大型塔式起重机在上海环球金融中心工程中的应用

大型内爬塔式起重机

1上海环球金融中心工程概况

上海环球金融中心位于上海陆家嘴金融贸易区Z4-1街区，北临世纪大道，西邻金茂大厦。建设中的上海环球金融中心为多功能的摩天大厦，主要作为办公楼使用，部分楼层用作商贸、宾馆、观光、展览、零售和其他公共设施。大楼地上101层，地下3层，标准层高4.2米，地面以上实体高度为492米，总建筑面积为38万平方米，总吊装量11.8万吨，其中使用核心筒内的塔吊吊装量6.4万顿，大楼主体结构形式按照三条不同轴线视图。

2塔吊选型、平面布置及内爬支撑体系

2.1塔吊选型

本工程需要最高吊装高度为492米，而且工程工期十分紧张，垂直运输任务非常密集，除了考虑钢结构和土建施工外，还要综合考虑玻璃幕墙、擦窗机、阻尼器等机电设备的安装需要，同时针对钢构件的分布特点及重量以及楼层需要吊运材料的工作量，（结构吊装5.7万吨）选择澳大利亚法福克公司（FAVCO）公司生产的三台内爬动臂式塔吊（以下称塔吊）其中两台M900D，一台M440D作为主楼结构施工的主要吊装设备。

2.2塔吊布置方案比较

① 按照现场布置3台塔吊考虑：1台M440D+2台M900D塔吊。

② 3台塔吊均布置在核心筒内（因A型MEGA柱在F94层有观光梯主卷扬机的就位，塔吊不宜布置在观光梯GE位置）。

③ 核心筒壁厚变化，内边线位置不变，塔吊附着宜在核心筒内壁。

2.3塔吊的性能参数

2.4塔吊平面布置

在主楼核心筒内分别布置安装两台M900和一台M440D塔吊。M900D起重力矩为1228.8tm，塔身节高度56m，工作半径52.5m；M440D起重力矩为645tm，塔身节高度40m，工作半径52.5m。三台塔吊均支撑于主楼核心筒墙体上。塔吊平面位置见下图。

2.5内爬塔吊特殊的支撑体系

1）M440D塔吊的支撑体系

M440D塔吊约每隔三层爬升一次，支承基本间距为12.6m，由于核心筒体截面的变化，M440D塔吊在60F以下布置于核心筒内壁，在60F以上转换至核心筒外壁（62F至74FM440D塔吊座落在核心筒外壁。当M440D塔吊座落在74F、附着77F时，因主楼结构收缩该塔吊拆除。核心筒内只剩下两台M900D塔吊）。

M440D塔吊采用三角支承架形式悬挑在核心筒墙体上，其中主梁采用340*600箱形截面，主梁与核心筒墙体通过钢牛腿连接，竖向斜撑杆采用Φ325*12无缝钢管，主梁两侧设置水平撑杆，采用Φ245*10无缝钢管，撑杆与主梁连接均采用销轴形式以方便安装。塔吊的座梁采用340*500箱形截面，座梁与三角支承架采用32颗M30高强螺栓（8.8级）连接。M440D塔吊支承布置见下图。

2）M900D塔吊的支撑体系

M900D塔吊约每隔四层爬升一次，上下两道支承基本间距为16.8m。M900D塔吊采用支承钢梁形式，跨度分别达到约17.4米（长主梁）和8.9米（短主梁），大跨度梁采用1620*400箱形截面（支座处高度渐变至900），小跨度梁采用900*400箱形截面，上下翼缘板厚50，腹板厚25（20）。座梁与核心筒墙体通过钢牛腿连接。主梁之间采用连杆连接以抵抗塔吊使用时产生的水平力。M900D塔吊支承布置见下图。

3 M440D塔吊安装

3.1基本情况

M440D塔吊首次安装在围堰内大底板4个基脚支撑架上，基脚支撑架高度3.8米直接座落在-14.36米大底板上，基脚支撑架铺垫面板，在面板上焊接塔吊基脚。当大底版砼浇注至-9.65米时，塔吊基脚已经被砼浇注在底版里面（4个塔吊基脚永久埋在底版里）。在预埋基脚上安装的塔身，随着主楼结构的进展，塔吊沿核芯筒增高而随之爬升。M440D塔吊的安装高度41.767m，吊装半径49.45m，最大构件重12.5吨，标准节中心距围堰边37.281m，围堰深15.35m。

3.2 M440D塔吊安装的特殊点

1）现场环境不允许正常安装，-9.75m围堰内大底板上已经做好地下负3层墙体的钢筋和模板，没有空间也不允许将辅助安装用汽车吊或履带吊下到围堰内大底板上进行吊装作业。

2）吊装构件重量大，吊装半径大，辅助安装设备必须选用500吨汽车吊（LTM1500）作为M440D塔吊的主要安装起重设备。500T汽车吊技术参数见下表

4 M440D塔吊的爬升

4.1 基本情况说明

M440D塔吊悬挑座梁和爬升框架共配备3套，悬挑座梁和爬升框架以爬升次序循环使用满足爬升要求。共有5种爬升区间：12-13米、13-14米、14-15米、15-16米、16-17米，配备一套5种规格：7m、4m、3.6m、2m、0.84m爬升钢带，根据不同的爬距组合相应长度的爬梯，共需安装悬挑座梁和爬升框架26道。

4.2 M440D塔吊爬升程序

爬升过程是一系列重复多次的作业。

1）第一次爬升作业从塔吊固定在预埋基脚上开始起步，其步骤是：

步骤一：依据爬升距离在自由高度塔身的相应高度上按从低到高顺序安装X和Y爬升框架，连接爬梯，在X爬升框架悬挂相应长度的爬梯，塔机准备爬升；

步骤二：松开每个爬升框架的楔块，平衡塔身，松开塔身底节与预埋基脚的连接螺栓，起动支撑在底节上的顶升液压缸，伸长带有顶升横梁的活塞杆直至顶升横梁支撑在砼基础面上，缓慢顶升起塔吊，直至固定在底节中部的爬升上撑脚滑过一个爬梯踏步，停止顶升；

步骤三：收缩液压缸直至底节的爬升上撑脚落在爬梯踏步中并支撑住塔吊；然后继续收缩液压缸，活塞杆带动固定在顶升横梁的爬升下撑脚落在一个爬梯踏步中；

步骤四：起动液压缸，伸长带有顶升横梁的活塞杆直至升起塔吊1~2米，爬升上撑脚滑过一个爬梯踏步，停止顶升；收缩液压缸直至爬升上撑脚落在爬梯踏步中并支撑住塔吊；然后继续收缩液压缸，直至爬升下撑脚踏上一个爬梯踏步；

步骤五：根据爬升距离重复步骤四；最后一次伸长液压缸活塞杆升起塔机直至固定在底节主肢下端的爬升支撑脚滑过X爬升框架，停止顶升；收缩液压缸直至爬升支撑脚落在X爬升框架上并支撑住塔吊；

步骤六：然后继续收缩液压缸，升起爬升下支撑脚踏上爬升框架；重新将在Y和X爬升框架楔块与塔身顶紧，支撑塔机保持垂直；从X爬升框架下移走爬梯；

2）塔机在X和Y爬升框架支撑下工作，直至需要进行第二次、第三次或更多的爬升；

步骤七：在Y爬升框架上方依据爬距安装Z爬升框架，Y爬升框架下悬挂相应长度的爬梯，塔机准备再次爬升；

步骤八：松开每个爬升框架上的楔块；调整吊臂变幅以平衡塔机；重复四、五、六、七、八步骤完成建筑物的建造；

4.3爬升作业的基本程序

安装预埋件→钢牛腿→悬挑座梁→爬升框架→配备爬梯→爬升作业

4.4基本操作及要求

（1）依据图纸准确埋设预埋件在核心筒西北面墙体内。

（2）复核预埋件的标高形成验收记录。

（3）将焊接钢牛腿在预埋件上。依据《M440D塔吊钢牛腿焊接示意图》进行检查验收，形成《焊缝检查记录》，对要求作100%超声波探伤检查的焊缝委托检测单位—《冶金部建筑研究总院上海分院钢结构检测部》实施并出具《钢结构无损检测 告》。对超标缺陷进行返修整改直至复检合格。

（4）吊装主梁、竖向斜撑杆、次梁、水平撑杆围绕塔身装配悬挑座梁。作为主要支撑塔身重量的受力结构，悬挑座梁安装完毕要进行安装质量的验收（轴线定位、左侧主梁偏差、右侧主梁偏差、次梁对角线长度差、主梁平整度、高强螺栓的松紧度、与下道梁对位情况）并形成《安装验收记录》、《主次梁螺栓紧固检查记录》。

（5）吊装爬升框架到悬挑座梁的次梁

（6）依据爬距组装爬梯。吊装爬梯到中间位置的爬升框架上用直径85的销轴固定。

（7）M440D塔吊在爬升前对发动机运转、液压系统、爬升液压缸、电气系统等作全面检查并形成《爬升前检查纪录表》。

（8）对参加M440D塔吊爬升作业的施工人员进行安全技术交底并形成《爬升技术交底》。

（9）爬升作业按照爬升工作原理进行操作。

4.5 M440D爬升作业时间和悬挑座梁位置

M440D爬升次数、作业时间和悬挑座梁位置见下表

5.M440D塔吊拆除

5.1塔吊拆除的难点

1）塔楼施工至84F时M440D塔吊爬升框架支承于塔楼核心筒外壁75F和78F处，当钢结构吊装至84FL时，M440D塔吊已经具备拆除条件。拆除作业在距地面高度约为380m高空进行，难度大。

2）起重臂、平衡臂等构件尺寸大、重量大、下放过程中垂直运输距离长，无法进行有效观测，同时必须对下放过程中的速度、方向、稳定性、准确性进行控制，拆除技术要求高。

3）2月份上海地区正值冬季，在380米高空进行拆除塔吊作业时施工人员将面临寒冷和大风天气等恶劣气候。

4）施工人员需要在起重臂上频繁走动进行起升钢丝绳和变幅钢丝绳拆除作业，保证人员安全至关重要。

5）长55米，重量12吨的起重臂从高空拆除垂直下放至地面的过程中不碰撞完工的玻璃幕墙也是拆除作业的难题。

6）现场施工场地紧张，无法提供堆场，构件落地后，需要马上分解打散装车运走。

5.2起重吊装设备选择

1）M440D塔吊最大构件起重臂总成的重量为12吨；最重构件动力单元(发动机和卷扬机总成)的重量为16吨；

2）M900D塔吊的单绳吊重：52.5米工作半径吊重12吨，在47.5米工作半径吊重16.1吨；

3）从2台M900D和M440D塔吊在塔楼核心筒内的平面布置图和M900D的起重性能可以确定任何一台M900D塔吊不但满足拆除M440D塔吊最大构件起重臂和最重构件动力单元，而且也满足拆除整机其余构件的需要。因此选择2台M900D塔吊作为拆除M440D塔吊的主要辅助吊装起重设备。

在高度100米以下,不考虑钢丝绳重量，M900D塔机单绳吊重如下表:

6.1附墙架系统的安装

附墙架系统，是M900D塔吊的主要承载构件（包括承受M900D各种工况的载荷，比如：压力、弯矩和扭矩等）；同时，受建筑物结构的影响和现场施工条件的限制，给附墙架系统的顺利安装增加很大的难度。因此，附墙架系统中牛腿的焊接、主梁的安装成为关键。

6.2大吨位、大体积钢构件在转运中的摆放以及局部承载问题

由于M900D的构件均堆放在现场内，需通过运输车辆和吊车来转运到M440D的安全起吊范围之内，但距M440D的起吊范围偏远，尤其是大吨位钢构件（如支承主梁16.8t、塔吊平衡臂）和大体积钢构件（伸臂）在转运中的摆放以及局部承载问题，将严重影响安装的工期。

6.3准备工作

由于现场有M440D塔吊来配合安装，在确保整个安装过程的顺利进行，需对施工人员、所需机械、所用料具、工艺流程及现场情况进行系统规划。为保质保量、安全顺利地完成M900D塔吊的首次安装，组建选派施工经验丰富的技师，组建安装队伍。

7.4 二台M900D塔吊移位

由于建筑物结构发生变化，当施工至98F时，安装在D2轴线的两台M900D塔机，因无继续爬升的可能，其高度/幅度，无法完成TOT结构的施工，不能满足现场的施工要求。为了继续完成TOT结构的吊装，满足现场的施工要求，二台M900D塔吊必须重新选定安装位置，也就是将两台M900D塔吊距离地面399米

高空处，从主楼核心筒移位到外筒一侧。

下面分别是移位前塔机平面定位和移位后塔机平面定位示意图。

拆除3#M900D塔机

主要设备：M370R塔机 + 120吨汽车吊。

场地资源：96FL平台 + 西边的消防通道 + 道路

拆除3#M900D塔机的具体步骤和程序，参照《上海环球金融中心M900D塔机移位施工组织设计》进行。由于西边的消防通道比较狭窄，所以，将下放至地面的塔机构件，通过120吨汽车吊进行及时转运，保证塔机构件在地面的顺利就位。

拆除3#M900D塔机的工艺流程：

拆除配重（2块）—— 松吊钩、收主绳、缠绕变幅钢丝绳、拆除起重臂 —— 起重臂在96FL平台解体—— 下放起重臂（分节）—— 拆除A架—— 拆除主卷扬系统—— 拆除变幅系统—— 拆除卷扬机/动力组 ——拆除配重（6块）—— 拆除机械平台—— 机械平台在96FL平台解体—— 下放驾驶室 —— 下放机械平台—— 拆除上回转支承—— 拆除下回转支承—— 标准节（4节）——拆除96FL附着—— 拆除标——准节（9节）—— 拆除顶升节。

评析：这是一份关于上海环球金融中心塔吊施工方案（含基础、安装、爬升、拆除），感兴趣的可以看看，内容太多，需要的可以私信我，到时发到各位邮箱。

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