基于悬索桥原理的内爬塔吊底部防护技术创新

□文/惠乐怡 周洪涛 李可柏 裴鸿斌 柯子平 宁传红

基于悬索桥原理的内爬塔吊底部防护技术创新

□文/惠乐怡 周洪涛 李可柏 裴鸿斌 柯子平 宁传红

针对天津周大福金融中心塔楼核心筒内1#内爬塔吊底部安全防护问题，借鉴悬索桥基本原理，设计了相应的可提升式大跨度防护平台，分别从平台的形式、提升吊点、提升方式、方面进行了设计。为解决提升时大跨度偏心受力问题，采取了多立柱型钢斜拉，优化了整体结构受力形式，防护平台安装完成后，使用效果良好。

悬索桥；内爬塔吊；防护

1　工程概况

天津周大福金融中心位于天津市经济技术开发区第一大街和新城西路交口处，工程总建筑面积39万m2，由4层地下室、5层裙楼和100层塔楼组成，建筑总高度530 m。塔楼结构体系为钢管混凝土框架+混凝土核心筒+带状桁架结构。

塔楼47层以下结构施工期间共布置4台动臂塔吊，其中3台为内爬式，分别为1#（ZSL750X）、2#（ZSL1700）、3#（ZSL3200）塔吊，均布置于核心筒内；1台为外挂式，为4#（ZSL750X）塔吊，附着在核心筒外墙上，见图1。

图1　47层以下塔吊平面布置

在内爬塔吊支撑梁安装及爬升过程中，存在垂直交叉作业，筒内易出现高空坠物，对筒内水平结构施工人员的生命安全造成很大威胁，为最大限度保护底部作业人员的安全，在塔吊底部设置了一种可提升式的防护平台。

2#、3#塔吊筒的净尺寸为5 800 mm×8 425 mm，塔吊位于筒内居中位置，而1#塔吊筒的净尺寸为5 775 mm×16 800 mm，与2#、3#塔吊筒相比，1#塔吊筒净尺寸较大。当防护平台跨度较大时，平台的强度及刚度是设计必须考虑的问题，同时为了便于安全提升，平台的自重不能设计过大，因此对于1#塔吊筒内大跨度防护平台结构形式优化设计尤为关键。

2　防护平台设计

2.1形式设计

为确保防护平台能有效拦截坠物，将其设计成硬质防护层+缓冲防护层的双重防护形式。硬质防护层为型钢框架上铺3 mm厚花纹钢板，根据内爬塔吊筒的大小，确定型钢框架的尺寸，主龙骨采用10#双槽钢，次龙骨采用10#槽钢，间距均≯1 500 mm。缓冲防护层是在硬质防护层上满铺木跳板+一层镀锌白铁皮，起到软防护的作用，能够防止细小杂物坠落。

为便于底部防护平台能顺利提升，保证筒内完全密封，整个型钢框架充分考虑到塔吊埋件突出墙体的影响，提前留出塔吊埋件空间，采取在临边墙体位置设置小翻板，塔吊埋件位置为大翻板的形式。翻板采用3 mm厚花纹钢板制作而成，通过合页与龙骨连接，可以灵活的开启，翻板边缘安装有胶皮，确保与墙体间完全贴合密封。平台提升时，将翻板翻起，提升完毕后将翻板盖好，见图2。

图2　防护平台平面

为防止防护平台提升过程中发生倾覆现象，在防护平台每个角部设置有抗倾覆装置。该装置由型钢焊接而成的三角支架及上下导向轮构成，导向轮与三角型钢支架采用刚性连接，当平台发生失稳时，可以通过导向轮来进行调节，避免整体倾覆，见图3。

图3　防护平台立面

2.2吊点设计

因为1#塔吊筒尺寸较大，提升吊点设计尤为关键，借鉴悬索桥的基本原理对其吊点进行优化。悬索桥结构主要包括主梁、主缆、吊杆、主塔4部分。主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小，当跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁内的压力。

借鉴上述原理，为确保1#塔吊底部防护平台能够安全提升，结合桥梁设计中悬索桥结构形式，在防护平台上设置多个立柱，对长跨方向龙骨用型钢（10#槽钢）进行斜拉，确保长跨度型钢受力均衡，吊点位于斜拉型钢立柱端，同时根据吊点位置调整增加槽钢立柱的位置，使整个防护平台受力更加合理化，见图4。

图4　防护平台吊点设计

利用midas软件，对该结构形式受力进行进一步分析，验算结果满足要求，见图5。

图5　防护平台受力分析

2.3提升与安装

防护平台若随塔吊一起爬升，危险性较大，为有效解决这一问题，采用高速电动葫芦来进行提升。将高速电动葫芦安装在塔吊标准节上并且采用两套悬挂绳索，一套为支撑梁悬挂绳索，另一套为葫芦悬挂绳索，悬挂、提升用吊耳焊接在主、次龙骨交接处。

正常防护状态下，防护平台通过支撑梁绳索悬挂于塔吊支撑梁下方；塔吊爬升时，足够长度的葫芦绳索将随塔吊一起提升；待塔吊最下端支撑梁锚板拆除后，松开支撑梁绳索，利用电动葫芦和葫芦绳索将防护平台提升至塔身下方，再次安装好支撑梁绳索，进入正常防护状态，见图6。

图6　防护平台提升方式

提前在核心筒内搭设架体，为防护平台加工制作提供工作面，防护平台初次安装时采用1#塔吊和2#塔吊共同抬吊至适宜高度进行安装就位，然后即可进行正常的防护和提升。

防护平台提升工艺流程为塔吊爬升→解除支撑梁绳索→拆除支撑梁→防护平台提升→安装支撑梁绳索，进入正常防护状态。

3　结语

1#塔吊筒内大跨度防护平台安装完成后，实现了筒内完全封闭，防护平台能有效的拦截筒内垂直交叉作业面间坠物，确保了筒内水平结构作业人员的安全，防护平台已多次顺利提升，提升简便快捷，实施效果良好，取得了良好的经济效益。

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□周洪涛、李可柏、裴鸿斌、柯子平、宁传红/中国建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU755.2

C

1008-3197（2016）04-05-02

2016-05-06

惠乐怡/1981年出生，工程师，硕士，中国建筑第八工程局有限公司，从事工程技术管理工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.002