TC5610塔机临空侧超长附着设计与施工_李智慧.pdf

Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.2023用于建筑施工时物料输送和构件的辅助安装的塔式起重机是不可或缺的一种起重设备。当落地式塔机起升高度超过设计的独立高度时，必须设置附着装置以增加塔身约束，提升塔身整体稳定性，防止发生倾覆。附着式塔机通常布置于建筑物外3.5 m左右，便于将塔身与建筑物主体附着加固。而在实际施工过程中，尤其是商业综合体多由商业裙房、地库和高层部分组成，布局高低交错，存在多种建筑形态，加之受特殊的地理环境、建筑单体构造和施工进度等因素影响，导致塔机无法布置在最优位置，塔机附着装置无法正常安装，影响塔身稳定性。张明黄等 1 选用32510无缝圆管替代常规的格构式附墙杆，通过设置抱箍附着于圆形立柱，校验附墙杆结构强度、抱箍螺栓强度、附墙杆整体稳定性，形成满足12.88 m超长特殊附墙方案。塔身距建筑物3.5 m，华学严等 2 通过沿悬挑方向设预埋组合型钢，并在靠近建筑物内侧设2根16b槽钢拉结组合型钢，下方设同型号槽钢支杆斜撑，经焊接形成钢架，处理临空距2 m附着问题。塔身距建筑物约4.5 m，刘嘉浩等 3 通过在建筑物剪力墙处加设预埋钢板和长度23 m的方钢管（160 mm160 mm6 mm）组成三角形支撑架，取承载力203 kN，验算杆件轴心拉压强度和稳定性，解决塔机附墙临空距2 m附着问题。1工程概况某15万m2综合体项目位于省会城市繁华商业中心，其中地下3层为地下车库；15层为商业裙房，建筑高度33 m；6层以上为A、B两座塔楼，建筑高度120 m。项目用地呈长方形，基坑紧邻用地红线，施工中按各区段划分设3台中联重科TC5610型塔机（图1）。3号塔机基底相对标高-18.26 m，其位置选择受西侧塔楼先行施工、北侧高压线、材料堆场和施工作业面影响，布置位置限制在基地东北侧基坑中，塔机起重臂长度限制为44 m，计算高度56 m，独立式最大起升高度为40.5 m，因此须设置附着装置加固塔身。TC5610塔机临空侧超长附着设计与施工Design and Construction of Super-long Attachment on Free Side of TC5610 Tower Crane李智慧，杨禄生，季海勇，卢远东LI Zhihui,YANG Lusheng,JI Haiyong,LU Yuandong广厦建设集团有限责任公司，浙江 杭州 310005摘要当塔式起重机起升高度超过设计独立高度时，必须将塔机附着于建筑物主体以增强塔身约束。受制于实际建筑施工环境，会出现塔身附着装置无法正常安装的状况，如附着装置超长或预埋点完全架空。采取增设一段塔机标准节钢立柱，并用标准化支撑杆及配件固定，完成塔机临空侧超长附着，在节约成本的同时促进了建筑主体结构和外立面装饰施工进度，达到了建设方特定区域的进度目标。关键词塔式起重机；附着预埋点；架空；超长附着中图分类号：TH21文献标志码：B文章编号：1008-3707(2023)01-0059-03AbstractWhen the lifting height of the tower crane exceeds the designedindependent height,the tower crane must be attached to the main body ofthe building to enhance the constraint of the tower body.Subject to theactual construction environment,there will be a situation where the towerattachment device cannot be installed normally,such as the attachmentdevice is super-long or the embedded point is completely overhead.Asection of tower crane standard steel elevation column is added and fixedwith standardized support rods and accessories to complete the superlongattachment of the tower crane s free side.While saving costs,itpromotes the construction progress of the main structure and facadedecoration of the building,and the builder s construction progress targetfor a specific area can be achieved.Keywordstower crane;embedded point;aerial;super-long attachment图1项目区域划分及塔机布置方位59DOI:10.15874/33-1102/tu.2023.01.021浙江建筑第40卷第1期2023年2月2施工重难点分析1）3#塔机位置特殊，工作负荷大。3#塔机紧邻现场物料运输坡道、市政繁华道路和北侧高压线，工作幅度严重受限，且其覆盖范围为按后浇带划分的地库商业段和段，单层建筑面积超4 400 m2，大面积地库和商业裙房使3#塔机集中工作负荷大。2）建设方进度要求和现场条件不利于塔机附着。原计划塔机附着于西侧商业裙房4段主体结构。建设方为达到北侧区域早日开放为形象窗口，临时要求提前完成商业段结构封顶和外立面装饰；地库和商业段由于受物料运输坡道影响施工进度严重滞后，导致地库和商业段（3-K轴以北部位）3层结构施工已完成，而地库段才完成筏板施工。此时，3#塔机高度已达到最大独立起升高度。3）附墙临空距大，塔身距建筑物距离大。北侧附着的构筑物为地库和商业裙房段，塔机距地库段垂直距离为8.3 m，距裙房段斜向距离为9.6 m，塔身距建筑物距离大，北侧0.00 m以上临空无法附着。3解决思路与对策为确保塔机正常运行，分别在标高-1.00 m地库顶和标高10.00 m裙房段主体结构设置两道塔机附着，相对塔基高度分别为16 m和28 m；其中，第二道附着一端支设于裙房段框架梁，另一端支设于新增的钢架柱顶，钢架柱立于地库段上部，在第二道塔机附着标高处设3根水平固定支撑形成水平刚体，同时钢架柱北侧附加斜向抛撑，增强稳固性（图2）。4第二道附着材料确定与结构验算塔机附着杆选用通用无缝钢管；钢架柱选用塔机标准节，下设基础承台布置于地库顶板，地库顶板下支模架回撑；钢架柱抛撑采用标准化钢格构杆；钢架柱基础与地下室顶板连接方式为固接，其余均为铰接。4.1第二道附着点验算附着杆长度为T1=9.98 m，T2=10.52 m，T3=9.61 m（图3）；采用Q235B材质21912规格无缝钢管制作成标准附着杆件，与塔身附着框支点铰接连接。根据TC5610塔式起重机、附着杆和风荷载等计算参数，计算工作状态和非工作状态两种工况下附墙杆内力，附着点受力情况见表1（由于塔机起重臂位置和风荷载方向的随机性，附着杆承受拉力或压力双向荷载）。附着杆T3最大轴心N压=N拉=283.71 kN（表 1），长细比=131.12=150，稳定系数查得为0.383（钢结构设计标准（GB 500172017）4），轴心压应力3=N/A=94.93 N/mm2f=205 N/mm2，满足要求；附着杆T2长细比=143.46=150；采用焊接方式加长附着杆，验算预埋件、耳板和焊缝强度满足要求。图2临空侧附着方案设计示意图3第二道附着详细尺寸工况工作状态非工作状态NW及附着杆最大轴力/kNNW155.6318.99T1196.6121.23T2213.358.32T3283.7115.57表1建筑物附墙杆受力情况注：NW为锚固环截面处水平内力。60Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.20234.2钢架柱支撑设计钢架柱附墙杆件C1采用21912材质Q235B圆钢管，C2、C3杆采用18010同材质钢管，框、附墙耳板底座及插销等为塔机厂家标准件。钢架柱附着件安装高度与塔机附墙件安装高度在同一水平面，取塔机附着最大轴力为钢架柱承载力，分解为轴心力和弯矩，经由钢架柱附着框直接传递至钢架柱附着件。钢架柱北侧增设斜向抛撑，增强结构稳定，抛撑及钢架柱根部承载力不纳入计算。C1杆受最大轴向压力或拉力，N1=335.67 kN（图 4），附墙杆长细比1=119.42 =150，稳定系数为0.442，1=N/A=97.33 N/mm2 f=205 N/mm2，满足要求。C2杆N2=289.97 kN，附墙杆长细比1=136.93 =150，稳定系数为0.357，2=N/A=152.11 N/mm2f=205N/mm2，满足要求；同理，验算C3杆满足要求。4.3车库顶板承载力验算地库顶板为密肋梁板，密肋梁高450 mm，板厚180 mm；钢架柱基础承台设计2.5 m2.5 m0.5 m内配置14200双层双向（图5），混凝土标号为C35，地下室侧墙局部加高500 mm，配筋同侧墙，并与钢架柱基础连接固定；该处地库梁板支模架483.5 mm钢管搭设横纵向间距900 mm900 mm不拆除。车库顶板荷载包括活荷载、钢架柱及混凝土基础自重等，计算总荷载为19.7 kN/m2，大于设计地库顶板承载力 10 kN/m2；支模架原每平方设计荷载=顶板自重+施工荷载=12.5 kN/m29.7 kN/m2，简算承载力满足要求。5其他措施1）塔机附着件与钢架柱及基础施工必须在相应方案通过论证和审批后方可进行。2）构件尺寸必须按设计要求精确加工安装，所使用材料质量合格并经过复试抽检，标准件和型钢构件不得锈蚀和变形。3）塔机第二道附着和钢架柱附着撑杆在同一水平面内，附着处标高与楼面层持平；根据TC5610塔机使用说明书，附着框架螺栓施加预紧力矩370 N m。4）钢架柱基础范围内采用HRB40016400植筋固定；钢架柱基础预埋钢支腿，C35混凝土浇筑振捣密实，养护7 d安装上部构件。5）安装附着装置时，应保证塔身或钢架柱垂直度偏差不大于全高的4；定期观测塔身和钢架柱垂直度，检查稳定性，保证附墙杆件及耳板连接螺栓紧固。6）应确保焊缝的高度、长度和焊缝质量，焊缝质量符合 钢结构工程施工质量验收标准（GB 502052020）5 相关验收规定。7）预埋件制作和安装应符合设计要求，保证附着处混凝土的密实度和整体性能，混凝土构造钢筋必须按设计要求施工。8）塔机附着件与钢架柱施工前进行交底，施工完毕后经检查验收后方可使用。9）钢架柱及附着件拆卸在塔机拆除后进行，先逐一拆卸钢架柱附着件后再拆除钢架柱。6结语附墙专项方案通过塔机厂家认可，经专家论证后实施，全过程使用周期内未出现安全问题，证明该塔式起重机附墙方式安全可靠；采用塔式起重机标准节和标准化支撑杆件加快了施工进度，节约成本且增强了附着安全性；塔式起重机安全顺畅地运行，大大促进了本项目的商业段结构封顶和外立面装饰，达到建设方北侧区域开放为形象窗口的目标。本项目塔机临空侧超长刚性附着设计与施工可为其他特殊塔机附着提供借鉴。参考文献1张明黄，宋德峰，阳勇，等.塔式起重机超长距离附墙的设计研究 J.施工技术，2017，46（增刊2）：1337-1340.2华学严，李小玥.塔式起重机特殊附墙设计及施工 J.建筑技术，2017，48（7）：735-737.3刘嘉浩，赵保同，吴涛，等.塔式起重机三角斜撑固定附墙施工技术 J.建筑技术开发，2021，48（21）：35-36.4钢结构设计标准：GB 500172017 S.5钢结构工程施工质量验收标准：GB 502052020 S.收稿日期：2022-05-05作