谈塔式起重机非标准附墙杆设计与施工

摘要：本文主要分析塔式起重机在施工中因场地限制，附墙杆布置出现非标准型形式，就此非标设计施工进行探讨。

关键词：塔式起重机；非标准附墙杆

中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号：

引言

在附墙自升式塔式起重机（以下简称塔吊）的实际应用中，一项较重要的应用设计就是附墙杆的设计问题。塔吊出厂的附件及其使用说明书上介绍的，均只要求塔吊中心距离结构的距离为4-5m。但实际工程中，由于现场原因，往往不受此尺寸的控制，甚至有超过此尺寸达3倍以上的情况。故此需要在现场重新设置附墙杆，这在实际工作中经常出现又必须解决的难题。

塔吊附墙杆在建筑物结构上的固定点原则选定：1）两附墙固定点之间的距离适度；2）附墙固定点对于钢筋混凝土结构，宜布置在靠近柱根部；3）附墙固定点应布置在靠近楼板处，以利于传力并便于安装。

关于附墙杆的受力计算，多年来有很多讨论。很多工程师认为，附墙杆的从其结构应属于二力杆，应在求出每杆的最大内力后，再按压杆的稳定性来校对，较符合其力学理论。下面，本人结合以往承建的项目，对塔吊附墙杆非标准布置及设计进行探讨。

工程概况

位于广州市北京南路天富广场工程，总建筑面积25061㎡，建筑高度73.6m，2层地下室，其中因资金问题而停工2年，2013年由新投资方接管，重新进入全面复工；停工前项目主体结构施工已经完成4层，剩下结构层由新单位完成施工衔接。根据施工现场布置和进度情况，需要配置1台QTZ60塔吊进行垂直运输工作，建筑物结构已经完成4层，经过技术人员的经济技术对比分较，现场塔吊基础的位置、装拆运输等条件进行考虑，决定利用原施工单位已有塔吊基础作为QTZ60的基础，其地脚螺栓进行植筋处理。其次，当塔吊安装时提前进行附墙处理，一方面能增加其稳定性，另一方面能降低塔吊在非工作状态下倾覆力矩对基础的影响；所以计划将该塔吊一次顶升至最大独立自由高度，在18m处首先安装一道附墙。

技术设计原理

塔吊生产厂家提供的标准附墙离建筑物主体长度仅有4m左右，若另行制作附墙杆，一般需要委托原厂家进行设计与加工，这不但时间长，而且费用高。目前利用原塔吊的附墙杆进行拼接处理，可达到较好的经济效果。

1、荷载分析：塔身上部悬出部分的荷载种类主要由塔吊上部产生。其中重力G垂直向下，传与塔身及基础去承受，附墙杆基本不承受此荷载。其余为风荷载、塔吊工作或非工作时产生的不平衡力矩及由此作用在附墙杆上的横向力。应该认为其方向和大小是变化的，为安全考虑，应取其最大值来计算。因此，可以转化为求作用在附墙支撑框架上的合作力S和扭矩Mn，该S、Mn的作用方向应该是可变的。

2、则是计算附墙杆件之间的跨度及强度、稳定性，它直接影响到塔吊附墙后二次顶升时及遇台风季节时的安全性。

3、计算预埋或后埋件强度及混凝土结构承压计算（此处仅提供计算依据参考，不作详细计算）。

QTZ60塔吊技术参数

根据现场实际测量绘出计算简图，其中附墙杆3#、4#长度达12-14m，应以此杆进行最不利内力分析。

1、运用力学分析软件计算得出：

杆4的最大轴向拉力为：0.00kN；

杆3的最大轴向拉力为：185.95kN；

杆2的最大轴向拉力为：0.00kN；

杆1的最大轴向拉力为：0.00kN；

杆4的最大轴向压力为：27.51kN；

杆3的最大轴向压力为：206.26kN；

杆2的最大轴向压力为：184.26kN；

杆1的最大轴向压力为: 154.26kN。

2、根据杆3的最大轴向拉力185.95kN对受拉强度计算

=N/An≤f

其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=185.95kN；

──为杆件的受拉应力；

An──为杆件的的截面面积，查表可知 An=1921.2mm2；

经计算，杆件的最大受拉应力 =185.95×1000/1921.2=96.79N/mm2＜216N/mm2,满足要求!

3、根据杆3的最大轴向压力206.26kN对受压强度计算

=N/An≤f

其中 ──为杆件的受压应力；

N──为杆件的轴向压力,杆1:取N=27.51kN；杆2:取N=206.26kN；杆3:取N=184.26kN；杆4:取N=154.26kN；

An──为杆件的的截面面积，查表可知 An=1921.2mm2；

──为杆件的受压稳定系数,是根据 查表计算得,

杆1:取 =0.512,杆2:取=0.588,杆3:取=0.588 ,杆4:取 =0.512；

──杆件长细比,杆1:取 =107.131,杆2:取=95.828,杆3:取=95.828,杆4:取=107.131。

经计算，杆件的最大受压应力 =182.58N/mm2＜216N/mm2,满足要求!

计算连接件及混凝土局部受压承载力计算

参考《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中公式（9.7.2-1）、（6.6.1-1）进行验算。

梁或柱抗弯、抗剪强度验算

V、H由塔吊生产厂家提供的数值，计算时取V1与V2、H1与H2中的较大值。梁或柱两端考虑固定端形式，特殊情况可考虑简支。荷载应包括梁或柱自身承受的荷载（自重、施工活载），V与H还应计入1.2-1.5动力系数，可考虑按压弯构件进行验算，当梁截面较大且有混凝土楼板连接时，一般塔吊附墙能满足使用要求。塔吊附墙连接点应尽量靠近两断节点处，这样可减少梁或柱的弯矩，提高抗弯能力。

4、施工及实际效果

4.1施工安装工艺流程：

测量定位、配件加工搭设操作平台后埋件安装、拉拔力检测锚固环安装校正附墙杆安装校正验收、检测二次顶升。。。。。。

塔吊附墙杆件及缀条均采用50*50*5角钢制作成格构式300*300钢构件—格构式附墙，其中一侧附墙因离墙较远且普通角钢长度仅6.5-7m，需要利用高强度螺栓进行拼接（见右图），锚固点设在钢筋混凝土框架梁上，采用倒L型钢板后置件方法，用8条M20高墙螺栓避开腰筋穿过梁腹，将20mm厚的钢板固定，利用梁板共同受力的特点。在安装附墙架位置的塔身横腹杆上用钢管搭一个井字架在相同高度的楼板上设置连接钢板。安装时用水准仪调整，使锚固环保持水平，利用塔吊吊钩将附墙杆吊至半环梁螺栓口处，用12只8.8级M24 高强度螺栓连接固定。销轴连接处必须用垫片消除轴向缝隙，不得松动，安装任一方向杆件用经纬仪测量塔身垂直度，分别将左右两边附墙件焊接或销轴连接于钢板上。其焊条采用E4303，焊缝必须饱满，不得有漏焊和裂纹缺陷。在工作工程中，附墙装置与塔身保持紧固连接，应随时检查各个节点是否有松动现象，发现有异常现象，应迅速停止操作，并采取措施调整。

4.2效果

该非标准塔吊附墙直至施工项目结束，运行十分良好，经过两次强台风考验，无任何不良记录。（附图）

参考文献

1、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

2、《塔式起重机》（GB/T-2008）

3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

4、《施工手册第五版》中国建筑工业出版社