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1、空间桁架钢结构电视塔大吨位塔吊超长距离外附着安装工法 1.前 言 塔吊是现代工业和民用建筑中的重要起重设备，尤其在高层、超高层的建筑的施工中得到了非常广泛的应用。伴随着无线电广播和电视事业的发展，超高的纯钢结构的电视塔越来越多。钢结构吊装用塔吊根据装设位置分为内爬式与外附着式。内爬式塔吊一般布置在电视塔井道内，塔吊的幅度较小，不占用建筑物外围空间；爬升高度不受限制，塔身较短，整体结构轻；但是需要对井道结构体系进行大量的加固方可采用，并且由于塔吊的吊装盲区将影响井道结构的安装，并且只能在塔楼上另外布置小型屋面吊或动臂吊进行主塔吊拆除以及进行后续天线桅杆结构的垂直吊装。外附着自升式塔吊能随建筑物升
2、高而升高，建筑结构仅承受由塔吊传来的水平载荷，附着方便，不影响井道内部结构的施工，但是为保证钢结构安装的完整性，塔吊布置距离钢结构附着点距离超长，需要依照工况配置附着臂。如何依照纯钢结构电视塔的结构造型及特点选择适合工程实际的塔吊装设位置是结构安装需要解决的首要问题，本工法在结合周口广播电视多功能发射塔的实际施工经验，编制空间桁架钢结构电视塔大吨位塔吊超长距外附着安装工法。2.工法特点 2.0.1 塔吊采用外附着自升塔吊 塔吊布置时，塔吊采用外附着方式，为避免影响电视塔钢结构的完整性，塔吊不占用的建筑物内部结构，与钢结构最大剖面保持仍保持一定距离。2.0.2 由于塔吊采用外附着形式，为解决远端
3、钢结构安装，塔吊起重量必须按照最大构件起重量选定，为减少高空操作时间，降低安全风险，结构吊装尽可能采用组合件吊装，所以塔吊吨位较内爬式塔吊大。2.0.3 由于电视塔外形及结构的特殊造型，塔吊附着杆均呈现超长距离现象，长度在8-24 米之间。1 塔吊附着杆采用桁架形式，按照附着位置所需要长度配置。2 附着杆件与钢结构连接采用抱箍形式，不损坏钢结构本体。2.0.4 塔楼以下结构由塔吊吊装安装，以上天线桅杆部分塔吊只做为垂直运输机械使用，该部分结构安装吊装设备另行布置，不在此工法范围内。3.适用范围 可广泛应用在钢结构电视塔、特高压输变电铁塔等空间桁架钢结构高耸建筑中，不便于采用内爬形式塔吊施工的工
4、程。4.工艺原理 4.0.1 外附着自升式塔吊能随建筑物升高而升高，建筑结构仅承受由塔吊传来的水平载荷，附着方便，不影响井道内部结构的施工。4.0.2 依照纯钢结构电视塔的结构造型及特点选择适合工程实际的塔吊装设位置，以便保证钢结构安装的完整性，再依照塔吊工况及布置距离配置附着臂。4.0.3 依照塔吊吊装工况建立结构力学模型，对塔吊附着及塔吊附着不同阶段的钢结构本体进行强度及稳定性验算，依据验算结果对附着臂进行设计；并对钢结构附着部位是否进行加固提供依据，从而满足钢结构安装对结构吊装塔吊的需求。5.工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 图 5.1 空间桁架钢结构大吨位塔吊超长附着施工工艺流程
5、5.2 操作做点 5.2.1 钢结构施工流程及吊装特征分析：1 施工前按施工图纸要求，结合工程的特点将结构按照部位不同安装划分为合理的施工阶段，并对桁架钢结构的安装的方式进行初步设计。2 根据桁架钢结构节点的分节处理，对每一施工阶段的钢结构结合初步安装方案进行吊装特征分析，分析项目主要有构件编号、构件长度、吊装半径、吊装高度、组合件重量等。5.2.2 吊装设备确定：1 从技术、经济的可行性等方面比较，确定桁架结构吊装外附着塔吊的吊装技术方案，选择适合桁架结构起重量的塔吊。2 按塔吊的利用深度不同，选择塔吊结合履带吊（汽车吊）吊装相结合的吊装方式，满足结构吊装要求，节约塔吊设备使用周期。5.2.
6、3 吊装设备布置位置确定：1 按照桁架结构的吊装特征分析，结合选择塔吊的起重性能，确定塔吊的布置位置。2 塔吊布置位置必须保证塔吊标准节不得穿过桁架钢结构内部或者打断桁架结构杆件安装，保持高耸桁架钢结构自身的完整性。5.2.4 深化设计后吊装构件特征分析：1 按照桁架钢结构设计图纸及节点样图，建立结构的三维模型，对于结构进行二次深化设计，使构件合理分段以满足构件制作、热浸锌及运输等流程的需要。2 对二次深化后的分段的钢结构进行吊装特征分析，分析项目主要有构件编号、构件长度、吊装半径、吊装高度、组合件重量等。3 对照二次深化设计后的构件吊装特征分析，与所选择的塔吊在确定布置位置状况下进行起重性能
7、校核，看选择塔吊起重性能是否满足构件深化设计后的分段及组合起重量。若满足，则选择塔吊及布置位置方案可行；若不满足，则重新进行塔吊选型及位置布置，直至满足二次深化设计后结构吊装重量要求。5.2.5 塔吊基础及桩基设计：1 按照塔吊使用说明书及塔吊布置场地的地质勘探报告，对塔吊基础及桩基（只在地耐力不能满足塔吊说明书要求时）进行设计。2 塔吊桩基间以及与桁架钢结构设计桩基间的距离必须满足桩基施工规范要求，否则需要进行桩基位置调整或基础中心位置（塔吊布置位置）的调整，以保证桁架结构基础及桩基的安全。5.2.6 塔吊基础及桩基验算：1 对塔吊基础砼强度、结构尺寸等及塔吊基础工况及非工况水平及垂直受力、
8、弯矩、扭矩等进行统计。2 进行基础桩基承载力的验算，先计算单桩承载力设计值及实际值，然后进行比对，看桩基单桩实际承载力是否满足大于单桩承载力设计值。3 承台验算时，对于基础的冲切承载力、斜截面受剪承载力、配筋等均要安装相应规范进行验算。5.2.7 塔吊附着设计受力分析：1 依照塔吊使用说明书及塔吊最大高度对塔吊的附着数量及附着方式进行设计。附着数量以满足塔吊最后一道附着上部塔吊自由高度为标准；附着方式采用抱箍连接形式，一般设置在桁架钢结构外塔柱的连接层为宜，每道附着处附着杆数量、位置、固定角度等都要依照塔吊使用说明来进行设计。2 对于各附着点处的吊装最大结构进行整理及分析，对于各道附着高度、塔
9、吊自由高度、结构最大吊装高度、塔吊总高度等进行统计。3 对于各道附着处的附着点进行受力分析，按照塔机吊载重物方向和风载荷方向的不同组合状态，计算出塔吊附着点的工况及非工况受力。5.2.8 塔吊附着杆及结构受力验算：1 对于塔吊附着的强度验算及变形计算时的载荷组合进行分析及整理，作为强度及变形验算的基础。2 建立桁架钢结构 spa2000 力学模型，进行桁架钢结构附着受力验算，计算出各附着状态下的桁架钢结构杆件应力比、各附着点的计算位移量。在工作工况和非工作状况下所有风向，若塔身杆件的最大应力比均小于 1，强度满足要求；各附着处计算位移小于该点的绝对位移量，满足位移要求。3 对于附着杆件本身进行
10、长细比验算，由于设计所有附着杆截面都相同，所以选择长度最大的附着杆进行长细比验算，若计算该杆的长细比小于国标主要承载受压结构件取值120，则所有附着杆的符合受力要求。否则，重新选取附着杆截面尺寸及构件型钢截面尺寸，使构件的长细比符合受力要求。5.2.9 施工准备：1 依照塔吊定位设计对塔机进行合理布置和准确定位，放线进行基础及桩基的施工，桩基及基础的施工应符合相关规范及标准的要求。2 在塔机各部件进场前，完成塔机基础的验收，塔机地基基础承载力须满足塔机生产厂家提供的强度要求。并对下列有关基础制作资料进行确认，安全、质检部门、监理等对塔机基础进行验收合格并会签后，方可进行安装作业。基础制作是否满
11、足技术方案提出的要求。水平度测量报告。（保证水平度误差1）3 为满足塔机安装及正常使用，配备符合安全要求的专用配电箱，并距塔机中心不大于 3m，容量满足塔机正常工作需用电容量要求。4 清理进场道路，清理回填并夯实塔机基础 20m 范围内的场地，以便于进场塔机部件的摆放和选择汽车吊的就位点。5 工程部技术人员提前进行现场实地勘测，仔细地考虑在安装及今后拆卸中可能碰到的问题，制定切实可行的施工方案，确保施工顺利安全的进行。6 安装前塔机要做好保养、检查，清理安装部件，做好装运准备。5.2.10 塔吊安装及附着、顶升、使用：1 塔机的安装工艺流程 将塔机零部件装车运进安装现场清理零部件及工具吊具安装
12、基础节安装 2 个标准节安装套架安装回转部分及司机室接通回转机构及起升机构电源线路安装塔帽安装平衡臂安装平衡臂拉板安装 1 块平衡重拼装起重臂及起重拉板安装其余平衡重块接通变幅机构及顶升装置电源线路穿绕起升和变幅钢丝绳接通安全装置电源线路并调好安全装置顶升标准节加高塔身到预定高度检查塔机的垂直度全面检查塔机各部位（祥见使用说明书）并使其达到要求清理工具及吊具等安装工作完成。2 塔吊安装后，在第 1 次附着前，塔吊总高度不能超过设计说明书的要求，在第一道附着处桁架结构安装调整、螺栓初拧完毕，结构验收后，方可安装附着杆。附着施工工艺流程如下：附着标高下桁架结构验收及附着点抱卡安装塔吊标准节附着框安
13、装附着杆安装顶升标准节加高塔身到预定高度检查塔机的垂直度附着点及附着杆固定锁死 全面检查清理工具及吊具等安装工作完成。3 塔吊的附着后的顶升、使用操作按照设备使用说明书要求进行，每次顶升达到塔吊设计的自由高度，使用过程中要定期做好塔吊的维护保养，以保证设备安全运行。4 在天线桅杆施工前，塔吊可自由回转，利用塔吊将塔楼外装饰施工悬挑平台安装就位。5 采用外附塔吊施工时，当塔吊高度达到设计最大使用高度后，在天线桅杆高度超过塔吊高度后，塔吊的回转受限，在此之前必须将塔吊的大臂方向旋转至拆除方向，以免影响塔吊拆除；同时，必须做好塔吊旋转角限位及在大风状况下大臂的固定牵引设计及实施，避免出现大臂与桁架钢
14、结构碰撞安全事故发生。5.2.11 塔吊拆除：1 在天线桅杆钢结构安装完毕后，就可进行塔吊的拆除工作，塔吊拆除前，利用塔吊完成天线桅杆吊装设备的拆除，塔楼顶布置的大件设备的垂直运输等事项。2 塔吊拆除时，附着杆必须在拆除后塔吊自由高度满足塔吊使用说明书要求时方可拆除，否则严禁拆除，附着臂拆除按照由上向下方向进行拆除。大臂侧的附着杆利用大臂进行吊装拆除，平衡臂侧的附着杆则利用平衡臂及倒链进行拆除，拆除时大臂与附着杆高差要尽可能小些，只需满足吊装操作高度即可。3 由于桁架塔桅钢结构上大下小，在塔吊高度降低至大臂与结构距离 1-2 米时，利用汽车吊进行塔吊的拆除工作，拆除顺序按照塔吊安装的反序进行。
15、6.材料与设备 本工法无需特别说明的材料，机具设备见表 6.1 表 6.1 机具配备一览表 序号 名 称 规格型号 单位 数量 备 注 1 汽车吊 80 吨 台 1 2 经纬仪 J22 套 1 3 直 流 电焊机 ZX54001 台 1 4 氧 割 设备 套 1 5 专 用 工具 主要是扳手 套 1 厂家配置 6 安 全 帽 顶 6 7 安 全 带 条 6 8 起 重 用钢丝绳 619-1550-18 根 8 长度 L=4 m、8m 各 4 9 卸 扣 10 吨 M38/5吨 M24 个 各4 10 焊 条 J507 箱 1 11 撬 棍 30 根 4 12 大 锤 16 磅、18 磅 把 各
16、 4 13 麻 绳 18 米 40 对塔吊附着使用的附着杆由专业厂家加工制作完成后，进行检验合格后运输至施工现场安装，以确保施工安全。7.质量控制 7.1 质量控制标准 本工法必须参考执行的标准有：1 塔式起重机设计规范 GB/T 13752-1992 2 塔式起重机安全规程 GB5144-2006 3 建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程JGJ196-2010 4 建筑机械使用安全技术规程 JGJ 33-2012 5 施工现场机械设备检查技术规程 JGJ 160-2008 6 塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/187-2009 7 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ 812002
17、 8 机械设备安装工程施工及验收规范GB50231-2009 9 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50204-2002（2011 版）7.2 关键环节质量控制 7.2.1 基础施工完毕验收合格后，方可进行塔吊的安装。7.2.2 塔吊安装前必须由安装单位向施工所在地相关政府监督部门告知备案，安装后经具备资质单位检测合格后方可投入使用。7.2.3 塔吊每次顶升及附着时要保证塔吊本体的垂直度符合设备使用要求，观测时与大臂及配重方向相同，以避免干扰误差影响。8.安全措施 8.0.1 参与施工的各类作业人员必须经过培训考核合格，司机、吊装指挥、电工及检验人员要持证上岗；8.0.2 进入作业现场的施
18、工人员应正确佩戴好安全帽，高空作业应系好安全带，穿防滑鞋，冬季、雨季应采取防滑措施。8.0.3 安装及拆除作业之前，组织学习安装（拆卸）安全技术方案，对班组作业人员进行技术方案交底，对分项工作内容、技术要求、安全措施以及注意事项等进行单独交底。8.0.4 塔机安装与拆卸时四级以上风力禁止作业，大雨禁止高空安装作业。8.0.5 施工作业现场（5-10）米范围外设置安全警戒区域，禁止其它人员进入，并由专人看护。吊装操作时现场应有专职指挥人员指挥，指挥及时准确。8.0.6 塔机安装完后，未经“安装质量检测试验”合格，不得交付使用。8.0.7 驾驶员必须认真填写机械运转记录，在操作塔机起重时，如突然发
19、生机械故障时应立即停机排除或进行抢救，并及时报告上级有关部门。8.0.8 作业中如遇到暴风骤雨，应立即停止作业，将回转机构的制动器完全松开，如驾驶员必须离开驾驶室时，必须切断电源。8.0.9 对长大物件吊挂点应准确，保证被吊物件平衡，起吊前应先用稳固绳把两端栓牢，防止重物旋转、摆动和碰撞。8.0.10 吊索具应有 6 倍以上安全系数，捆绑用钢丝绳应有 10 倍以上安全系数。9.环保措施 9.0.1 基础桩基施工时，泥浆的不得随意排放和处理，必须在沉淀池中堆弃，当沉淀池中的沉渣达到一定数量后，用运输车将沉渣运至弃土场统一堆放。9.0.2 生产、生活区道路要定期洒水降尘，最大限度地减少起尘量。9.
20、0.3 加强对施工机械的维修保养，遇到漏油的机械必须修好后方可继续参与施工，废油回收后集中存放，统一处理。9.0.4 应严格按照环境保护规定的施工时间作业，一切非施工噪声都应尽力避免，通过有效的管理和技术手段将施工噪声降低到最低程度。10.效益分析 本工法采用塔吊外附着方式，可操作性强，施工简便、技术难度不大，提高了施工效率；有效解决了内爬式塔吊对结构进行大量二次加固、井道吊装死角及工期加长等问题；附着杆件采用组装方式，可循环周转使用，大大提高了施工质量及生产效率，有较好的经济社会效益。塔吊外附使用节约 10 吨屋面吊进出场安拆费、节约工期约 1 个月，累计节约施工成本约 50 余万元，效益巨大。这些都为为今后塔桅钢结构电视塔的结构吊装方案的施工塔吊选择总结出了一套成功方法。11.工程实例 位于周口市的周口广播电视多功能发射塔工程，钢结构总重约 5200 吨，由于电视塔桁架结构采用双曲线造型，结构吊装采用大吨位塔吊长距离外附着安装方式施工，较好地解决了内爬式塔吊对井道结构进行大量二次加固、井道吊装死角及工期加长等问题。从施工过程来看，工程质量都达到了设计及施工规范要求，通过相关质检单位及第三方检测单位的检测评定。进度和质量得到了建设单位和监理单位的高度评价，取得了良好的经济效益和社会效益。