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淺談超高空鋼結構安裝的安全防護技術

作者:黃新倫 李建業(yè)  
評論: 更新日期:2010年04月29日


????3.關鍵設備的選用和改裝

????核心筒施工鋼平臺體系和外爬自升式M900D重型塔式起重機,是電視塔主體結構施工的兩項關鍵設備。前者沒有標準產(chǎn)品,需要自行設計配備;后者是國外引進的大型設備,但不能直接使用,需要進行改裝。

????這兩項關鍵設備的使用,事前由項目部專家班子先進行科學而嚴格的計算,再進行實地試驗測試,在確認各種情況下都安全,才進行實際試施工;制定操作規(guī)程后,在正式施工中還要注意積累經(jīng)驗,嚴格加強監(jiān)控,確保全程高效、安全。其它一些新設備的使用也須經(jīng)過類似階段,也要按嚴格的科學態(tài)度辦理。

????3.1 核心筒施工鋼平臺體系

????核心筒施工是主體工程的重點之一,平面呈橢圓形,總高達448.8m,標準層層高為5.2m,共88個樓層。核心筒筒壁為鋼骨混凝土豎向結構,內(nèi)墻和樓層梁、板為鋼筋混凝土結構。核心筒基本上是豎直到頂,分階段截面略有變小,筒壁厚度為1000~400mm,內(nèi)墻厚度為500~200mm,采用C80~C45高強混凝土,自下至上逐漸變化;樓層水平梁板采用C30混凝土。

????核心筒施工借鑒了上海金茂大廈和環(huán)球金融中心的成功經(jīng)驗,38m以下采用傳統(tǒng)落地式鋼管排架支承模板體系現(xiàn)澆混凝土;38m以上采用整體提升鋼平臺體系進行施工。所以核心筒施工的關鍵設備是整體提升鋼平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)由上海建工集團自行開發(fā)研制并申報了專利。

????3.2 外掛自升式M900D重型塔式起重機

????根據(jù)吊裝構件重量和作業(yè)半徑,項目部斥資五千多萬元,從澳大利亞引進兩臺M900D(1200t·m)內(nèi)爬式重型塔式起重機,塔吊選用60m高的塔身,懸臂長度39.2m,作為鋼管外框筒結構安裝的主力機械。

????M900D重型塔式起重機是內(nèi)爬變幅式,由于核心筒內(nèi)的面積太小,只能改作附壁懸掛外爬升的方式,為此塔吊要作改裝,核心筒結構上要作相應的加強處理。

????為了避讓核心筒提模鋼平臺,和適應簡體壁厚變化,塔吊中心距離核心筒外側3.4~3.9m安裝。為了減小水平支承反力,塔吊上下支承爬升架的間距設定為4個標準樓層高度(20.8m)。

????(1)外掛支承爬升架的設計

????塔吊工作時外掛支承爬升架共上下兩個,上支承爬升架承受由塔吊起重力矩和風荷載等引起的水平力,下支承爬升架除了承受水平力外,還承受塔吊自重和吊重產(chǎn)生的垂直力。為了減少桿端次彎矩,各構件間均采用鉸接構造。

????(2)混凝土核心筒的整體驗算和局部構造處理

????據(jù)施工方案,混凝土核心筒與外環(huán)鋼結構的高差應控制在36.4~57.2m(7~11層)。經(jīng)理論計算和模擬測定,兩臺塔吊在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)施工荷載的最不利組合下,核心筒的整體變形和局部應力均在允許范圍內(nèi)。

????經(jīng)計算分析,支承塔吊的爬升架,作用于混凝土核心筒反力數(shù)值較大,既有拉壓,又有剪切,受力復雜。對于壁厚≥700mm的區(qū)段,核心筒內(nèi)需局部增加抗剪鋼筋;對于壁厚<700mm的區(qū)段,核心筒緊鄰洞口內(nèi)需增加臨時鋼梁與剪力墻相連。

????據(jù)了解,這種將內(nèi)爬式1200t·m大型塔吊,改裝為外爬升方式,目前在世界上還是第一次。本工程施工中,塔吊的爬升和運行狀態(tài)一直保持良好。后開工的廣州珠江新城西塔,主體結構和高度都與新電視塔相似,采用3臺相同的塔吊,也改裝成外爬升方式,取得很好的效益。

????4.關鍵工序的施工安全復核與監(jiān)控

????主體結構施工的關鍵工序需要進行嚴格復核的有:高空吊裝安全,主體結構在施工階段的驗算和外鋼框筒施工操作平臺的安全復核等。首先要進行分析計算,在地面模擬高空工作、裝拆各種工況進行實測;經(jīng)過這樣的雙重復核,再交專家審核,制定相應的安全操作規(guī)程,然后才正式交付施工使用。

????4.1 高空吊裝安全的復核

????內(nèi)外筒結構主要吊裝構件為外框筒鋼管混凝土柱、內(nèi)筒鋼骨柱、樓層鋼梁等。顯然,吊裝的工作量很大,隨著主體結構不斷攀升至454m的高空,安全問題十分突出,需要慎之又慎的對待。本工程采用自下而上的安裝順序:基坑埋件施工;柱腳及鋼骨安裝;立柱及樓層梁施工;桅桿施工等。

????項目部根椐施工組織設計,分段按不同構件,逐個分析構件類型、重心位置、吊裝方式、鋼絲繩、吊具、索具配備、可能遇到的問題等,認真進行計算,經(jīng)過模擬試吊,專家審核,確認安全后才正式列入實施方案,按實施方案組織施工,同時注意進行實時監(jiān)控。

????4.2 結構構件在施工階段的穩(wěn)定驗算

????按照設計,外框筒與核心筒之間分幾個區(qū)段總共只有37個樓層有連接,其余樓層內(nèi)外結構沒有連接,特別是細腰段(168.0~334.4m)鋼外框筒約166m高度范圍內(nèi)樓層缺失。因此,這些區(qū)段安裝過程中的結構穩(wěn)定必須高度重視。另外,鋼骨柱和鋼管柱單節(jié)長度均超過10m,鋼管柱還傾斜5°~8°,安裝過程中呈懸臂狀態(tài),加上高空中的風力作用,構件在安裝時的受力狀態(tài)很復雜,如何確保構件在安裝時的穩(wěn)定事關重要。

????為確保萬無一失,項目部針對性地對細腰段結構在臨時支撐約束下的穩(wěn)定、核心筒鋼骨柱安裝時的穩(wěn)定、外框筒鋼管柱懸臂安裝時的穩(wěn)定和樓層鋼梁臨時連接的強度等分別進行了嚴格的復核驗算,經(jīng)分析計算和試驗表明:細腰段結構臨時支撐的內(nèi)力、變形和穩(wěn)定,均滿足安全要求;核心筒鋼骨柱安裝按最不利狀態(tài)下設計的連接措施,無論最大應力、變形和穩(wěn)定都能滿足安全、可靠要求;外框筒鋼管柱最不利懸臂狀態(tài)時懸臂段最大變形、最大應力均能滿足安全要求;樓層鋼梁臨時連接的強度可保證有足夠的安全系數(shù)。

????4.3 外框筒高空操作平臺

????(1)操作平臺的作用

????廣州新電視塔的設計,自+32.800m標高開始直到+84.800m這區(qū)段,核心筒外無樓層與外框筒相連,并且在更高的功能層之間也有類似情況。在這些區(qū)段沒有可以利用的操作空間。對于這些位置,采取安裝一批特別的高空操作平臺來解決施工人員操作的空間,同時還作為高空操作的安全隔離平臺。

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????圖2 高空操作平臺示意

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