塔吊轨道论文：塔吊轨道策划及安装技巧探析

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作者：覃川 姚刚 包洪余 唐浩洋 李黎 单位：重庆大学土木工程学院 四川省建筑设计院

行走塔吊轨道设计思路

(1)为最大限度减少施工过程中塔吊对砼结构(尤其是砼楼板)的影响，特在轨道梁下方设置若干支点，将轨道梁架空。其支点直接落于砼柱(或主梁)上，从而将上部施工荷载只传递到柱或梁，避免使承载力较弱的楼板受力。(2)考虑到轨道梁下方的支座间距不能太大(否则轨道梁的刚度不足)，在行走塔吊作用下，挠度较大;基于大厅区域砼结构基本柱距为9m，为此，将轨道梁支座间距统一设定为9m。(3)在大厅的局部区域，其柱距为18m，因此部分轨道梁支座下方没有砼柱，只能落在砼主梁或次梁上。注意到:当主梁下方无柱时，除了验算主梁本身的承载力(抗剪、抗弯)外，还要校核主梁两端的砼柱，因为此时主梁端部的砼柱已成为“压弯构件”，不能只考虑行走塔吊轮压传来的轴力，还要考虑主梁对端柱产生的弯矩。当轨道梁支座落在主梁上时，鉴于主梁的截面较大(一般主梁高度为1200～1300mm)，先考虑主梁(不加固)的可能性;若主梁本身或端柱承载力不足，则在主梁下方增设钢柱。当轨道梁支座落在次梁上时，鉴于次梁截面较小，则统一在次梁下方增设支承钢柱。(4)考虑到现场既有材料，轨道梁采用H型钢，加固用支承钢柱采用圆钢管。

大厅行走塔吊轨道截面设计

M125－75及ST8075－40荷载说明由塔吊生产厂家提供的资料，查出M125－75塔吊及ST8075－40塔吊的最大轮压荷载为:M125－75塔吊最大轮压荷载为273t、ST8075－40塔吊最大轮压荷载为276t。整体稳定由于大厅区域的行走塔吊轨道梁架空，轨道梁的刚度及稳定性需要进行校核［3］，拟采用H1200×500×20×35截面形式。稳定性校核时，由于在梁跨中布置有横向支承，梁的自由长度与其截面宽度之比为4500/500=9.0＜10.5(荷载作用在上翼缘)，依据GB50017－2003《钢结构设计规范》第4.2.1条，可不计算梁的整体稳定性。局部稳定依据GB50017－2003《钢结构设计规范》第4.3节，梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比b/tf=250/35=7.14＜13(235/fy)0.5;在腹板两侧，每隔0.5m均布有加劲板，腹板高厚比为1200/20=60＜80(235/fy)0.5，因此轨道梁的局部稳定满足。强度及刚度对于梁的强度及刚度，荷载采用行走式塔吊最大轮压荷载进行结构计算，采用H1200×500×20×35也满足强度及刚度要求。通过以上计算，采用H1200×500×20×35截面完全能够满足强度及稳定性要求。

大厅区土建结构承载力校核

轨道梁支座分布在大厅的局部区域，由于柱网间距变为18m×18m，使9m间距的行走轨道不可能将荷载全部传于柱顶。为此，将轨道梁支座的分布与土建结构的关系表达在图2中。通过考察各片轨道梁的立面支承布置情况，对于轨道支点直接落于砼梁，而这种支承方式承载力不足时，需新增支承钢管。对于轨道支点落于砼主梁的区域，根据上文“行走塔吊轨道设计思路”一节，应通过计算确定是否增设钢管柱。砼主梁承载力判定当轨道梁支点直接落于砼主梁(18m跨)时，需根据计算判定是否需在主梁下部增设钢管柱支承。影响判定结果的因素包括砼主梁的承载能力及砼柱的承载能力。下面首先在砼主梁不考虑支承的情况下，进行砼柱承载力计算。行走塔吊的最大轮压为276t，通过madis建立塔吊局部区域的整体模型，计算各砼柱的控制内力，并按《混凝土结构设计规范》进行承载力校核，通过计算分析可见，当主梁下方不增设钢柱时，部分主梁两端的砼柱承载力不足(主要是压弯时，承载力不足)。且与砼柱承载力相比，即使承载力满足，很多砼柱的荷载也比较饱满。为充分保证土建结构的安全性，除直接落在砼柱的支点外，其余所有轨道梁支点下部均考虑加设钢管柱支承。钢筋砼框架柱承载力校核轨道梁所有支点下部均有竖向支承(砼柱或钢管柱)，使得砼柱受力状态基本转化为轴压作用。轴压力N包括行走塔吊的最大轮压276t及砼柱支承范围内砼结构自重(均按9m×9m范围取用，考虑到次梁重，取系数1.2)，故:N=2760+9×9×25×0.12×1.2=3052kN根据已计算出各砼柱的轴压承载力Nu。钢筋砼框架梁承载力校核塔吊作用下不会引起砼梁内力(荷载直接通过竖向支承传递)，砼梁仅为中间传力构件，因此无需进行承载力校核。钢管柱设计依土建结构统计，支撑钢柱的长度主要有3400mm，4400mm，5000mm，……，10540mm共17类。钢管柱在砼梁、板浇筑前设置到位，故计算中考虑钢管柱承担部分砼自重，取3052kN轴压力用于设计计算。结合施工现场现有材料，优先考虑现有截面型号为325×10的Q235无缝钢管。计算结果显示，以单根325×10无缝钢管作为支撑钢柱，即使在最短柱长3400mm的工况下仍然不能满足承载要求，故此采用两根钢管并列支撑的方案。综上所述，本方案共采用2×325×10(Q235)和450×12(Q345)两种支撑型式。依据《钢结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》进行验算。通过对几种工况下的构件承载力、整体稳定等的计算分析，证明方案切实可行。

轨道安装

采用H1200×500×20×35钢梁作为轨道支撑梁，钢梁长度9m，两端设支点，梁底距楼面架空50mm。梁底支撑部位设埋件，用垫板调节标高，相邻钢梁的腹板采用双夹板的螺栓连接。两条轨道之间的间距为9m，两道轨道间每隔不超过6m设轨距拉杆一个，并且轨道起始端应设置拉杆。轨道要求使用P100钢轨;每间隔6m应设轨距拉杆一个，每个轨接头处应有轨枕支撑，不应悬空、移动，轨距允许偏差为公称值的1/1000，且不超过6mm;轨道顶面在纵横方向上倾斜度不得大于1/1000;钢轨接头间隙不得大于4mm，并应与另一侧轨道接头错开，错开距离不得小于1.5m，接头处应架在轨枕上，接点处两轨顶高度差不大于2mm;距轨道终端1m处必须设置缓冲止挡器，其高度不应小于行走机构在每个运行方向设置行程限位开关的高度，同时在轨道上安装限位开关碰触装置，保证塔机与止档装置不小于1m处能安全停车。塔机不行走时，夹轨器应夹上。路基两侧或中间应设排水沟，保证路基没有积水;底架与加强节之间的销轴应紧固。通过现场实际实施，证明行走式塔吊所采用轨道可行。行走式塔吊轨道的设置确保了施工过程中的结构安全性，加快了施工进度，节约了施工成本，对以后的钢结构施工提供了经验。