栋主楼均为装配整体式框架-现浇核心筒结构。1#楼共有预制楼板870块，单块板平均质量2.5 t，预制柱208根，单根柱平均质量7～9 t，预制梁491根，单根梁平均质量6～8 t。2#楼共有预制楼板1 050块，预制柱232根，预制梁559根，各构件平均质量均与1#楼相同。3#楼共2层，建筑高度10.5 m，为现浇框架结构。

2 塔式起重机选型

对于装配式混凝建筑施工，垂直运输设备塔式起重机的选型是一项至关重要的工作。合理的塔式起重机选型可有效保证预制构件施工安装效率。因此，在塔机选型过程中，应结合工程项目实际情况、作业半径、最大预制构件质量、经济性等进行综合考虑，从而实现塔式起重机的最优选择。

本工程2栋主楼地上3层采用预制柱、叠合梁、叠合板，其中梁、柱平均质量均在6～9 t之间，最大质量的构件达到9.25 t。因此，塔吊选型与布置必须满足以下条件：

1）塔式起重机选型满足起吊项目最大预制构件的需求。

2）塔式起重机选型满足平面布置的需求。

3）塔式起重机选型满足机电设备吊装等其他专业施工安装的需求。

下面以1#楼为例，对构件进行简要统计分析：

1）1#楼预制柱平均质量为7～9 t，最大质量构件在3～6层达到9.25 t，处于⑦、⑧、13、14轴，⑨、⑩、11、12轴预制柱平均质量为7～8 t。

2）最大质量的预制主梁分布在A 、D 、⑦、14轴，质量在8～9 t，最大质量达到9.15 t。次梁平均质量在6 t。

3）叠合板平均质量在2.2 t。

综上所述，本工程塔吊选型如表1所示。

表1 塔吊选型

3 塔式起重机的布置

塔式起重机的布置应根据施工现场环境和经济条件综合确定，一般情况下，装配式建筑施工现场塔吊的布置应遵循如下基本原则：满足自身爬升附着的需要；吊装覆盖应能满足最大质量预制构件及各类建筑材料的吊装需求；避免存在吊装盲区；综合考虑塔吊拆除过程[1-4]。

本工程由2个塔楼与1个裙房构成，施工过程中不仅要确保塔吊可以满足预制构件的吊装，还需要保证裙房的施工范围不出现盲区。同时，若每个塔楼仅布置1台塔吊，则在裙房结构完成后，构件吊装阶段会出现劳务窝工现象。

综上所述，本项目每栋塔楼均配置了2台塔吊，裙房整体都在塔吊起吊范围内，在保证了塔楼施工的同时可以进行裙房施工（图1）。同时每栋塔楼的2台塔吊覆盖面正好将塔楼分为2个流水段，其中一台塔吊进行左侧流水段构件吊装，另一台塔吊可以进行右侧的模板支撑搭设和叠合楼板钢筋绑扎施工，避免了后期窝工。

图1 现场平面布置

场内道路也布置为环形道路，堆场设置在路边，且2台塔吊同时覆盖。这样既避免了大量构件在进场时堵车的状况，也避免了单塔吊出现无法卸车的情况。

4 塔吊附墙形式的对比与方案选定

4.1 塔吊附墙形式的对比

第1种塔吊附墙形式为附着于结构柱。

第2种塔吊附墙形式为附着于框架梁侧，是基于第1种的优化，优点在于避免了拉结于结构柱，但是本项目塔楼最外侧有悬挑结构，这种附墙形式需在悬挑次梁上留置施工缝，对悬挑结构有一定影响。同时后期需要花费更多的人工与时间对此处施工缝进行修补。

第3种塔吊附墙形式为附着于框架梁顶，是基于第2种的优化，优点在于既避免了拉结于结构柱，同时又避免了在悬挑结构处留置施工缝的问题。唯一需要注意的是需与塔吊单位进行良好的沟通，在混凝土浇筑前安放埋件。

4.2 塔吊附墙形式的方案选定

装配式结构中塔吊附墙形式的选择与灌浆形式密不可分，可以说灌浆形式决定了塔吊附墙形式。

4.2.1 灌浆形式的选择

现阶段灌浆分为当层灌浆和隔层灌浆2种形式。

当层灌浆即在预制柱吊装完成后马上进行灌浆，此种方式的优点在于柱子与下部结构连接较为可靠，可承载一定的上部载荷；缺点在于灌浆施工本身将作为关键节点成为影响工期的主要因素之一，同时在施工过程中产生立体交叉作业，有一定的安全隐患。隔层施工即在排架拆除前对柱体进行灌浆施工（图2），此种方式的优点在于灌浆施工本身虽作为关键施工步骤但可以穿插于结构施工中，作为二级节点甚至三级节点，不影响整体工期，且不存在立体交叉施工；缺点在于，在灌浆前，柱与下部结构的连接仅靠钢筋与垫块，需要排架辅助进行承重。本项目在与设计院沟通后，最终选择隔层灌浆进行现场灌浆施工。

图2 隔层灌浆示意

4.2.2 塔吊附墙形式的选择

基于隔层灌浆的灌浆形式对塔吊3种附墙形式进行对比。第1种最原始的附墙形式，在进行塔吊附墙时，现场预制柱并未进行灌浆施工或灌浆强度并未达到强度，塔吊附着于未灌浆的结构柱会出现很大的安全隐患；第2种附墙形式会对悬挑结构造成一定影响，故最终选择第3种附墙形式。第3种附墙形式受力由整个核心筒楼板系统承担，预制柱与排架仅承受极小的部分力，避免了第1种附墙形式的安全隐患及第2种附墙形式对悬挑结构的影响，为隔层灌浆施工的最优塔吊附墙方案。

5 结语

在装配式混凝土结构预制构件吊装过程中，塔式起重机发挥着重要作用，其构件主要的吊装、安装、校正均依靠塔式起重机完成。因此，塔式起重机的选型、布置及附着锚固形式的选择直接影响着整个项目的施工部署和施工进度。为保证塔式起重机高效、有序地进行装配式建筑施工，施工前需对整个项目的预制构件数量、质量、位置以及需要的吊装时间进行分析并制订详细的塔吊施工方案。