机场塔台工程中塔机附着施工技术

李一鸣/LI Yi-ming

（上海建工五建集团有限公司，上海 200120）

1 项目概况

由我公司承建的海口美兰国际机场新塔台工程（图1），位于美兰机场一号航站楼东北侧，工程包括塔台、航管楼、变电站及柴油机房，总建筑面积1.7 万m2。其中塔台为地上22 层，地下1 层，建筑高108.5m，总建筑面积4782m2，总造价2.28 亿元，塔台下部为结构筒体，上部为功能层，含塔台指挥管制室、塔台管制设备夹层机房、机坪指挥中心、设备机房、塔台休息及值班室、气象观测室等功能用房。

图1 海口美兰国际机场新塔台工程效果图

2 研究背景

机场塔台通常是一个机场内最高的建筑物，属于高耸建筑体。塔台一般为圆形外筒-钢筋混凝土核心筒内筒结构。针对机场塔台工程中钢结构吊装和超百米高的建筑施工特点，塔机作为施工现场材料垂直和水平运输的主要运输机械，是机场塔台工程中一种必不可少的机械设备，同时为满足塔台工程的吊装高度，塔机必须升至相应的高度，此时为保证塔机工作的整体刚性和稳定性，塔身需设置多道附着装置。

本项目塔机安装存在的重要难点是塔机布置及附着，主要由于以下两方面原因。

1）为保证钢结构与主体结构施工，塔机需设置在结构外侧，附着点需预埋在结构外筒，但因塔台外筒为圆形变径结构，附着支座点位置选点难，附着点预埋件钢板和支座钢板尺寸为不规则的圆弧形将造成加工和控制较难，预埋件预埋的位置及工艺控制较难，且塔台结构主体上缺少现成的固定支撑点，需设计合理且安全可靠的固定支撑框架保证附着支座的安装，同时每道附着杆长短不一需根据实际长度定制，又增加了工艺难控制和现场的不确定因素。

2）最上一道附着至塔机顶部吊钩约40m，钢结构施工与核心筒施工最多差2 层，相互制约。

本文将重点阐述如何合理可靠、安全有效地解决塔机附着在机场塔台工程的施工技术。

3 塔机选型及定位

3.1 塔机选型

经对施工现场的实地勘察，选用STC7528-20T 塔机配合塔台主体结构施工，其主要技术性能如表1 所示。

表1 STC7528-20T塔机主要技术性能

3.2 塔机定位

塔机平面布置图如图2 所示，立面布置图如图3 所示。图4 为塔机施工现场图。

图2 塔机平面布置图

图3 塔机立面布置图

图4 塔机现场施工图

4 附着装置的设计

塔机附着装置的作用就是在塔身的适当位置与建筑物锚固，改变支撑条件，从而提高塔身稳定性和增加塔身的整体刚性。依据《塔式起重机附着安全技术规程》（T/CCMA 0097-2020）与塔机厂家《STC7528-20T 塔式起重机使用说明书》，塔机选用3 道附着；附着型式为单侧四杆式附着的刚性附着装置；其中2 个附着支座与塔台主体结构的连接型式采用预埋式，此预埋件为单拉杆式；另2 个附着支座与主体结构的连接型式采用间接式，附着支座通过特制的钢结构（设计挑梁与塔台外圆结构上预埋的钢板焊接，形成一个钢桁梁框架结构）连接到塔台主体结构上，从而满足塔机附着支座点位置选点难或者塔身距离建筑物较远时的附着安装（注：附墙杆为塔机厂家提供，其计算和复核本文不详细介绍）。

具体方案为：选 择2根约5.6m 的400×400×20×20mm 的H 型钢，一侧与塔台外圆结构上预埋的钢板焊接另一侧悬空形成悬臂梁，其中2 根H 型钢必须形成一个平面且与塔机升降节方向平行。选择19×10mm 的无缝钢管作为挑梁的支撑杆，一侧与塔台外圆结构上预埋的钢板焊接另一侧与挑梁焊接，撑杆与挑梁形成一个钢桁梁框架结构，构成一个三角形附墙拉结，大大增加了其整体刚性和稳定性，为附着支座焊接在挑梁悬臂处提供了较好的可靠性和安全性。图5 为塔机附着布置图。

图5 塔机附着布置图

4.1 挑梁设计及计算

挑梁选用400×400×20×20mm 的H 型钢，材质Q235B，长度5.6m，计算长度取5.6m。截面面积A=23200mm2，ix=168.1mm，λ=l/i=33.3，查表得φ=0.925，查塔机说明书得FX=±395kN，FY=±615kN。

其中，T 为腹板厚度，T=20mm；L 为耳板下边长度即载荷分布长度，L=360mm。

根据以上计算结果，可知挑梁满足要求。

4.2 撑杆设计及计算

撑杆选用219×10mm 的无缝钢管，其截面积A=6566mm2，截面回转半径i=74mm，长度4.33m，λ=l/i=58.5，查表得φ=0.818。

撑杆受力N1=Fr/sinα=673kN，其中，α 为撑杆夹角，见图5 塔机附着布置图。

其中，σS为耳板的屈服强度235MPa，材料Q235，其中，由以上计算结果可知撑杆满足要求。

4.3 预埋件设计及计算

塔机附着预埋件图如图6 所示。

图6 塔机附着预埋件图

锚筋层数影响系数ar=0.85，锚筋许用强度fy=300MPa，C30 混凝土轴心抗压强度设计值fc=14.3MPa。

av=（4.0-0.08d）（fc/fy）1/2=0.52，其中，d 为锚筋直径20mm；ab=0.6＋0.25t/d=0.85，t 为锚板厚度20mm。

埋件锚筋总面积[As]=πR2n=9420mm2，R 为锚筋半径10mm，n 为锚筋数量30。

选受力最危险的埋件作为计算对象。

水平力V=N1sinθ=565kN，θ 为附墙杆夹角，见图5 塔机附着布置图。

法向力N=N1cosθ=367kN。

抗拉所需面积

由计算结果可知，取较大值6060mm2＜[As]=9420mm2。

锚筋长500mm=25d。

根据以上计算结果，可知预埋件满足要求。

4.4 耳板设计及计算

塔机附着耳板图如图7 所示。

图7 塔机附着耳板图

4.4.1 耳板计算

其中，t 为耳板厚度20mm，L 为耳板最小截面长度200mm，D 为销轴孔直径62mm，n 为耳板数量2，σS为耳板的屈服强度235MPa，材料Q235。

4.4.2 耳板焊缝计算

耳板与铁板焊缝高度取12mm，节点处焊缝总长度不小于1000mm，实际满焊。

其中，σ 为焊缝强度160MPa，h 为焊缝高度12mm，L 为焊缝总长度1000mm，n 为安全系数0.7。

根据以上计算结果，可知耳板强度及耳板焊缝满足要求。

5 附着装置的安装

1）安装前的检查 每道附着安装前，应对塔机各机构进行全面检查，确认无误后再行操作。

2）安装附着框 将附着框各片分别起升到附着框的安装高度塔身所需附着点处，用10#铁丝固定牢固，先将整个附着框调平，再将各片附着环梁框与塔身连接紧固。

3）安装附着支座 将附着支座与主体结构上的预埋钢板焊接。

4）安装附墙杆 用塔机或其他起重设备将耳座和各附墙杆依次吊至安装平台上，先将附墙杆靠近附着框一侧的销轴安装完毕，另一端用手动葫芦拉住固定在连接孔附近，准备另一侧的销轴安装。

5）调整塔身垂直度 吊起一节标准节至顶升时配平位置。通过经纬仪从2 个方向观察塔机垂直度是否满足要求，最后一道附着以下塔身垂直度不能超过2/1000，附着以上塔身垂直度不能超过4/1000，垂直度的调整可通过调整四根附墙杆的长度及顶块而获得。

6）附墙杆封口 待塔机垂直度达到要求后，根据现场实际尺寸对靠近耳座一侧附墙杆进行封口。安装时必须先安装内侧附墙杆，后安装外侧附墙杆。

7）顶升加节 待附着装置安装完毕后，应对其进行全面检查，确认符合要求后方可进行顶升加节作业。

6 附着施工控制要点

1）附着架4 根附墙杆应保持在同一水平面内，环梁应安装应避开塔身标准节爬爪。

2）预埋件需在支设模板前埋设在主体结构里，保证混凝土的强度达到80%及以上才能安装，混凝土的强度达到100%合格后才能使用。

3）附着装置的拆卸与安装程序相反，即后装的先拆，先装的后拆。

7 结语

将设计的挑梁与塔台外圆结构上预埋的钢板焊接，形成一个钢桁梁框架结构来作为塔机附着支座的固定支撑点的施工技术，有效地解决了塔机附着难的问题，提高了塔机的整体性和稳定性，有利于文明施工。

通过本工程塔机附着在机场塔台建设的应用研究及现场实际使用，该施工技术措施安全有效，成功解决了附着装置锚固难的问题，有效的验证了塔机的安全性、实用性和经济性，具有较好的经济效益和社会效益。同时为以后类似机场塔台施工，塔机位置选址，塔机附着的设计与安装，提供了重要的施工实践依据，为施工设备选择及实施也有很好的指导和借鉴作用。