超高層建筑施工垂直運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)

西安建筑科技大學(xué)胡長(zhǎng)明教授1主要內(nèi)容

垂直運(yùn)輸體系在高層建筑施工中的重要地位

垂直運(yùn)輸體系的構(gòu)成與配置

塔式起重機(jī)

施工電梯

混凝土泵

工程案例2垂直運(yùn)輸體系在高層建筑施工中的重要地位

超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系是一套相互補(bǔ)充的擔(dān)負(fù)建筑材料設(shè)備、建筑垃圾和施工人員運(yùn)輸?shù)氖┕C(jī)械。超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系任務(wù)重、投入大、效益高，因而在施工中占有極為重要的地位。超高層建筑施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)工程施工特點(diǎn)構(gòu)建合理、高效的垂直運(yùn)輸體系。具體如下：31超高層建筑施工垂直運(yùn)輸任務(wù)重超高層建筑規(guī)模龐大，所需建筑材料數(shù)以十萬(wàn)噸計(jì)，如上海金茂大廈塔樓自重約30萬(wàn)t，上海環(huán)球金融中心塔樓自重達(dá)40余萬(wàn)t。我們不難想象，將這些建筑材料及時(shí)運(yùn)送到所需部位是一項(xiàng)多么繁重的任務(wù)。加之超高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量大，所需施工人員多，高峰時(shí)施工人員數(shù)以千計(jì)，每天超過(guò)10000人次的施工人員上下對(duì)垂直運(yùn)輸體系是嚴(yán)峻考驗(yàn)，特別是上下班及午休期間，施工人員上下非常集中，垂直運(yùn)輸體系壓力巨大，同時(shí)施工過(guò)程中還產(chǎn)生較多的建筑垃圾，必須及時(shí)運(yùn)送等。所有這些，對(duì)超高層建筑施工的垂直運(yùn)輸系統(tǒng)提出了極高的要求。42超高層建筑施工垂直運(yùn)輸投入大超高層建筑施工中，施工機(jī)械設(shè)備的費(fèi)用約占土建總造價(jià)的5～10％，對(duì)總造價(jià)有一定的影響，而在整個(gè)施工機(jī)械設(shè)備中，垂直運(yùn)輸體系的機(jī)械設(shè)備是主要組成部分，超高層建筑施工所需的大型機(jī)械設(shè)備多數(shù)用于垂直運(yùn)輸，如塔式起重機(jī)、混凝土輸送泵和施工電梯。因此超高層建筑施工垂直運(yùn)輸?shù)耐度刖吞貏e大，有些特大型超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系配置費(fèi)超過(guò)一億元，使用費(fèi)超過(guò)5000萬(wàn)元。因此，根據(jù)工程特點(diǎn)正確地構(gòu)建垂直運(yùn)輸體系，有利于降低超高層建筑造價(jià)。5表1世界部分超高層建筑施工垂直運(yùn)輸量統(tǒng)計(jì)

上海金茂大廈臺(tái)北101香港國(guó)際金融中心二期吉隆坡石油大廈總建筑面積292475m2

412500m2

185806m2

341760m2

總高度420.5m508m415m451.9m混凝土180000m3

204022m3

112000m3

173200m3

鋼筋38000t24548t18000t36910t鋼結(jié)構(gòu)20000t96700t28000t

幕墻1080001160085000m77000高峰施工人3500人／d3000人／d3500人／d7000人／d63超高層建筑施工垂直運(yùn)輸產(chǎn)生效益高超高層建筑施工投入大，加快施工速度不但將顯著提高建設(shè)單位的投資效益，而且將大大提高承包商的經(jīng)濟(jì)效益。所以，垂直運(yùn)輸體系的合理配置對(duì)加快超高層建筑施工速度，降低施工成本具有非常重要的作用。一是高效的垂直運(yùn)輸體系是超高層建筑順利施工的先決條件。二是施工人員是超高層建筑施工的主力軍，如何確保施工人員快捷到達(dá)施工作業(yè)面一直是工程技術(shù)人員關(guān)注的課題。7

超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系的構(gòu)成與配置1垂直運(yùn)輸體系的構(gòu)成超高層建筑施工垂直運(yùn)輸對(duì)象，按重量和體量可以分為以下五類(lèi)：(1)大型建筑材料設(shè)備：包括鋼構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)件、鋼筋、機(jī)電設(shè)備、幕墻構(gòu)件以及模板等大型施工機(jī)具。這類(lèi)建筑材料設(shè)備單件重量和體量比較大，對(duì)運(yùn)輸工具的工作性能要求高。(2)中小型建筑材料設(shè)備：包括機(jī)電安裝材料、建筑裝飾材料和中小型施工機(jī)具等。這類(lèi)建筑材料設(shè)備單件重量和體量都比較小，對(duì)運(yùn)輸工具的工作性能要求相對(duì)較低。8(3)混凝土：這類(lèi)建筑材料使用量大，但對(duì)運(yùn)輸工具的適應(yīng)性強(qiáng)。(4)施工人員：超高層建筑施工人員數(shù)量大，上下時(shí)間相對(duì)集中，垂直運(yùn)輸強(qiáng)度大。同時(shí)人員運(yùn)輸更須確保安全，因此對(duì)運(yùn)輸工具的可靠性要求更高。(5)建筑垃圾：超高層建筑施工產(chǎn)生的垃圾數(shù)量并不特別大，但是時(shí)間和空間分布廣，各個(gè)階段和各個(gè)施工作業(yè)面都可能產(chǎn)生建筑垃圾，必須及時(shí)將其運(yùn)出，以提高文明施工水平。9根據(jù)施工垂直運(yùn)輸對(duì)象的不同，超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系一般由塔式起重機(jī)、施工電梯、混凝土泵及輸送管道等構(gòu)成，其中塔式起重機(jī)、施工電梯、混凝土泵應(yīng)用極為廣泛，輸送管道應(yīng)用不多。我國(guó)香港和阿聯(lián)酋迪拜等地嘗試采用輸送管道解決超高層建筑垃圾運(yùn)輸難題，效率高、成本低，值得我們借鑒。102垂直運(yùn)輸體系的配置超高層建筑施工垂直運(yùn)輸體系配置應(yīng)當(dāng)遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理原則：（1）垂直運(yùn)輸能力應(yīng)滿足施工需要。（2）垂直運(yùn)輸效率要滿足施工速度需要。（3）垂直運(yùn)輸體系綜合效益要求最大化。

11超高層建筑工程的施工特點(diǎn)各不相同，但是施工垂直運(yùn)輸對(duì)象基本相似，因此垂直運(yùn)輸體系主要配置大同小異，多采用塔式起重機(jī)、混凝土泵和施工電梯作為垂直運(yùn)輸體系主要機(jī)械，只是在垂直運(yùn)輸機(jī)械的配置數(shù)量上因工程而異。一般而言，在以鋼結(jié)構(gòu)為主的超高層建筑施工中塔式起重機(jī)配置高，混凝土泵配置低，如上海環(huán)球金融中心、臺(tái)北101大樓等。以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的超高層建筑施工中則塔式起重機(jī)配置低，混凝土泵配置高，如阿聯(lián)酋迪拜大廈等。12塔式起重機(jī)

1塔式起重機(jī)性能

塔式起重機(jī)是超高層建筑施工中最重要的吊裝和垂直運(yùn)輸機(jī)械。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，塔式起重機(jī)的性能日臻完善。世界主要特重型塔式起重機(jī)工作性能如下：

13世界主要特重型塔武起重機(jī)工作性能制造商塔吊型號(hào)起重力矩最大起重量最大起重幅度最大幅度起重量丹麥KROLLK一1000010000t.m240t／44m100m94.5t澳大利FavelleFavcoM1680D3000t.m200t／l5m89m不詳澳大利FavelleFaycoM1280D2450t.m100t／25m60m31t德國(guó)Liebherr400OHC704000t.m70t／8041t法國(guó)PotainMD36003600t.m160t／22m90m29t中國(guó)科潤(rùn)FZQ24002400t.m100t54m16t中國(guó)川建QTZ15001500t.m63t／24.4m80m15t中國(guó)三洋M125(100；80)／751000t.m50t／18.57m80m7.5t142塔式起重機(jī)分類(lèi)（1）按結(jié)構(gòu)型式分

①固定式塔式起重機(jī)：通過(guò)連接件將塔身基架固定在地基基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物上，進(jìn)行起重作業(yè)的塔式起重機(jī)。

②移動(dòng)式塔式起重機(jī)：具有運(yùn)行裝置，可以行走的塔式起重機(jī)。15（2）按回轉(zhuǎn)型式分①上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)．回轉(zhuǎn)支承設(shè)置在塔身上部的塔式起重機(jī)。②下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)：回轉(zhuǎn)支承設(shè)置于塔身底部、塔身相對(duì)于底架轉(zhuǎn)動(dòng)的塔式起重機(jī)。（3）按架設(shè)方法分①非自行架設(shè)塔式起重機(jī)：依靠其他起重設(shè)備進(jìn)行組裝架設(shè)成整機(jī)的塔式起重機(jī)。②自行架設(shè)塔式起重機(jī)：依靠自身的動(dòng)力裝置和機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸狀態(tài)與工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的塔式起重機(jī)。16（4）按變幅方式分①小車(chē)變幅塔式起重機(jī)：起重小車(chē)沿起重臂運(yùn)行進(jìn)行變幅的塔式起重機(jī)。②動(dòng)臂變幅塔式起重機(jī)：臂架作俯仰運(yùn)動(dòng)進(jìn)行變幅的塔式起重機(jī)。③折臂式塔式起重機(jī)：根據(jù)起重作業(yè)的需要，臂架可以彎折的塔式起重機(jī)。它可以同時(shí)具備動(dòng)臂變幅和小車(chē)變幅的性能。17（5）按起重能力分①輕型塔式起重機(jī)：起重量在0．5～3t之間。②中型塔式起重機(jī)：起重量在3～15t之間。③重型塔式起重機(jī)起重量為20～40t之間。④特重型塔式起重機(jī)．起重量超過(guò)40t。183塔式起重機(jī)選型與配置（1）塔式起重機(jī)選型影響因素塔式起重機(jī)選型必須在深入分析超高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、塔式起重機(jī)的作業(yè)環(huán)境和工程所在地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的基礎(chǔ)上進(jìn)行。19①超高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響超高層建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)塔式起重機(jī)選型影響顯著。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的超高層建筑施工中，建筑材料單件重量小，對(duì)塔式起重機(jī)的工作性能要求低。而且主要建筑材料一混凝土可以采用混凝土泵輸送，塔式起重機(jī)運(yùn)輸工作量比較少，因此塔式起重機(jī)配置(性能和數(shù)量)都可以保持在較低的水平。但是在鋼結(jié)構(gòu)超高層建筑施工中，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量大，有的甚至重達(dá)百?lài)崳瑢?duì)塔式起重機(jī)的工作性能要求高。而且主要建筑材料——鋼材(鋼筋和鋼構(gòu)件)只能采用塔式起重機(jī)運(yùn)輸，塔式起重機(jī)的運(yùn)輸工作量大，因此塔式起重機(jī)配置(性能和數(shù)量)必須保持較高水平。20②塔式起重機(jī)作業(yè)環(huán)境的影響塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)比較大的活動(dòng)，要嚴(yán)格控制塔式起重機(jī)的活動(dòng)范圍，避免塔式起重機(jī)作業(yè)事故引起周?chē)藛T和財(cái)產(chǎn)的重大損失，因此作業(yè)環(huán)境對(duì)塔式起重機(jī)的選型影響顯著。作業(yè)環(huán)境比較寬松時(shí)，可以選用成本比較低，但是環(huán)境影口向比較大的小車(chē)變幅塔式起重機(jī)。作業(yè)環(huán)境比較嚴(yán)格時(shí)，必須選用成本比較高，但是環(huán)境影響比較小的動(dòng)臂變幅塔式起重機(jī)，以便塔式起重機(jī)的作業(yè)范圍始終控制在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)。如日本是一個(gè)土地資源稀缺，建筑密度非常高的國(guó)家，超高層建筑施工作業(yè)環(huán)境極為緊張，因此為減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，在中心城區(qū)施工時(shí)多采用動(dòng)臂變幅塔式起重機(jī)。21③社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影晌超高層建筑施工是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性要求比較高的活動(dòng)，施工成本對(duì)超高層建筑的建造成本影響顯著。因此，必須根據(jù)工程所在地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)選擇施工方式：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較高的國(guó)家和地區(qū)，人力資源是稀缺資源，勞動(dòng)力成本比較高，因此必須通過(guò)提高施工機(jī)械化水平，減少勞動(dòng)力消耗，達(dá)到降低施工成本的目的，這樣塔式起重機(jī)的配置相對(duì)可以比較高；而在我國(guó)這樣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還比較低的國(guó)家，大型施工機(jī)械是稀缺資源，人力資源比較充裕，成本比較低，因此必須充分發(fā)揮人力資源充裕的優(yōu)勢(shì)，適當(dāng)降低施工機(jī)械化水平，塔式起重機(jī)的配置就比較低。這樣既降低了施工成本，又解決了民眾就業(yè)。22（2）塔式起重機(jī)選型①選型原則塔式起重機(jī)選型是一項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求很高的工作，必須遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則。②選型優(yōu)化在塔式起重機(jī)選型過(guò)程中，要結(jié)合工程所在地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平，深入分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性；還應(yīng)從塔式起重機(jī)布置、構(gòu)件分段和吊裝工藝等方面優(yōu)化施工方案。

23在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較低的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或組合(混合)結(jié)構(gòu)，盡可能地減少大型構(gòu)件的使用，降低單個(gè)構(gòu)件的重量，盡可能降低塔式起重機(jī)配置和大型施工機(jī)械投入。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較高的地區(qū)，應(yīng)充分發(fā)揮工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先考慮采用鋼結(jié)構(gòu)或組合(混合)結(jié)構(gòu)，盡可能地減少現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量，適當(dāng)提高塔式起重機(jī)的配置和減少勞動(dòng)力消耗，以獲得綜合效益最大化。24塔式起重機(jī)的布置應(yīng)有利于充分發(fā)揮機(jī)械性能，在實(shí)現(xiàn)全面覆蓋的同時(shí)，應(yīng)盡可能設(shè)位于大型構(gòu)件附近。構(gòu)件分段則要與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，正確處理好塔式起重機(jī)配置與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化。許多特大型構(gòu)件多位于超高層建筑地面附近，吊裝時(shí)就應(yīng)當(dāng)充分利用地面作業(yè)條件好的優(yōu)勢(shì)，輔以大型履帶吊進(jìn)行拼、吊裝。重型桁架和高位塔尖則可以探索采用整體提升工藝進(jìn)行安裝。

25③工程案例廣州珠江新城西塔由主塔樓、副樓和裙樓組成。主塔樓地下四層，地上103層，高432m，采用鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱外筒+鋼筋混凝土內(nèi)筒的筒中筒結(jié)構(gòu)體系。

26工程特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)工程具有節(jié)點(diǎn)重量大、分布范圍廣、構(gòu)件重量差異懸殊等特點(diǎn)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)分段重量最大超過(guò)60t。

27該工程通過(guò)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、塔式起重機(jī)布置和鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝等，成功地將塔式起重機(jī)配置由3臺(tái)M1280D降低為采用M900D,節(jié)約了約2000多萬(wàn)元的施工設(shè)備投入。28確定塔式起重機(jī)配置的方法有工程經(jīng)驗(yàn)法和定量分析法兩種。工程經(jīng)驗(yàn)法就是通過(guò)比照類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)確定塔式起重機(jī)的配置數(shù)量，如表5所示的超高層建筑施工塔式起重機(jī)配置就可為類(lèi)似工程參考。工程經(jīng)驗(yàn)法就是一種近似方法，準(zhǔn)確性相對(duì)比較低，但是計(jì)算工作量小，因此多在投標(biāo)方案和施工大綱編制階段采用。定量分析法則是以進(jìn)度控制為目標(biāo)，通過(guò)深入分析塔式起重機(jī)工作量和吊裝能力來(lái)確定塔式起重機(jī)配置數(shù)量。該方法非常成熟，準(zhǔn)確性高，但計(jì)算工作量大，因此多在施工組織設(shè)計(jì)編制階段采用。29304塔式起重機(jī)布置與安裝

(1)塔式起重機(jī)布置塔式起重機(jī)布置應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮機(jī)械性能，實(shí)現(xiàn)吊裝區(qū)域有效覆蓋，保證作業(yè)安全可靠。①充分發(fā)揮機(jī)械性能塔式起重機(jī)作業(yè)性能的最大特點(diǎn)是作業(yè)幅度較小，起重量越大，因此塔式起重機(jī)布置必須從有利于大型構(gòu)件吊裝的角度出發(fā)，將塔式起重機(jī)盡量布置在距離大型構(gòu)件較近的位置。31②實(shí)現(xiàn)吊裝區(qū)域有效覆蓋塔式起重機(jī)布置一方面要保證它是起重機(jī)其中幅度和起升高度能夠全面覆蓋構(gòu)件吊裝區(qū)域，另一方面要保證塔式起重機(jī)起重量能夠滿足構(gòu)件吊裝需要。塔式起重機(jī)的布置應(yīng)確保超高層建筑的全部吊裝施工作業(yè)面處于其覆蓋面和供應(yīng)面內(nèi)。

32③保證安全可靠、施工便利塔式起重機(jī)自重大，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響強(qiáng)烈，因此必須布置在核心筒、剪力墻和巨型柱等結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度比較大的部位，以確保塔式起重機(jī)的使用安全;應(yīng)可能避免塔式起重機(jī)多次移位和拆除，在超高層建筑整個(gè)高度方向，塔式起重機(jī)的布置都以不影響結(jié)構(gòu)形成整體為宜，確保塔式起重機(jī)能夠隨超高層建筑施工不斷向上延伸而無(wú)障礙爬升。33(2)塔式起重機(jī)架設(shè)方式

塔式起重機(jī)架設(shè)方式有固定式、軌道運(yùn)行式、附著自升式和內(nèi)爬自升式等4種。其中附著自升式和內(nèi)爬自升式能夠適應(yīng)超高層建筑施工需要，其它架設(shè)方式僅適應(yīng)超高層建筑低區(qū)的施工。附著自升式和內(nèi)爬自升式也各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別適應(yīng)不同的工程特點(diǎn)和作業(yè)環(huán)境。34附著自升式是塔身固定在地面基礎(chǔ)上，塔式起重機(jī)附著在建筑結(jié)構(gòu)上自動(dòng)升高的架設(shè)方式。其優(yōu)點(diǎn)：①使用安全性高。安裝、拆除作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單、升高作業(yè)機(jī)械化程度高、風(fēng)險(xiǎn)小，安全有保障。②施工影響小。塔式起重機(jī)布置在超高層建筑外部，對(duì)施工影響小，因此可以保留使用比較長(zhǎng)的時(shí)間，極大地方便了機(jī)電安裝和建筑裝飾材料的垂直運(yùn)輸。

35③結(jié)構(gòu)影響小。塔式起重機(jī)自重由塔身直接傳遞至基礎(chǔ)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用比較小，建筑結(jié)構(gòu)的加固工作量也相對(duì)較小。36其缺點(diǎn)：①材料消耗大。塔式起重機(jī)依靠塔身傳遞自重，塔身消耗隨工作高度而增加，因此超高層建筑特別高時(shí)，附著自升式架設(shè)方式的經(jīng)濟(jì)性顯著下降。②設(shè)備性能沒(méi)有充分發(fā)揮。采用附著自升式架設(shè)方式，塔式起重機(jī)只能偏位布置，其工作性能難以充分發(fā)揮。③環(huán)境影響大。因塔式起重機(jī)安裝在建筑結(jié)構(gòu)外，也需要較多場(chǎng)地。37內(nèi)爬自升式是塔式起重機(jī)沿著建筑結(jié)構(gòu)井道內(nèi)部自動(dòng)爬升的架設(shè)方式。塔式起重機(jī)爬升井道一般為建筑主體結(jié)構(gòu)核心筒內(nèi)的電梯井。其優(yōu)點(diǎn)：①材料消耗小。塔式起重機(jī)通過(guò)內(nèi)爬與結(jié)構(gòu)同步升高，不需要大量的塔身。②設(shè)備性能得到充分發(fā)揮。采用內(nèi)爬自升式架設(shè)方式，塔式起重機(jī)距重型構(gòu)件距離小，塔吊有效覆蓋范圍廣，其工作性能可以充分發(fā)揮。38③環(huán)境影響小。塔式起重機(jī)安裝在建筑內(nèi)部，不需要占用額外場(chǎng)地。其缺點(diǎn)：①使用安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。安裝、拆除作業(yè)相對(duì)復(fù)雜、高空作業(yè)多，升高作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)比較大。39②施工影響大。塔式起重機(jī)布置在建筑內(nèi)部，在施工后期，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)和屋面施工，因此必須提前拆除，但又給后期機(jī)電安裝和建筑裝飾材料的垂直運(yùn)輸帶來(lái)很大影響。③結(jié)構(gòu)影響大。塔式起重機(jī)所有荷載都作用在結(jié)構(gòu)上，對(duì)結(jié)構(gòu)的作用和影響顯著，必須在深入分析結(jié)構(gòu)受力的基礎(chǔ)上采取針對(duì)性措施。40（3）塔式起重機(jī)架設(shè)方式比選一般情況下應(yīng)盡可能選擇作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)比較低的附著自升式架設(shè)方式，只有當(dāng)超高層建筑高度特別高，施工場(chǎng)地非常緊張，塔吊起重能力很大的情況下才選擇內(nèi)爬自升式架設(shè)方式。塔式起重機(jī)架設(shè)方式適用范圍如下表:41塔式起重杌架設(shè)方式建筑高度作業(yè)環(huán)境塔式起重杌類(lèi)型附著自升式200m以下環(huán)境寬松中型、輕型內(nèi)爬自升式200m以上環(huán)境緊張重型、特重型塔式起重機(jī)架設(shè)方式比選425工程案例（1）金茂大廈（2）上海環(huán)球金融中心（3）南京紫峰大廈43

上海金茂大廈44工程特點(diǎn)：（1）量大總噸位達(dá)16500t，剪力栓釘580000套，高強(qiáng)螺栓400t,金屬壓型鋼板185000m2(2)面廣鋼結(jié)構(gòu)分布在平面尺寸52.7m×52.7m，高度-14.9-420.5m的空間(3)單件構(gòu)件大而重最大構(gòu)件重達(dá)22.4t45(4)核心筒體沿高度變化比較大。53層以下筒內(nèi)有井字形鋼筋混凝土腹部剪力墻，53層以上成了一個(gè)煙囪式的筒體。(5)復(fù)合巨型柱在垂直方向斷面變化比較大(6)工期緊。鋼結(jié)構(gòu)工程必須在18個(gè)月內(nèi)安裝完成46塔吊的布置：若布置在核心筒內(nèi)，隨在此處剛度大，但到達(dá)56層后很難再爬升。而復(fù)合巨型柱剛度僅次于核心筒體，且縱橫向的樓層鋼結(jié)構(gòu)將巨型柱與塔樓結(jié)構(gòu)連成整體，故布置在此處比較理想，如右圖所示：47塔吊的選型由于塔吊需要全回轉(zhuǎn)，因此塔吊的扒桿必須能夠起伏，尾部的平衡臂長(zhǎng)度必須小于10m。故選用2臺(tái)M440D抬臂式內(nèi)爬塔吊。選用還有其他原因；在20-30層、49-55層、83-87層，核心筒體的筒壁內(nèi)有勁性鋼結(jié)構(gòu)，這部分鋼結(jié)構(gòu)量大、單件最大重量達(dá)18t，由于核心筒施工必須先行（至少高出外圍鋼結(jié)構(gòu)5層左右），故此，選用M440D塔吊，其起重能力達(dá)600t.m，臂長(zhǎng)55m.48上海環(huán)球金融中心49建設(shè)中的上海環(huán)球金融中心為多功能的摩天大廈，大樓地上101層，地下3層，標(biāo)準(zhǔn)層高4.2米，地面以上實(shí)體高度為492米，總建筑面積為377300平方米。本工程需要最高吊裝高度為491米，除鋼結(jié)構(gòu)和土建施工外還要綜合考慮玻璃幕墻、擦窗機(jī)、阻尼器等機(jī)電設(shè)備的安裝需要，由于工程工期十分緊張，垂直運(yùn)輸任務(wù)非常密集，擬定2臺(tái)(FAVCO)M900D及1臺(tái)(FAVCO)M440D內(nèi)爬塔吊作為主要吊裝設(shè)備。50M440D支撐架布置M440D塔吊約每隔三層爬升一次，支承基本間距為12.6m，因筒體截面的變化，M440D塔吊在60F以下布置于核心筒內(nèi)，60F以上轉(zhuǎn)換至核心筒外。

M900D支撐架布置M900D塔吊布置于核心筒內(nèi)，約每隔四層爬升一次，因而上下兩道支承基本間距為16.8m。51M440D塔吊安裝M440D塔吊在主樓底板完成后進(jìn)場(chǎng)，在塔樓底板混凝土施工之前，用150t履帶吊安裝M440D在底板內(nèi)的基礎(chǔ)柱角，

M900D塔吊安裝兩臺(tái)M900D塔吊在主樓核心筒施工至4F時(shí)進(jìn)場(chǎng)。在核心筒施工到4F后，利用M440D塔吊安裝2臺(tái)M900D塔吊。

52塔吊安裝53現(xiàn)場(chǎng)情況54

南京紫峰大廈

圖紫峰大廈施工過(guò)程圖

55南京紫峰大廈與鼓樓大廈相鄰，位于南京市鼓樓廣場(chǎng)西北角，整個(gè)主樓結(jié)構(gòu)體系采用鋼框架一鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。外圍鋼框架與鋼筋混凝土核心筒通過(guò)在10F～11F、35F-36F、60F～61F三道伸臂桁架和帶狀桁架與巨型核心筒連在一起，形成三道抗側(cè)力結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)總重約12000t。56鋼結(jié)構(gòu)安裝階段施工設(shè)備按照主樓地下結(jié)構(gòu)、地上框架結(jié)構(gòu)和天線桅桿三個(gè)階段分別進(jìn)行選擇和布置，并采用不同的支承方式。塔吊布置原則：(1)滿足自身爬升和支附條件；(2)與土建提升鋼模板系統(tǒng)相互獨(dú)立并協(xié)調(diào)一致；(3)塔吊回轉(zhuǎn)平臺(tái)之間有一定的安全距離；(4)鋼結(jié)構(gòu)吊裝覆蓋面滿足主樓鋼結(jié)構(gòu)吊裝要求。57主樓地下結(jié)構(gòu)施工階段主樓地下鋼結(jié)構(gòu)主要包括地腳螺栓、核心筒內(nèi)勁性鋼柱和外圍框架勁性鋼柱，勁性柱2層一節(jié)，最大分段構(gòu)件重12t，采用1臺(tái)布置于核心筒內(nèi)的固定式M440D塔吊(600t·iTI)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝(見(jiàn)下圖)

58主樓地上結(jié)構(gòu)施工階段主樓地上框架結(jié)構(gòu)主要包括外圍鋼框架、三道伸臂桁架和帶狀桁架，外圍框架柱每三層為一節(jié)，分段構(gòu)件長(zhǎng)度12．6m和11．4m，最大構(gòu)件重12t。桁架層采用高空原位拼裝，分段重控制在14．7t以內(nèi)。主樓地上框架結(jié)構(gòu)采用布置于核心筒內(nèi)的兩臺(tái)內(nèi)爬式M440D塔吊(600t·iTI)進(jìn)行安裝。

59天線桅桿施工階段天線桅桿包括橢圓形鋼框架層、主天線、副天線，最大構(gòu)件重控制在12t之內(nèi)，采用1臺(tái)附著自升式M440D塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝見(jiàn)圖

60施工電梯1施工電梯發(fā)展概況歷經(jīng)5O多年發(fā)展，世界上施工電梯技術(shù)越來(lái)越成熟，產(chǎn)業(yè)集中度越來(lái)越高，國(guó)外施工電梯的著名生產(chǎn)廠家主要有瑞典ALIMAK、芬蘭SCANCLIMBER、德國(guó)STEINWEG和捷克PEGA，其中瑞典ALIMAK為老牌龍頭，世界十大超高層建筑有6棟(臺(tái)北101、吉隆坡石油雙塔、上海金茂大廈、香港國(guó)際金融中心二期、高雄T&C大廈和香港中環(huán)廣場(chǎng))建設(shè)時(shí)采用了瑞典ALIMAK施工電梯，其行業(yè)地位可見(jiàn)一斑。61捷克PEGA則是行業(yè)新軍，成立時(shí)間不長(zhǎng)即參與了世界第一高樓阿聯(lián)酋迪拜大廈的建設(shè)。我國(guó)自1973年開(kāi)始生產(chǎn)施工電梯，經(jīng)過(guò)3O多年的發(fā)展，基本趕上了國(guó)際先進(jìn)水平，上海的“寶達(dá)”和廣州的“京龍”都是業(yè)內(nèi)頗具影響的品牌，產(chǎn)品性能與國(guó)外先進(jìn)水平基本相當(dāng)。622施工電梯分類(lèi)施工電梯可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、工作性能等進(jìn)行分類(lèi)：（1）按提升方式分①卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)(SS型)施工電梯。②齒輪、齒條驅(qū)動(dòng)(SC型)施工電梯。③混合驅(qū)動(dòng)(SH型)施工電梯。63世界主要超高層建筑施工電梯工作性能制造商產(chǎn)品型號(hào)額定載重量/kg最大起升高度／m起升速度／m／min瑞士ALIMAKALIMAKSCANDOSUPER3200400100捷克PEGAPEGA3240TDVFCSUPERHS3170400100芬蘭SCANCLIMBERSC2032200030036德國(guó)STEINWEGSUPERUFTMX2024200020040中國(guó)寶迭SCD320／32OV320040096中國(guó)京龍SCD200／200G20004509664（2）按驅(qū)動(dòng)方式分①單機(jī)組驅(qū)動(dòng)施工電梯。②雙機(jī)組驅(qū)動(dòng)施工電梯。（3）按平衡方式分①帶平衡重施工電梯。②不帶平衡重施工電梯。（4）按導(dǎo)軌架構(gòu)造分①單柱導(dǎo)軌架施工電梯。②雙柱導(dǎo)軌架施工電梯。（5）按梯籠數(shù)量分①單籠施工電梯；②雙籠施工電梯。65（6）按載重量分①重型施工電梯：載重量為2t或2.4t，或乘員27-30人。②輕型施工電梯：載重量為1t，或乘員12人。③超輕型施工電梯：載重量為0.6t，或乘員6-8人。（7）按運(yùn)輸對(duì)象分①貨用施工電梯。②人貨兩用施工電梯。66（8）按升運(yùn)速度分①普通施工電梯：升運(yùn)速度在36m／min以下。②中速施工電梯：升運(yùn)速度在36m／min-63m／m1n之間。③高速施工電梯：升運(yùn)速度在63m／min～100m／min之間。（9）按安裝角度分①垂直式施工電梯。②傾斜式施工電梯673施工電梯選型與配置目前超高層建筑施工電梯的選型與配置還缺乏定量的方法，多依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。影響超高層建筑施工電梯選型的因素主要有工程規(guī)模和建筑高度。施工電梯配置類(lèi)型主要受超高層建筑高度所決定，一般超高層建筑施工多選用雙籠、中速施工電梯。當(dāng)建筑高度超過(guò)200m時(shí)則應(yīng)優(yōu)先選用雙籠、重型、高速施工電梯。68施工電梯配置數(shù)量主要受超高層建筑規(guī)模所決定，同時(shí)也受建筑高度影響。一臺(tái)雙籠、重型、高速施工電梯(載重量為2t或2.4t，或乘員27-30人)服務(wù)建筑面積在100000m2左右。一般情況下施工電梯服務(wù)面積隨建筑高度增加而下降。69世界部分著名超高層建筑施工電梯配置簡(jiǎn)況工程名稱(chēng)建筑高度建筑規(guī)模/m2施工電梯配置上海金茂大廈88層,420.5m202，9552臺(tái)4籠AlimakScandoSuper+l臺(tái)2籠接力上海環(huán)球金融中心1o1層,492m317，0003臺(tái)6籠寶達(dá)SCD300/300(SCD200/200)+1臺(tái)2籠接力臺(tái)北101101層,508m198，3473臺(tái)6籠AlimakScandoSuper香港國(guó)際金融中心二期88層，415m185，8064臺(tái)籠AlimakScandoSuper吉隆坡石油大廈雙塔88層，452m341，7604臺(tái)8籠AlimakScandoSuper阿聯(lián)酋迪拜大廈167層，705m280，0004臺(tái)8籠+2臺(tái)4籠+1臺(tái)2籠PegaP3240接力704施工電梯布置超高層建筑多采用核心筒先行的階梯狀流水施工方式。為滿足不同高度施工需要，施工電梯一般需在建筑內(nèi)外布置。建筑內(nèi)部施工電梯布置在核心筒內(nèi)外，主要解決核心筒結(jié)構(gòu)施工人員上下，運(yùn)輸工作量不大，但是可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效。建筑外部施工電梯集中布置在建筑立面比較規(guī)則或場(chǎng)地開(kāi)闊處，以盡量減少對(duì)幕墻工程和室內(nèi)裝飾工程施工的影響。71阿聯(lián)酋迪拜大廈施工電梯布置72央視大廈電梯布置圖73混凝土泵1混凝土泵發(fā)展概況混凝土泵是一種有效的混凝土運(yùn)輸工具，它以泵為動(dòng)力，沿管道輸送混凝土，可以同時(shí)完成水平和垂直運(yùn)輸，將混凝土直接運(yùn)送至澆筑地點(diǎn)。混凝土泵具有輸送能力大、速度快、效率高、節(jié)省人力、能連續(xù)作業(yè)等特點(diǎn)。因此，它已成為施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸混凝土最重要的一種方法。741971年以前，混凝土出口壓力大多不超過(guò)2．94MPa，后提高到5.88～8.38MPa，現(xiàn)在已達(dá)到22MPa，而且還有繼續(xù)提高的趨勢(shì)。同時(shí)，液壓系統(tǒng)的壓力也在不斷提高，基本都在32MPa以上。由此，輸送距離也在不斷增加，最大水平輸送距離已超過(guò)2000ITI，最大垂直泵送高度也可達(dá)500m以上。泵送混凝土已經(jīng)成為超高層建筑混凝土輸送最主要的輸送方式。75世界主要超高層建筑混凝土泵工作性能制造商產(chǎn)品型號(hào)最大混凝土壓力／MPa最大輸遙量／m3／h泵送高度業(yè)績(jī)/m德國(guó)PutzmeisterBSA一14000HD2271532德國(guó)SchwingBP80002087445中國(guó)三一重工BT90CH2290406762混凝土泵分類(lèi)混凝土泵按工作原理、工作性能和移動(dòng)方式等進(jìn)行分類(lèi)：(1)按工作原理分①擠壓式混凝土泵：擠壓式混凝土泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，維修容易且工作平穩(wěn)，但是由于輸送量及泵送混凝土壓力小，輸送距離短，目前已很少采用。②液壓活塞式混凝土泵：液壓活塞式混凝土泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、造價(jià)比較高，維修保養(yǎng)要求高，但是由于輸送量及泵送混凝土壓力大，輸送距離長(zhǎng)，因此已經(jīng)成為超高層建筑混凝土泵送的主流設(shè)備。77(2)按移動(dòng)方式分①固定式混凝土泵(HBG)：安裝在固定機(jī)座上的混凝土泵。②拖式混凝土泵(HBT)：安裝在可以拖行的底盤(pán)上的混凝土泵。③車(chē)載式混凝土泵(HBC)：安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)輛底盤(pán)上的混凝土泵(3)按理論輸送量分①超小型混凝土泵：理論輸送量在10-20m之間。②小型混凝土泵：理論輸送量在30-40m之間。③中型混凝土泵：理論輸送量在50-95m之間。④大型混凝土泵：理論輸送量在100-150m之間。⑤超大型混凝土泵：理論輸送量在160-200m之間。

78(4)按驅(qū)動(dòng)方式分①電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。②柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。(5)按分配閥型式分①垂直軸蝶閥。②S形閥。③裙形閥。④斜置式閘板閥。⑤橫置式板閥。(6)按泵送混凝土壓力分①低壓混凝土泵：工作時(shí)混凝土泵出口的混凝土壓力在2.0-5.0MPa之間。②中壓混凝土泵：工作時(shí)混凝土泵出口的混凝土壓力在6.0-9.5MPa之間。③高壓混凝土泵：工作時(shí)混凝土泵出口的混凝土壓力在10.0-16.0MPa之間。④超高壓混凝土泵：工作時(shí)混凝土泵出口的混凝土壓力在22.0-28.5MPa之間。793混凝土泵選型與配置混凝土泵選型同樣應(yīng)當(dāng)遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則。首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)超高層建筑工程特點(diǎn)(規(guī)模、高度和結(jié)構(gòu)類(lèi)型)和工期要求確定混凝土泵技術(shù)參數(shù)。在混凝土泵的技術(shù)參數(shù)中，輸送排量和出口壓力起主導(dǎo)作用，應(yīng)當(dāng)首先確定。超高層建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和施工工期決定了混凝土泵的輸送排量和配置數(shù)量。超高層建筑高度決定了混凝土泵的出口壓力。

80輸送排量和出口壓力確定了，電機(jī)功率和分配閥形式確定也就有了依據(jù)。蝶形閥適合于低、中壓等級(jí)的混凝土輸送泵；S形閥適合于中、高壓泵，適用于高層建筑和超高層建筑施工的混凝土遠(yuǎn)距離、高揚(yáng)程輸送。閘板閥的性能則介于蝶閥和S閥之間，在中壓泵上應(yīng)用較多。混凝土泵的電機(jī)功率決定于出口壓力和輸送排量。在電機(jī)功率一定的情況下，出口壓力的升高必將使輸送量降低。相反，降低出口壓力，將會(huì)使輸送排量增加。因此，在技術(shù)可行的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析，來(lái)最終確定混凝土泵型號(hào)與配置。81工程案例迪拜大廈82該塔的核心筒于2005年年初開(kāi)始施工，安裝3臺(tái)普茨邁斯特混凝土泵、1套復(fù)雜的輸送管道系統(tǒng)和4個(gè)固定布料桿和性能特殊的混凝土。

夜間混凝土泵送

BSA超高壓混凝土泵

為了改善在排列很密的鋼筋中澆注混凝土，在軟管端部安了塑料噴嘴夜間混凝土泵送BSA超高壓混凝土泵為了改善在排列很密的鋼筋中澆注混凝土，在軟管端部安了塑料噴嘴83工程中的挑戰(zhàn)（1）超高壓混凝土泵（2）輸送管線系統(tǒng)的耐磨性能、耐高壓以及管線的走向和在建筑結(jié)構(gòu)中的固定。（3）混凝土輸送管的支撐在進(jìn)行混凝土澆注過(guò)程中，管道是滿的，要支持垂直輸送管的重量，每根輸送管在轉(zhuǎn)向垂直輸送管后必須由大型支座支撐。

2根主管可在數(shù)次移動(dòng)后變成4根豎管起吊重大55t的管道系統(tǒng)裝置84（4）混凝土輸送管的更換要更換個(gè)別的輸送管可用普茨邁斯特開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用起重設(shè)備，該起重設(shè)備包括一個(gè)特制套管和頂升裝置。兩個(gè)地腳螺栓穿過(guò)樓板并受到樓板的支撐，整個(gè)上部的管道由液壓缸提升，下部的泵管就可以更換了。管道交換示意