锥形塔冠屋面吊起重臂的竖向拆卸研究

（中建三局第二建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430000）

目前国内外超高层建筑结构设计风格各异，塔冠结构设计较多，如平面结构、菱角结构、锥形结构，尤其是锥形结构塔冠造型设计日益增多。而目前对于超高层建筑垂直运输设备一般采用动臂塔式起重机，在施工后期动臂塔式起重机拆卸采用“分级拆卸法”，剩余最后一台屋面吊采用人工解体拆卸，屋面吊起重臂长达20m 以上，故对于最后一台屋面吊拆卸时需要较大的操作平面用于起重臂水平放置拆卸，而对于锥形塔冠建筑，难以在锥形结构上设置较大的操作平面，所以在保证施工进度顺利进行以及屋面吊安全拆卸，就需采用竖向拆卸起重臂[1～2]。

常规的屋面吊起重臂拆卸需要在塔冠搭设操作平面至少4m×30m。通常需将屋面吊起重臂水平放置在塔冠，再进行人工逐节分段解体拆卸、转运。一般条件下，对于水平结构或具有一定斜度造型结构的塔冠，可通过搭设一定承载力的操作平面用于起重臂水平放置，但是对于锥形结构塔冠，就需要将水平操作平面转化为“竖向操作平面”，且通过设计竖向承载结构件，保证起重臂竖向分段解体时剩余起重臂的受力稳定。

本文根据施工现场的实际情况，对锥形塔冠建筑屋面吊起重臂拆卸进行分析并设计计算出可执行性的竖向拆卸法。将起重臂沿锥形塔冠方向向上扬臂（扬臂角度依照塔冠的锥度）至起重臂端部与塔冠结构相距0.5m 左右，并于此时起重臂端部所在塔冠水平面结构处设计悬挑杆结构，用于操作平面“转向”——起重臂根部销轴拆除后承载起重臂整体重量。本文将通过工程应用实例以及设计计算进行阐述该方法的可行性。

1 工程概况

1.1 工程简介

华润总部大厦项目位于深圳市南山区后海湾，共66 层（约400m 高）。总建筑面积267 137m2，其中地下室建筑面积70 823m2，地上建筑面积192 232m2。

华润总部大厦主体结构施工安装3 台动臂塔机。A1#M600D 位于主塔楼南侧、A2#M600D位于主塔楼东侧、A3#M900D 位于主塔楼北侧。根据项目施工组织计划安排拆卸主塔楼A3#M900D塔机，依次安装了1台ZSL380塔机、1 台ZSL200 塔机、1 台ZSL120 塔机。

1.2 塔机概况

根据工程需要，选用1 台ZSL120 塔机作为最后辅助拆除设备，并采用人工自拆。该塔机采用十字梁底座安装，无标准节，额定起重力矩为120kNm，最大回转半径29m，二倍率时最大起重量为12t，1 倍率最大回转半径29m 处的起重量为3.5t，塔机结构如图1 所示。ZSL120 塔机基础为外悬挑结构，建筑结构为锥形塔冠[3]，ZSL120人工自拆时无足够平面空间水平放置起重臂，故采用竖向拆除，塔机拆除工况如图2 所示。

图1 ZSL120塔机结构参数

图2 ZSL120塔机起重臂拆除工况

2 起重臂拆卸工艺[4]

工艺特点：采用ZSL120 塔机自身主卷扬作为动力系统，在悬挑杆上安装转向滑轮，ZSL120塔机主卷扬钢丝绳自悬挑杆转向滑轮穿绕并固定于竖向起重臂端部，在起重臂根部销轴拆除后，采用链条葫芦辅助工具柔性固定起重臂的根部，使起重臂整体重量由悬挑杆承担，起重臂在塔机主卷扬钢丝绳的牵引下依靠自重下降，从下部逐节拆卸起重臂。

①调整ZSL120 塔机起重臂角度，使其处于水平状态，从固定在塔冠上部的悬挑杆上放下一根50m 的缆风绳将ZSL120 塔机的主卷扬钢丝绳拴住；②下放主卷扬钢丝绳，人工向上拉动缆风绳，使主卷扬钢丝绳绕过悬挑杆上的定滑轮，将主卷扬绳的末端与ZSL120 塔机起重臂端部相连；③操作变幅机构，转动回转，将起重臂缓慢仰起，同时慢慢收回主卷扬钢丝绳，使起重臂缓缓靠近塔冠，在起重臂距离塔冠水平距离为50cm时，停止起重臂变幅；④在ZSL120 塔机起重臂重量全部由悬挑杆承受后，缓缓下放变幅钢丝绳，利用链条葫芦和钢丝绳组合将动滑轮组绑定在起重臂上，然后拆卸变幅拉索。

将2 个3t 的链条葫芦一端分别拴在ZSL120塔机起重臂第1 节、第2 节的主肢上，另一端分别拴在塔机十字梁和A 架上，调节2 个链条葫芦使其处于受力状态，确保起重臂的稳定。拆卸起重臂与上回转的连接销轴，下放主卷扬钢丝绳，调节拴在起重臂第2 节的链条葫芦，使其受力。拆卸起重臂第1 节与第2 节之间的连接销轴，人工将第一节起重臂搬运到塔冠内侧指定的位置并转运。利用2 个链条葫芦倒运，同理将起重臂分段拆卸。ZSL120塔机起重臂分段拆除如图3所示。

图3 ZSL120塔机起重臂分段拆除

3 悬挑杆设计[5]

3.1 设计简介

采用起重臂竖向拆卸方法，安装悬挑杆并固定在楼层结构上，悬挑杆上安装定滑轮，拆除时悬挑杆需承载起重臂全部重量。悬挑杆采用型钢结构，为保证悬挑杆整体受力稳定可靠，悬挑杆一端与楼层结构固定，悬挑一端采用钢丝绳拉结于塔冠结构上。悬挑杆作为主要承载构件，施工前需要进行悬挑杆及钢丝绳的设计计算。

图4 悬挑杆平面布置图

悬挑杆采用型钢结构，为保证悬挑杆整体受力稳定可靠，悬挑杆一端与楼层结构固定，悬挑一端采用钢丝绳拉结于塔冠结构上，悬挑杆作为主要承载构件，施工前需要进行悬挑杆及钢丝绳的设计计算。

3.2 悬挑杆截面设计

悬挑杆采用20#双槽钢截面[6]，悬挑杆内力、强度、应力通过midas软件进行钢构件验算，依据规范GB 50017-2017《钢结构设计规范》，对构件长细比、轴向应力、弯曲应力、剪切强度和整体稳定性进行验算，均满足受力要求。悬挑杆采用钢丝绳拉结悬挑一端于塔冠结构上，钢丝绳同样采用midas 软件进行内力校核，满足受力要求。

4 结论与展望

通过上述设计计算说明，锥形塔冠结构建筑最后一台屋面吊起重臂采用竖向拆卸，拆卸工艺的可执行性、悬挑杆和钢丝绳的受力校核均能满足要求，由于超高层建筑结构限制，这种拆卸工艺不仅可以满足现场的实际需求，而且也为超高层屋面吊起重臂拆卸提供了新思路，对于锥形结构塔冠，难以搭设较大操作平面的情况下，可以选择此种拆卸方式。

但是这种拆卸方式在实际操作过程中，为了安装悬挑杆及拉结钢丝绳，同时为了防止起重臂竖向靠近塔冠结构以及拆卸过程中对幕墙玻璃造成损坏，在起重臂竖向拆卸作业面内自钢丝绳拉结点至起重臂根部区域的幕墙玻璃均不能安装。

此种拆卸方式需要改进之处在于，起重臂竖向区域设置缓冲止挡装置，防止起重臂下放过程失稳破坏建筑结构。