塔机吊次计算及塔机参数.doc

国家大剧院工程塔式起重机施工技术方案 - 1 -
塔机选型和主要性能参数一览表 表1
塔机编号
塔机型号
作业幅度
自重
最大幅度起重量
自由高度
塔身尺寸
额定功率
基础形式
1
BPR
70m
137吨
5.9吨
80.0m
2.5×2.5米
160KVA（标准）
承台
2
HK40/21B
70m
144吨
2.1吨
45.7m
2.0×2.0米
90KVA（标准）
桩承台*
3
HK40/21B
70m
144吨
2.1吨
45.7m
2.0×2.0米
90KVA（标准）
桩承台
4
HK40/21B
70m
144吨
2.1吨
45.7m
2.0×2.0米
90KVA（标准）
桩承台
5
7022
70m
120吨
2.2吨
48.7m
2.0×2.0米
90KVA
桩承台
6
7022
70m
120吨
2.2吨
48.7m
2.0×2.0米
90KVA
桩承台
7
H3/36B
60m

3.6吨
56.6m
2.0×2.0米
90KVA
承台
8
H3/36B
60m

3.6吨
56.6m
2.0×2.0米
90KVA
承台
9
256HC
70m
120吨
2.7吨
49.7m
2.0×2.0米
90KVA
承台
10
256HC
70m
120吨
2.7吨
49.7m
2.0×2.0米
90KVA
承台
*HK40/21B第一道附着高度为33米，第二道附着高度为69米

国家大剧院工程塔式起重机施工技术方案 - 8 -

塔机选型的原则如下：⑴满足施工需要，即塔机的吊次满足要求；⑵各作业队现有机械设备情况；⑶平面内完全覆盖。
塔机型号和主要性能参数参见表1。
1.3 塔机吊次计算
塔机需用量按下式计算：
(参照《建筑施工手册（缩印本）》（1992年3月版）第1007页)
其中
—塔机需用台数；
—工期(d)；
—每天工作吊次；
—时间利用系数，取0.8~0.9；
—每种构件的吊装工程量（件或t）；
—塔机相应的吊次产量（件/吊次或t/吊次）；
此外，考虑施工中模板基本不落地，但其中一部分须吊离墙体清理和涂刷隔离剂，然后才能就位，故模板吊次按模板数乘以系数1.5计算；钢筋、模板和其他构件进出场，如塔机的运营能力满足不了这部分工作需要，可采用汽车式起重机进行装卸。
以下分别对城建一公司和城建二公司需用塔机的数量进行计算：
1.城建一公司需用塔机数量的计算
城建一公司作业对负责戏剧院区域的结构施工，该区域建筑面积约4万m2，需混凝土约5.26万m3，钢筋约7890吨，模板约14.0万m2，支撑及其它（包括预埋件及设备）约2.2万吨，预计工期300天。
⑴每台塔机每天工作两个班次，每吊运一次约需6分钟，即每小时工作10吊次，每天工作160吊次。则有
—每天工作吊次，取160吊次；
⑵—时间利用系数，一般取0.8~0.9，此处取0.8；
⑶构件吊装工作量和吊次产量
①钢筋

—钢筋的吊装工程量，取值为7890吨；
—塔机相应的吊次产量，取值为0.75吨/吊次；
②模板
—模板的吊装工程量，取值为万m2；
—塔机相应的吊次产量，取值为9m2/吊次；
③支撑及其他
—支撑的吊装工程量，取值为2.2万吨；
—塔机相应的吊次产量，取值为0.75吨/吊次；
⑷工期
—工期，取值为300天；
则

所以，取N=2，即需2台塔机。

⒉城建二公司需用塔机数量的计算
城建二公司作业对负责歌剧院区域的结构施工，该区域建筑面积约6万m2，需混凝土约7.89万m3，钢筋约11840吨，模板约21.0万m2，支撑及其它（包括预埋件及设备）约3.3万吨，预计工期330天。
⑴—每天工作吊次，取160吊次；
⑵—时间利用系数，取0.8；
⑶构件吊装工作量和吊次产量
①钢筋
—钢筋的吊装工程量，取值为11840吨；
—塔机相应的吊次产量，取值为0.75吨/吊次；
②模板

—模板的吊装工程量，取值为万m2；
—塔机相应的吊次产量，取值为9m2/吊次；
③支撑及其他
—支撑的吊装工程量，取值为3.3万吨；
—塔机相应的吊次产量，取值为0.75吨/吊次；
⑷工期
—工期，取值为330天；
则

所以，按照上述计算结果，塔机数量应取N=3，即需3台塔机，但考虑到下列因素：⑴从安全的角度考虑，减少1台塔机，塔机竖向布置可减少1个层次，并且塔机相互交叉明显减少，特别是起重臂交叉大于1/2臂长的情况明显减少，有利于提高安全施工的系数。⑵从经济成本的角度考虑，减少1台塔机，扣除采取辅助措施发生的费用，可直接节约成本50万元左右。⑶从塔机吊运能力上考虑，减少1台塔机，计算所需的吊运量不超过2台塔基所能满足的吊运量的15%，可采用其它相应的辅助措施，如增加塔机单次的吊运量，延长塔机作业时间，增加劳动力投入进行二次倒运，采用履带式起重机辅助运输等，从而满足结构施工吊装要求。因此，城建二公司所需塔机数量按2台计。

其他参施作业队所需的塔机数量计算方法同上，在此不一一列出。
2. 群塔平面布置
在确定各塔机位置时需要考虑多方面的因素。
⑴基础深、面积大。尽量减少塔机基础施工和塔机安装后对护坡桩和连续墙稳定性可能带来的影响。
⑵尽量避免塔机机身通穿结构，从而减少对结构施工的影响。
⑶多单位同时作业，尽量减少群塔之间的相互影响。

⑷便于塔机的安装和拆除。
⑸保证施工进度。各参施单位作业队均选用小车变幅的256HC、7022、21B、36B和BPR等大型塔机，其臂长自60m至70m不等。要求各塔机的塔臂高度必须有安全回转高度差，且回转时不得碰及相邻塔机的塔臂和塔身。
⑹因各塔机自身施工规范确定的自由高度不一（低塔为45.7m，高塔为80.0m），顶升高度也不一样（一次顶升29.0m至43.3m不等），要求塔机高度必须在有限的自由高度和顶升高度中调整，每次升降必须履行报批手续，且不得违章作业。
⑺塔机在考虑安装、拆除方便的同时，应使塔机的回转半径尽可能覆盖整个施工作业区，尽量减少塔机的作业盲区和提供尽可能多的材料堆放场地。
⑻各参施作业队塔机数量应能满足本施工区域吊次的最低要求。
要同时满足以上各条件，就必须全面综合考虑各因素。经对多方案比较研究后，确定设置10台塔机，基坑内设6台，基础边沿设4台，并根据各种因素确定为3个塔臂高度层（202区）和3个塔臂高度层（201区）。
塔机平面布置如图１所示。更多详细资料<<<
3. 竖向布置
3.1 塔机竖向布置
在塔机确定位置后，由于各塔的塔臂回转区域相互重叠，故按塔臂高度分为3层。按照安全距离，每层高差大于6~9m，最高、低塔臂相差36.4m之多。
考虑施工作业、塔机安装、塔机拆除的要求，除1号、2号、4号、6号塔机外，其他塔机要求一次顶升到设定高度。
塔机竖向布置如图2～图6所示。
3.2 塔机高差的计算方法
高差的控制在于保证群塔的安全。高差太小，有可能造成高位塔吊钩与低位塔吊起重臂碰撞；高差过大，由于群塔的连续排序，造成连锁反应，结果是：一、可能要求过多的塔机进行附着；二是建筑物结构施工达到的高度太低，不满足塔机锚固高度要求，而使锚固无法实施。因此，塔机的高差须进行合理的计算。计算塔机高差常用的参数如下:

⑴高位塔塔身标准节高度，以表示。
⑵塔基高差，以表示，指计算的两邻塔的塔基高度差。
⑶高位塔臂架附在弹性变形端头下沉值以表示，对空载时的大臂上扬的塔机一般影响不大，但对于空载仰臂的塔机影响就比较明显，根据经验值，塔机在端头额定负载时测定的下垂值为1.2~1.5米，取1.2米。
⑷塔机起重臂截面高度以表示。
⑸塔机吊钩至起重臂下限的极限距离，以表示。
⑹塔机塔帽高度，以表示。
以上参数简图如图8，各塔机参数值见表2。
由此，分两种情况计算群塔起重臂交叉合理高度值：
1. 在起重臂交叉不大于1/2起重臂长的高差计算：

其中，——高位塔机起重臂到塔机基础顶面高度(m)；
——低位塔机起重臂到塔机基础顶面高度(m)；
其余符号见上述说明。比如计算7-8号塔机的高差，根据上述公式，则两塔机的合理高差应为：

2. 在起重臂交叉大于1/2起重臂长的高差计算：

即高差应大于或等于低塔的塔帽高度。
3. 按高差要求顶升塔身节数的计算：

为确保塔吊安全，计算结果小数为>0.1者，在个位数进位，比如，则取，但需复核相邻塔机的高差，避免高差的连续反应。
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