建筑无足够附着角度的塔吊超长距离附着的解决方案探讨
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摘要：现代建筑设计方案中建筑物因立面效果，导致建筑物所选的附着面的施工用塔式起重机无足够的附着角度，以及因原附着的建筑立面墙柱结构收退轴线而产生塔吊超长附着的情况，本文探讨了无足够附着角度的塔吊超长距离附着的解决方案，如何设计超长附着杆截面，如何验算超长压杆的强度及稳定性，确保塔吊超长距离附着安全。
关键词：塔吊；超长距离附着；解决方案；稳定性；安全
Abstract: In the modern architectural design, the facade effect of buildings leads to the insufficient attachment angle of the tower crane in the construction of the selected building attachment surface, as well as the ultra-long attanchment of the tower crane caused by the retreat axis of the original attached buildings facade column structure. This paper explores the solutions to the tower crane ultra-long attachment of insufficient attachment angle, that how to design the cross-section of ultra-long attached rod, how long check the strength and stability of the ultra-long compression bar, so as to ensure the safety of the crane ultra-long distance attachment.
Key words: tower crane; ultra-long attachment; solutions; stability; safety
中图分类号： TH21 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、前言
各种规格型号的塔式起重机使用说明书中对其附着的具体要求均有详细的论述，安装单位在使用时参照使用说明书安装即可。但现代建筑物因建筑立面变化，以及某些工程因“一边设计、一边施工”等原因导致塔吊与建筑物在建筑立面变化的标高处开始需要超长附着，安装、施工单位在定位施工用塔吊位置时，要考虑塔吊出现超长附着的允许最小附着角度即可行性以及附着安全性，以及对附着杆的稳定性进行验算，并将运用结构安全计算软件计算出的超长附着杆的内力对建筑附着点的受力情况 提请结构设计单位进行复核。
二、工程概况
启东恒大威尼斯水城酒店项目位于启东市寅阳镇东首，酒店为该场区内唯一五星级大酒店。该酒店建筑面积约9万平方，施工图说明建筑高度67.15m，中段塔楼塔尖建筑高度达92m，结构复杂，坡屋面较多，且上部塔楼建筑外立面变化较大，施工单位进场施工土方开挖时，该工程的设计图纸尚未提供，施工单位在布置塔式起重机械设备时只能依据建设单位提供的地下室平面图及标准层平面图定位两台塔吊具置。该工程布置两台QTZ63C塔吊，臂长57m。待全套施工图纸提供后，发现从F14层坡屋面结构A-F轴开始收退2道轴线至A-H轴，收退距离9.85m，分别在结构面标高62.700m和75.150m处设置两道超长附臂杆。详见附图1。
三、超长附着方案
根据塔吊使用说明书及工程实际，为了满足施工运输需要，塔吊必升高度必须高出建筑物最高点，以免发生塔机大臂在起吊运输过程中或大风天气自由摆臂时碰撞建筑物。
在制定超长附着方案的时候，曾经备选了以下几种附着方案：
方案1：在原附着的A-F轴的已经结顶的结构柱继续加长至标高75.200m，与收退至A-H轴的柱用连系梁连接，水平及侧立面各设置交叉连系梁，形成一个结构整体，分别在标高62.7m和75.15m处设置两道附着杆。该方案的优点为无需超长附臂，沿用原常规附臂即可，安全系数高，不可取之处是成本过高，影响工程进度，施工难度大，包括使用完成后拆除工作量、修补量及其难度相当大。
方案2：将方案1的混凝土结构柱替代为钢结构柱，高强螺栓连接。优点是无需超长附臂，安全系数高，且安装及拆除较为简便。缺点是成本过高，吊装工作量较大，影响工程进度。
方案3：直接采用超长距离附着，加强设计附着杆及其连接头等。此方案的优点成本低，操作简单，但需要进行附着安全验算，要考虑如何解决超长距离后的附着角度不足够满足塔机附着要求，以及验算附着杆自身稳定性是否满足超长距离附着要求。
经过综合分析和论证、甄选，参考同类的其它工程超长附着经验，该工程采用第3种方案。
根据附着杆的设计方案，设计定制相应塔吊标准节的附着框。
四、附着内力计算
采用第三种方案，首先解决轴线从A-F轴收退至A-H轴9850mm后直接超长附着的附着角度不足的问题，然后再进行附着内力计算。经过与设计沟通，采取在附着的楼面梁向两端外延伸为两端悬挑梁，对悬挑梁增加竖向和水平两个方向斜撑，形成空间加强结构，并对与之相连的相关柱、梁等结构构件进行加强设计，并提请设计单位审核验算。通过一定的加强设计，加大两个附着点的合适距离，能够解决附着杆与结构附着角度不足的问题，且通过设计验算和加强能够满足附着要求。
3.1塔吊参数：
塔吊型号为QTZ63C,最大倾覆力距M=1950.00kN.m,塔吊最大起重高度H=95.00m,塔身宽度B=1.6m。最大回转扭矩: 239KN.m。风荷载设计值:0.3KN/m2。塔吊非工作状态最大倾覆力矩1950KN.m, 工作状态最大倾覆力矩1452KN.m，取最大1950KN.m进行验算。
3.2附着杆设计选定
为减轻附着杆自重，减少附着杆绕度，附着杆初步设定采用格构方梁型式，截面为600*600，由主角钢+缀条角钢组成，主角钢9号角钢，b*d*r=90*10*10mm，缀条角钢b*d*r=45*4*5mm，缀条角钢间距600以及斜缀条角度45度与主角钢焊接组成梯形格构件，两端采用特制连接头与附着框和结构连接。附臂杆内每隔2m设置内交叉构造加劲撑。如附图2、附图3所示。
3.3 附着杆内力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下:
根据附着受力建立计算模型简图:
附图4计算简图
计算单元的平衡方程为: