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超高层建筑施工中的巨型塔机

更新时间:2016-4-15  浏览:2883


    一批超高层建筑正在中国大地崛起。不仅是在上海、广州、北京,很多一、二线城市都在打造地标性的“摩天大厦”,大厦的高度从470m、524m、660m……节节攀升,投资额90亿、100亿……甚至300亿,个个儿都是大手笔。
    据本刊记者初步统计,目前在建和即将开建的500m以上的超高层建筑就有10座以上,其中在建的上海中心大厦主楼核心筒2013年3月15日已施工至101层,高度攀升至470m;深圳平安大厦目前建到了70多m的高度,塔楼已建至18层;天津117高银大厦到3月底主塔楼核心筒已施工至地上7层,高度50余m;武汉绿地中心则已经完成地下工程施工。位于北京CBD核心区的中国樽则一边准备着即将开始的工程招投标,一边在猜想着以它目前518m的计划总高度能否进入全国前十名。


    本文将盘点这些在建的超高层建筑中使用的大型动臂塔机。大型塔机是超高层建筑钢结构施工的关键设备,其选型、定位、设置形式是至关重要的。目前500米以上的超高层建筑施工中的塔机主流配置是采用4台或3台2400tm甚至2700tm的巨型动臂塔机作为主塔楼吊装设备,保证了大型钢结构的吊装,加快了施工进度。这些巨型塔机均采用内燃机为动力,液压无级调速,这样避免了对电网电压产生大的波动,并保证了钢结构吊装的准确就位。
    目前中国已成为全球大型动臂塔机最集中的国家,且仍在不断地产生新的采购订单。

天津117大厦
    今年春节前,天津117大厦两台ZSL2700和两台ZSL1250外挂内爬动臂式塔机安装完成,安装完成时117主塔楼核心筒已完成地上5层的施工(同期,高银117大厦A+B区地下室结构如期封顶),未来施工中,四台巨无霸塔机将用于117大厦主塔楼原材料的运输和钢构件的吊装,为工期进度提供动力支持。据项目负责人介绍,天津高银117大厦工程钢结构体量大,施工难度大,现场焊缝和巨柱尺寸均为世界之最,结构高度597m,总用钢量预计达15万吨,单根巨型柱根据运输及吊装设备性能拆分为45个单元,最大单元重59吨。
    ZSL2700内爬动臂塔机是中昇建机生产的,采用内燃机作动力、通过液压泵和马达全液压驱动、无级调速的重型塔机,最大起重力矩2700tm,最大起重量达100t,在最大起吊半径60m处吊重为31.9t,最大起升高度大632m,起升速度110m/min。整套系统采用PLC控制。天津117大厦项目安装的ZSL2700塔机为华北地区最大的起重设备,为全国在建项目第四、第五台。
    ZSL1250塔机在全国在建项目中也属罕见。最大起重量64吨,在最大起吊半径60m处吊重为12吨,最大起升高度超过600m。
    据承担天津117大厦施工的中建三局负责人介绍,四台塔机的安装采取两家安装队伍同时进行安装作业,同时与顶升模架、钢结构钢板剪力墙的安装交叉进行,项目团队克服现场施工场地有限,施工天气环境恶劣,施工工序复杂、技术难度高等难题,最终确保了塔机成功安装。此次动臂式塔机的安装主要包括外挂支撑框系统的安装及塔机自身的安装,每台塔机需要两道支撑框架,ZSL2700的一道支撑框架重量达50多吨,所有部件为现场拼装,安装位置分别在标高10.1m与28.1m处。实际上,其中一台ZSL2700动臂塔机2012年4月就已安装在117大厦基础上,负责地下室及5层以下的结构施工吊装,此次将该塔机移位至主塔楼核心筒外挂安装。在基础施工阶段,施工现场共安装了14台塔机进行群塔作业,包括永茂STT293平头塔机在内的10台大中型塔机分布于基坑内和基坑外侧钢筋加工厂内,以保证物资转运和钢筋运输。为保证群塔施工安全,现场塔机安装了塔机防碰撞预警系统,包括安装在塔机上的监测仪、位于地面的控制装置和远程监控管理系统,具有塔机群塔防碰撞、安全预警和远程信息管理功能。有了这道安全保障,现场施工生产效率得到较大提高。
    按照计划安排,明年11月底117大厦32层以下将实现提前营业;2015年8月30日将实现大厦主体结构封顶;2015年12月底,外幕墙封闭完成。预计2016年8月底全部施工完毕并投入使用。

天津117大厦

上海中心大厦
    最先采用外挂内爬塔机的是上海建工集团机械施工有限公司。在不具备将塔机安装在建筑物核心筒内部的超高层建筑施工中,通过外挂爬升系统把塔机外挂在建筑物混凝土结构的外部,从而实现塔机的外挂内爬,他们在广州新电视塔、南京紫峰大厦、上海中心大厦等知名工程中施工中, 多次采用了大型动臂塔机的外挂内爬施工技术。通过此项创新技术的应用,大幅节约了工程所用设备的吨位及数量,提高了吊装效率,减少了设备台班费、管理费等费用的支出,缩短了施工工期,实现了良好的经济效益。目前上海机施公司在4个不同的超高层建筑中采用了3种不同形式的外挂内爬形式,即:下撑杆形式、上拉杆形式、上拉杆与下撑杆相结合的形式。
    位于浦东小陆家嘴的上海中心大厦,设计总高度632m。上海建工机施公司为了顺利完成主体结构的施工任务,根据工程实际情况,选用了3台Favco M1280D塔机(2450tm)和1台ZSL2700塔机(2700tm)大型动臂塔机,作为主要起重设备进行上部结构的安装,这是超高层建筑施工领域首次在有限空间采用4台重型塔机进行群塔施工,也是首次将ZSL2700动臂塔机应用到超高层建筑施工。由于塔机之间间距最小只有27m,而4台塔机加上最大吊重总重达2000t,经反复权衡,4台特大型塔机只能采用“外挂内爬”技术设置在塔楼核心筒外面,而且由于塔机重量和建筑高度都是全国第一的,为了确保安全,塔机“外挂内爬”技术采用了上拉杆与下撑杆相结合形式,无论是上拉杆还是下撑杆,每一种结构都能单独确保支撑塔机安全,即使有一种结构临时失效,也能确保塔机在高空使用的万无一失。该装置竖向支撑和水平支撑系统均具有较大的强度和刚度,能够适应巨型塔机施工过程中各种不利工况;它的“下撑上拉”系统具有比传统装置更大的安全储备,能够把塔机施工过程中产生各种荷载安全可靠地传递到核心筒节点区域,而无须对核心筒进行加固,不但提高了工作效率,而且降低了施工成本。
    2013年3月15日,上海中心大厦主楼核心筒已施工至101层,高度攀升至470m。按照工程总规划,设计高度为632 m、121层的上海中心大厦将于2013年7月实现主楼结构封顶,2014年12月实现工程全面竣工,2015年全面建成并启用。


上海中心大厦

深圳平安大厦
   由中建一局承建的深圳平安国际金融大厦工程采用了2台ZSL2700和2台M1280D动臂塔机。今年3月15日已建到了70m~80m的高度,塔楼已建至18层左右。深圳海砂事件曝光后该工程处于停工状态。深圳平安国际金融大厦建筑总高660m,结构高度597m,118层,总建筑面积46万平方米。


ZSL2700在深圳平安大厦施工

广州东塔
    在建的 “广州东塔”周大福中心项目于2011年8月6日正式开工建设,中建钢构广州分公司承建的该项目钢结构主塔楼核心筒2012年11月25日高度已达到104.15m,钢结构核心筒安装至23层,外框筒安装至15层。预计2013年春节前(2013年1月28日前)完成核心筒29层,外框筒24层以下的全部钢结构安装。广州东塔采用了2台M1280D和1台M900动臂塔机。投资高达100亿元的“广州东塔”预计在2015年春节前封顶,将以539.2m的楼高问鼎广州第一高楼。

大连中心·裕景——使用全球最大动臂塔机ZSL3200
    在超高层建筑施工中使用的已知最大动臂塔机是ZSL3200,为全球最大的内爬式动臂塔机,用于由中建八局承建的大连中心·裕景ST1塔楼工程(详见《建筑机械化》2011年12期),该工程即将封顶。ZSL3200采用内燃机作动力,最大工作幅度为50m,吊重55.6t,而在32m吊装幅度内吊重可达100t,最大起升高度达400m,起升速度达100m/min。其吊装性能和技术水平在国内处于领先地位。该机于2010年8月安装完成。大连中心·裕景ST1塔楼建筑高度383.45m,地下4层、地上80层。工程主要特点可概为五个字:高、大、难、多、精。中建八局钢结构安装公司针对本工程的施工特点,综合考虑了构件重量、塔机性能、经济效益,并经多次讨论后决定采用采用一台ZSL3200及两台ZSL750塔机,裙楼施工采用一台STT553的平头塔机和三台STL420动臂塔机完成吊装工作。

    今日的建筑,是明日城市的记忆。超高层建筑的建设适应了社会经济发展的需求——它体现了一个地区经济的繁荣与发展。从高层到超高层,这些都是城市一种“文明的进程”。这一进程,既是对施工技术的考验,也是对大型塔机等工程机械制造商的考验。

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