珠海横琴总部大厦工程塔式起重机选型与布置
王纯岩
（中国二十冶集团有限公司，上海201900）
高，且主要建筑材料一钢材（例筋和钢构件）只能采用塔式起重机运输，塔式起重机的运输工作量大，施工现场周 【捕要〕高层建筑普遍采用钢结构钢第混凝土组合形式，其中钢结构构件质量大，对塔式起重机的工作性能要求边环境复杂，因此塔式起重机（性能和数量）必须保持较高水平.以横琴总部大厦项目的塔式起重机选择为例，通过形象清晰的Exeel表格对比分析，结合工程实体的结构形式和施工工艺，详尽地阐述了在满足技术、安全、施工进度和经济的原则下塔式起重机选型与布置.
[关键词】高层建筑；建筑机械；塔式起重机：选型；布置；施工技术
【中图分类号】TH213.3[文献标识码】A[文章编号】1002-8498（2015）05-0001-06
Type Selection and Arrangement of Tower Crane in Zhuhai Hengqin Headquarters BuildingProject
(China MCC20 Group Co. Lud. Shanghai 201900 Chins)
Wang Chunyan
Abstract: In the tall buildings posite structure of steel and conerete is monly used and high work performasce of tower crane is required because of the large mass of steel ponents ind the mainconstruction materials steel including rebar and steel ponents can only be transported by towercrane whose workload is heavy the surrounding environment of construction site is plex therefore tower crane must maintain a high level at quality and quantity. Based on type selection of tower crane inwith the struture fo and construtio process of engineering entity this paperntroduces tye selection Hengqin headquarters building projeet by parative analysis of clear Ezcel spreadsheet binedand arrangement of tower crane which mees the requirement of technology， safety construction progressand economy.
Key words: tall buildings;eonstruetion equipment ;tower cranes; type selectiom; arangement; struction
混凝土核心筒连接.
1工程概况
体的综合性高层民用建筑，地下3层，地上33层.总建筑面积106981.9m²，塔楼建筑总高度157.5m，钢结构工程量超过2600t，20个外框架柱，核心筒内架-钢筋混凝土核心简混合结构，外框架劲性柱和核心简剪力墙内均设置型钢，梁分为混凝土梁和型钢对接时需塔式起重机进行辅助吊运、配合安装，且混凝土梁两种，标准层层高4.2m，塔楼平面尺寸为44.8mx44.8m.核心筒位于塔楼中心位置，不仅提供了建筑物的抗倒刚度，同时也与外部的框架体系时需兼顾机电设备吊装和幕墙安装，具体选择时应 相互作用.外部为型钢混凝土框架柱，通过水平混遵循以下几点原则.凝土楼板、混凝土梁和型钢混凝土梁与内部的型钢
珠海横琴总部大厦（一期）为集办公、商业为一2塔式起重机选择原则
本工程塔楼标准层设有42根钢柱、36根钢梁，板等材料吊装量大、钢结构构件多，钢柱、钢梁分段工期要求标准层7d/层，故塔式起重机利用率非常高，塔楼布置2台塔式起重机.塔式起重机选择同
1）塔式起重机的主要参数（工作幅度、起升高度、起重量和起重力矩）应满足施工需要.
工作幅度即塔式起重机作业半径，塔式起重机
所选塔式起重机回转半径应满足结构安装要求，避合理的原则.塔式起重机选型必须在深入分析超免盲区.
塔式起重机起重高度（见图1）：
建筑物总高度（m）；H为建筑物施工层施工人员安式起重机.为被安装的构件或最高吊物的高度（m），一般为3-3.5m；H.为索具高度（m），一般为2.5~3m
图1塔式起重机起重高度
Fig.1 Tze lifting height of tower crane
经计算，本工程塔楼的塔式起重机起吊高度为170 ~180m.
起重量应包括吊物、吊具和索具等作用于塔式分段要求，对照起重能力和提升速度等性能指标确 起重机起重吊钩上的全部质量.根据钢结构构件定塔式起重机型号.本工程最大吊物为钢结构的钢柱，考虑到钢柱从下往上逐渐减小，根据钢结构最大起重量为按其竖向钢柱自重与附加在钢梁节 构件分段要求，取最重的一段钢柱，塔式起重机其点处的牛题自重及突出施工面1.2m范围的钢柱质量之和的最大吊物重.
塔式起重机起重力矩=起重量×工作幅度.起重力矩一般控制在其额定起重力矩的75%之下以保证作业安全并延长其使用寿命.
2）当塔式起重机主要参数指标满足施工要求时，还应综合考虑、择优选用性能好、费用低的塔式起重机.
施工进度，以便加快进度、缩短工期、降低工程造价. 3）合理选择塔式起重机能力，提升速度应满足
4）根据不同的结构形式、平面形状及结构施工方法确定塔式起重机的布置和构件堆放区.
5）满足安装、拆除和锚固、顶升要求.
3塔式起重机选型
塔式起重机选型是一项对技术、安全、经济要
最远吊点至回转中心的距离应满足施工平面需要.求很高的工作，必须遵循技术可行、安全可靠、经济高层建筑结构特点、施工工艺、构件分段情况、塔式起重机布置、工期要求和塔式起重机的作业环境与式中：H为塔式起重机的最大起吊高度（m）；H，为析不同塔式起重机类型，从中选择适合本工程的塔 工程所在地的经济发展水平的基础上进行，科学分
全生产所需要的安装高度（m），一般为1.5-2m；H，3.1动臂式与平臂式塔式起重机
动臂式与平臂式塔式起重机比较如下.
的小车变幅，面动臂式塔式起重机采用改变吊臂的 1）变幅方式平臂式塔式起重机采用吊臂上仰角变幅，类似于履带式起重机，变幅速度相对比较慢，工作效率低.
2）对周边影响动臂式塔式起重机比平臂式塔式起重机对周边影响小，占用空间小，可不超过 施工作业区吊运工作.其起重臂可调节水平距离，故可避免多台塔式起重机作业的干涉.其适用于作业环境要求严格的情况.对于多台塔式起重机布置或邻近有建筑物时，可以充分体现其功能.
塔式起重机在非工作作业状态下稳定性较好. 3）稳定性动臂式塔式起重机相对于平臂式
4）经济性动臂式塔式起重机较同吨位、同起重力矩的平臂式塔式起重机销售价格高.
5）起重量动臂式塔式起重机起重吨位较平臂式塔式起重机大.
6）起吊高度动臂式塔式起重机适用于各种高度的超高层，而平臂式塔式起重机一般起吊高度最大为250m左右，超越这个高度需做特殊处理.
本工程目前周边无其他已建高层建筑，周边较空旷，对周边区域要求不高；塔楼采用型钢混凝土 核心筒-型钢混凝土外框架结构，最大单层钢结构构件重5~6t，无过重的钢结构构件，塔式起重机主要负责吊运钢结构构件和一些模板、钢筋、脚手管等施工材料：且180m在平臂式塔式起重机的起吊高度范围内，经济性好，故本工程塔楼选择平臂式塔 式起重机.
3.2平头塔式起重机与帽头塔式起重机
平头塔式起重机与帽头塔式起重机比较有如下优点.
1）结构形式没有塔头和拉杆结构.
2）品装精度吊装精度相对高，尤其适合钢结构安装.
3）爬升方式平头塔式起重机附着、内爬均适合，面帽头塔式起重机一般不适于内爬式，因其帽头和拉杆不易拆除.
4）拆装难易程度平头塔式起重机起重臂单
元质量小（以50m长的吊臂为例，最大单元质量相杂；附者式塔式起重机一般为轻型或中型，一般起 当于吊臂总质量的1/5左右）、安装高度相比于同重能力450~1500kNm，适用于建筑高度200m以级别塔式起重机可降低10m以上，采用锁销连接，下，作业环境较宽松.可在空中直接拆装，快速方便，省时省力；大大降低起重能力要求高.
5）群塔施工高度要求平头塔式起重机群施特殊要求的场合. 工时相邻两台的高度差可降到3m，适合于对高度有
稳，尤其在回转和紧急制动时；只受向下的荷载，在 水平和垂直方向都不受交变应力作用.
受前弱：吊臂根部节较大，不利于运输.
要求，以中联机械为例，最大附着高度两类塔式起 重机均可达到220m，故从技术角度考虑两种类型的塔式起重机均可选用，当然平头塔式起重机更稳定、更安全些，最终以报价为优选择.
3.3内爬式塔式起重机和附着式塔式起重机
内爬式与附着式塔式起重机比较如下.
主体结构核心简内的电梯井或特设的开间内，建筑空作业多，爬升作业风险比较大.②施工影响大布置在剪力境和巨型柱等结构刚度和强度比较大的部位，以确保塔式起重机使用安全.
2）爬升方式内爬式塔式起重机通过钢梁和自我顶升装置爬升，其露出结构外的自由高度一般般4.1~6.5m，距离大的可达10m以上，此时需做重机那样直接看到吊装过程.特殊的加固处理.
3）适用范围内爬式塔式起重机一般为重型过自我下降到一定高度后采用汽车式起重机拆除，
4）内爬式塔式起重机的主要优点①有效施了拆装塔式起重机对所需起重设备起重能力的需工能力大安装在建筑物内部，施工面为整圆，有求.而帽头塔式起重机起重臂和帽头之间采用拉效作业能力在80%以上：而附着式安装在建筑物一 杆连接，拆装需其他起重机进行配合，并需在地面侧，施工面为半圆，所以可用小内爬式塔式起重机将臂架和拉杆等全部连接好后吊装，对起重设备的代替大附着式塔式起重机，减少塔式起重机的数量和台数.②制作成本低塔身标准节长48m，不需随楼层升高面增加塔身标准节，所以整台塔式起重机所耗钢材少，总的制作成本低，比同样施工能力 的附着式塔式起重机低20%~30%.③使用费用6）结构寿命、安全性帽头塔式起重机主要杆低虽然内爬式塔式起重机增加了顶升费用（16m件经常受拉、压应力作用，容易产生疲劳损伤甚至左右一次顶升，一次顶升就需2万元左右）、钢梁制断裂或焊缝开裂：面平头塔式起重机相对更加平作费和拆卸费（若是常规拆除方式需要20万元左右），但当建筑物超过一定高度后，附着式塔式起重 机需设置塔式起重机基础和附墙预理件，有效施工7）缺点对于5000kNm以上的平头塔式起能力小，相应吊装量也小，面内爬式塔式起重机有重机，因其整体平衡臂、吊臂质量大，故起重能力会效施工能力大，单位时间吊次比附着式塔式起重机多20%~30%，相应的作业台班吊装量比同样施工装，且商业裙房在塔楼一侧呈狭长方向布置.故可用费用比同样施工能力的附着式塔式起重机的使 因塔楼铜结构构件少，无精密钢结构构件安高度的附着式塔式起重机高30%以上，所以总的使在商业裙房另一侧另设1台塔式起重机，塔式起重用费用低.④安全性好由于内爬式塔身不高，塔机塔身之间无交叉，且初步考虑采用附着式塔式起式起重机底座和部分塔节位于建筑的内部空间，所重机.平头和帽头塔式起重机附着高度均能达到以整机的受风面积小，抗风（特别是强风和台风）能力强，能抗55m/s风速的强风，抗震能力也强，这对 于多风和地震的地区，此优点十分突出.由于内爬式塔式起重机塔节少并且无附着，所以塔式起重机组件材料库占地面积较小，塔身在建筑物内部也不占地，所以能适应狭窄工地的施工.
1）布置位置内爬式塔式起重机布置在建筑业安全风险比较大安装、拆除作业相对复杂，高 5）内爬式塔式起重机的不足之处①安拆作结构刚度和强度比较大的部位；附着式塔式起重机爬升必须与施工进度互相协调，并且只能在施工间歌期进行：更为麻烦的是，在施工后期将会影响结构和屋面施工，因此必须提前拆除，但又给后期机 电安装和建筑装饰材料的垂直运输带来很大影响.③结构影响大塔式起重机荷载都作用在结约为3个楼层高度，每次爬升16-20m，在建筑物内构上，对结构的作用和影响显著，必须在深人分析的嵌固长度与露出结构的自由高度和其质量有关，结构受力的基础上采取针对性措施，增加建筑构造但最少不得少于8m；附着式塔式起重机则是通过自造价.④拆除费用高拆除需要的技术含量高. 我顶升来安装塔身和附着件进行爬升，附着距离一驾装员操作不便驾驶员不能像附着式塔式起
6）拆除问题传统的附着式塔式起重机是通
内爬式塔式起重机高空施工作业面小，受风力注桩施工技术成熟，成桩质量较可靠，适用于各种影响大、拆除吊装过程中起吊量大，起重臂长度超类型的塔式起重机基础：但成械速度较慢，施工工出屋面（部分甚至起重臂中心处于屋面外侧），吊装序较多，成本较高.预应力高强混凝土管桩定位准高度高、楼面荷载要求高，最终均在屋顶上完成施确，施工速度快，竖向抗压承载力大，但其抗拉、抗剪性能差；可用于埋人式塔式起重机承台的基础.对穿过地下室结构的塔式起重机基础桩，可用灌注 桩加格构柱的形式，钢构架上采取止水构造措施，可保证地下室底板、顶板的防水效果，钢构架拆除也较方便.
工机械的解体、拆除.故拆除难度大、工期长、费用高，且空中作业不安全.
目前内爬式塔式起重机施工中常用的拆除方法有3种：①方法1安装大型塔式起重机拆卸内爬式塔式起重机.此方法特点为：安全性低，安全隐患多：拆卸所需费用高，200m高的内爬式塔式起专制拔杆拆除处在屋面外的起重臂臂杆部分并吊重机基础面（前支腿位置）与基坑底角点连线，此线下至地面，屋面再安装小型塔式起重机运输零部件.此方法特点为：拆除塔式起重机起重臂用专制披杆增加了悬空作业，造成安全隐患；安装小塔式式起重机需22万元，不经济：拆卸便利，满足工期要求.③方法3屋面解体塔式起重机，用定型回转拨杆运输零部件.此方法特点为：所用拔杆等辅助设备可反复使用，造价5万元，经济性好；塔式起重 机解体全部在屋面上进行，减少大量悬空作业，安时进行，提高了拆卸效率，缩短了拆卸工期.
在地下室外侧基坑上的塔式起重机基础，需避重机拆除约需16万元：辅助塔式起重机需附着，造免塔式起重机设在回填土上，要考虑塔式起重机距 成相关工序（如外墙幕墙等）滞后.②方法2利用基坑底角的水平距离是否满足安全要求，即塔式起与水平线的夹角应≤45°即安全剪切角的要求.
本工程采用连续墙围护结构作为垂直基坑壁，起重机需专制塔式起重机基础，用完后除掉，小塔机无法进人基坑吊装，若在基坑边，起重机荷载超 且地下室施工面积大，履带式起重机或汽车式起重过基坑壁的承载极限，考虑到土方开挖期间的栈桥板施工及前期的地下室底板施工，故地下室开挖前必须安装塔式起重机进行地下室施工阶段的吊装.因此，选择悬于地下室中央的塔式起重机基础平 台，在桩基施工阶段将灌注桩格构柱施工完毕，全性好：可将塔式起重机的解体与拔杆吊的吊运同土方开挖前开挖出格构柱顶施工基础平台位置，安装塔式起重机.
用附着式塔式起重机，且本工程结构简单，上部结台塔式起重机（1号）可以满足工程需求，故塔楼另 考虑到栈桥板施工和地下室底板前期施工，1有特殊要求，根据市场上塔式起重机租赁价，采用下，因底板标高位置土方为粉质黏土，稳定性好，可直接预先大开挖至塔式起重机基础平台底，故预先安排开挖此位置土方，先行施工2号塔式起重机基础，并采用比设计强度等级高的混凝土以缩短养护 时间，2号塔式起重机位置地下室底板施工前，通过坑底至栈桥板的土方车坡道，将起重机开至坑底安装2号塔式起重机，以为其他区域地下室底板施工
结合类似工程施工经验，200m高度以内均采附着式更经济一些.
3.4塔式起重机基础比较
构件预理的准确性和稳固性；带地下室的建筑物， 塔式起重机基础设置需考虑塔式起重机基础塔式起重机基础可选择整个设置在基坑外或基坑内；一般不考虑一半在基坑内而另一半在基坑外的塔式起重机基础形式，因其受力不合理.设置在基提供运输条件.密集区域.设置在基坑内的塔式起重机基础，应避免与地下室墙、柱、梁体系相碰，同时也要避开上部更为经济.意提前做好塔式起重机与预应力钢绞线相交处的塔式起重机的自由高度区别于独立高度.塔强处理.塔式起重机基础应选择在便于修筑基础装（不进行下一道附墙施工）高度.排水设施且有利于基础排水的平面位置.
坑外的塔式起重机基础，应尽量开室外总体管线3.5塔式起重机价格比较（见表1）
本工程结构施工工期为14个月，综合考虑租赁
结构的主梁，如上部结构为预应力结构时，更应注3.6塔式起重机自由高度要求
处理；并设置于防水处理较方便的位置，按地下室式起重机独立高度指的是不附墙的最大可安装高 后浇带施工方法进行基础拆除后的防水及结构补度；自由高度指的是附墙后附墙位置以上最高可安
本工程塔楼采用外框架与核心简整体施工方塔式起重机基础桩常用的是混凝土灌注桩、预法，进人标准层钢柱按2层1节分段，故钢结构柱要
应力高强混凝土管桩、灌注桩加格构柱等形式.高于施工面2x4.2m（层高）1.2m（钢柱凸出楼层
表1塔式起置机购买与租赁价格对比
d p pe d ad po I a
塔式起重机 升 起吊 转 50m处 购买 租赁台 方式 高度/=半径/m 最大起 重量/ 购买价/ 万元 备注 （万元月） 租货价/ 备注某品牌500 内展式 490 50 5.4 480 包含施工机械人员培训 17某品牌650 莱品牌750 内式 内美式 490 490 50 50 66 8.6 650 720 费用，不包括钢聚、预理 20 21 包含操作人员的人工费和票升某品辣850 内爽式 490 50 13.8 830 件、牛睡和支挥杆费用 25 费用，不包括安装、拆除费用莱晶牌600 附看式 170 50 12.0 700 不包含附着杆的费用， 仅提供拖箱 18某晶牌6015 附看式 170 50 2.7 - 2.6 驾硬员4500元（人月）- 进退费7.5万元某品牌7030 附春式 170 50 5.6 - - 5.1 进退务费6万元
面的高度）=9.6m，保守考虑待已经浇筑的外框架 柱强度达到100%后才可进行塔式起重机附着，根据工期安排7d/层，混凝土达到养护28d强度时，施工楼层数为28d÷7d/层=4层：故塔楼的塔式起重机的最小自由高度为：4层×4.2m/层9.6m5m（群塔施工时两塔臂之间的安全距离）=31.4m，因此塔楼必须选用自由高度>31.4m的塔式起重机 方能满足施工需要.
框架柱距离为8.4m，若附着在核心筒，塔式起重机 中心至核心筒外边距离需13m，长距离附着不安全，故附着在外框架柱上，采用抱箍形式方便安全，且不影响结构施工.
塔式起重机中心与框架柱中心的垂直距离至架柱中心距离）1.4m（脚手架悬挑长度）1.4m 少为5.8m，具体计算为：2.5m（建筑结构边缘与框（塔身尺寸的一半）0.5m（富余量）=5.8m.
5）考虑塔式起重机后期拆除塔式起重机安拆过程中，其前臂必须与爬升架标准节引进装置口的朝向一致，塔式起重机安装前其爬升架口的朝向面.拆除时驾驶室等部位不与外挑的阳台、雨篷 必须明确.塔式起重机布置应尽量使其能拆至地相碰.
4塔式起重机布置原则
1）考虑塔式起重机的覆盖面和供应面要求塔式起重机的覆盖面是指以塔式起重机的工作幅度为半径的圆形吊运覆盖面积，塔式起重机的供应 面是指借助水平运输段（手推车）所能达到的供应范围.塔式起重机的工作半径通常为45-50m，水平运输距离一般不宜超过80m，塔式起重机定位应保证建筑工程的全部作业面处于其覆盖面和供应面范围内.
6）考虑塔式起重机与周围建筑物和公共设施的关系塔式起重机作业半径内应尽量避开架空高压线和已有建（构）筑物，防止吊臂、吊绳、吊钩可 能对其造成碰撞；实在无法避免时，可考虑架空高压线理地或搭设防护棚等处理方法.
2）考虑施工道路位置施工道路决定着材料的进场路线，同时也决定施工场地的平面布局.
满足结构施工设备及设施的空间位置要求.应考虑外脚手架、建筑物局部外挑造型等所占用的位置，平面定位还应考虑施工电梯位置的要求，施 工电梯的地面层通道口是人员、物料集散的主要场所，必须有足够宽大的场地，应保证施工电梯地面层运输通道口的场地不与塔式起重机基座发生矛盾，可考虑塔式起重机与施工电梯分立建筑物两侧，必须设于同一侧时应尽量错开设置.
3）考虑临设布置塔式起重机作业半径应尽可能覆盖钢筋加工厂、木加工厂、型钢结构堆放场.
达到一定高度后，为增加塔架的刚度和稳定性，需 4）考虑塔式起重机的附着设施塔式起重机安装附着设施.若附着在梁、墙上，多采用预埋件连接形式，需在浇筑混凝土主体时预理螺栓或钢板；若附着在框架柱上，多采用抱形式，附着杆必须根据塔式起重机与索塔之间的距离进行实际润整.
7）群塔施工同一施工地点有2台以上塔式起重机时，保持两塔式起重机任何接近（包括吊重物）距离≥2m，一般两塔臂垂直距离宜≥5m，低位塔臂与高位塔身的水平距离≥2m，任何情况下不允许塔式起重机臂尖碰相邻塔式起重机塔身、起重 臂拉杆，高位塔式起重机吊钩与低位塔式起重机垂
塔身中点至两个附着支座理想的垂直距离为6~8m，附着杆与附着支座连线的夹角为45°~60°，但附着的垂直距离超过范围时，需对附着杆通过切割、焊接、加固等手段进行改造和调整.
本工程塔楼采用悬挑脚手架，由于核心简与外
