鄧 劍，張 鵬，周浩文，廖雨晨，徐紹源

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

隨著建筑技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑物建設(shè)高度不斷升高，塔機高聳化成為大勢所趨，但受限于塔機的獨立工作高度，當(dāng)工作高度大于獨立高度時，就要對其進(jìn)行附著以滿足穩(wěn)定性要求。在實際工程中常用三桿式附著裝置。然而由于現(xiàn)場工況復(fù)雜，附著裝置受力情況惡劣，有時需要附著點附著裝置進(jìn)行強化設(shè)計，以便于附著桿件與建筑結(jié)構(gòu)有效連接，滿足現(xiàn)場施工要求。

1 項目概況

1.1 工程概況

圖1 春之眼商業(yè)中心項目分區(qū)開發(fā)圖

昆明春之眼商業(yè)中心建設(shè)項目（圖1）占地面積約4萬m2，總建筑面積約60萬m2，由2棟超高層大廈與高端商業(yè)中心組成，包括一棟鋼骨核心筒+巨柱外框架體系、高度407m主塔和一棟鋼框架+支撐筒體結(jié)構(gòu)體系、高度308m的副塔，商業(yè)裙房地上9層。

春之眼商業(yè)中心工程分三期開發(fā)，其中，一期工程為地下室及塔樓12層。為保證一期工程主塔主體鋼結(jié)構(gòu)等建筑施工材料的垂直運輸需要，在主塔范圍布置1臺大型塔機。

1.2 塔機概況

本工程1#塔機（ZSL2700）為動臂塔機，加高方式采用“外附著+外套架頂升加節(jié)”。該塔機獨立高度為60m，平衡臂長度7.27m，最大動作半徑60m(臂長62.96m)，最大幅度起重量為31.9t，最大起重量為100t（對應(yīng)的最大工作幅度為26.2m）。

ZSL2700動臂塔機主要由1節(jié)4.77m頂升節(jié)、2節(jié)4m加強節(jié)、11節(jié)4m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)總成、平衡臂總成、起重臂總成（62.96m）、A型塔架、配重塊（共有5塊，共計86t，為C30 鋼砂混凝土澆筑）等組成。塔機部件的連接均采用高強度銷軸連接，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間采用高強度螺栓連接。

該1#塔機基礎(chǔ)頂標(biāo)高-17.7m，安裝高度56.77m（14節(jié)），項目一期施工需要使用高度達(dá)到84.77m（21節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)），該塔機規(guī)劃為外附著式，安裝外爬升套進(jìn)行頂升加節(jié)。根據(jù)說明書要求，需布置一道附著裝置。

2 重難點分析

1）根據(jù)現(xiàn)場平面布置與構(gòu)件的截面尺寸合理配置塔機，考慮現(xiàn)場運輸供應(yīng)能力與成本。

2）分析高空吊裝超重構(gòu)件時的容繩量，做好吊重分配，提升吊裝效率。

3）為滿足一期工程12層的工況要求，需在最不利工況下分析塔機水平拉結(jié)的附著位置。

4）水平附著于建筑物側(cè)采用焊接形式，焊縫最大應(yīng)力需滿足塔機最不利工況。

3 塔機附著設(shè)計

3.1 附著連接形式

塔機附著桿與附著框采用銷軸鉸接連接，附著桿與建筑物側(cè)采取與鋼柱焊接形式連接。

3.2 附著要求

當(dāng)起升高度超過固定式所規(guī)定的最大起升高度60m時，則需采取附著或內(nèi)爬升措施。本工程附著安裝布置如圖2所示。

圖2 附著安裝布置圖

3.3 附著位置

該塔機的附著安裝位置須在塔機節(jié)點位置，該型塔機標(biāo)準(zhǔn)節(jié)其結(jié)構(gòu)形式只有上部及中部位置設(shè)有橫撐，兩側(cè)向的下部為敞口結(jié)構(gòu)，不適合設(shè)置附著框。因此在每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上有2個附著位置點，分別對應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的上、中處的平撐處。附著框最佳安裝位置如圖3所示。

圖3 附著框安裝位置圖

3.4 附著裝置設(shè)計

3.4.1 附著裝置立面設(shè)計

根據(jù)項目施工需要，結(jié)合1#ZSL2700塔機說明書及安裝方案，1#塔機需設(shè)置一道附著裝置，附著位置標(biāo)高36.77m（L4層），懸臂高度48m，總高度84.77m（圖4）。

圖4 1#塔機附著立面布置圖

3.4.2 附著裝置平面設(shè)計

采用三桿式附著，在核心筒鋼板剪力墻內(nèi)預(yù)埋鋼板，附著桿焊接在預(yù)埋鋼板上，預(yù)埋板大樣詳見圖5～圖6。

圖5 1號桿埋件大樣圖

圖6 2、3號桿埋件大樣圖

本塔機附著桿與附著框端采用銷軸連接，與建筑物連接側(cè)采用附著桿與鋼柱焊接形式連接。

附著撐桿使用□300×300×10mm的方管：截面積A=11600mm2，慣性半徑ix=iy=118.5mm。塔機附著桿①長5.19m，附著桿②長7.164m，附著桿③長5.05m。圖7為1#塔機附著平面布置圖。

圖7 1#塔機附著平面布置圖

3.5 附著桿及埋件計算

采用有限元分析軟件ANSYS對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

3.5.1 載荷計算條件

根據(jù)塔機夾持間距及工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)下彎矩與水平力計算出附著反力，取工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)中附著反力中較大值參與計算。

3.5.2 塔機工況計算

由于塔機可以360°旋轉(zhuǎn)作業(yè)，取其中8種角度工況情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)核算，如圖8所示。模擬計算8種工況下埋件位置水平橫向與水平縱向受力及附著桿件軸向受力情況。

3.5.3 附著桿計算

1）各附著桿計算 根據(jù)各附著桿件長細(xì)比及所受軸力計算出各桿件受壓及受拉情況，校核桿件受力是否滿足工況要求。

圖8 塔機工況示意圖

2）焊縫計算 選取最大受力桿件，根據(jù)焊縫面積、軸力、彎矩及抗彎模量等參數(shù)對焊縫進(jìn)行校核計算。

3.5.4 埋件計算

采用?25的HPB335的鋼筋作為錨筋，計算分析出錨筋布置長度la=650mm，錨筋間距b=150mm，錨板厚度t=40mm。根據(jù)所選錨筋型號及布置情況計算分析出各錨板上錨筋數(shù)量。

4 塔機附著安裝

4.1 安裝要求

1）附墻撐桿與建筑物端的固定：附墻撐桿與建筑物端的預(yù)埋板及鋼柱牛腿通過焊接連接，若鋼柱內(nèi)需要澆筑混凝土，則混凝土強度需達(dá)到強度要求的80%后方可進(jìn)行塔機附著桿的安裝。

2）附墻撐桿距離樓層底板若高度超過1.5m，安裝前需在與鋼柱連接處下方1.2～1.5m處搭設(shè)安裝操作平臺方可安裝。操作平臺應(yīng)有足夠的安全操作空間便于安裝工人的操作。

4.2 附著框的安裝

4.2.1 附著錨固前的準(zhǔn)備和檢查

1）檢查附著框架，附著桿等結(jié)構(gòu)件應(yīng)無變形、開焊、裂紋，附著桿長度符合附著要求，螺栓、銷軸、墊鐵等緊固件齊全。

2）檢驗建筑物上附著部位鋼柱上的鋼梁是否施焊連接牢固、所澆灌的混凝土是否達(dá)到規(guī)定強度，檢查附著點結(jié)構(gòu)尺寸是否符合安裝要求。

3）應(yīng)用經(jīng)緯儀調(diào)整塔身垂直度，使塔機處于以塔身軸線為中心的平衡狀態(tài),且使臂架等效于與附著方向垂直的位置。

4）將附墻撐桿、鋼柱連接處殘留的氧化鐵、銹蝕等清除干凈。

4.2.2 附著框的安裝

用卸扣將吊繩固定在附著框（半框）的專用吊耳上，然后吊裝到相應(yīng)安裝的位置，采用手動葫蘆將其固定在塔機標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，然后再吊裝另一個半框固定在對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上。

將兩半附著框分別吊起套在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的附著位置處，用葫蘆固定后，把兩半附著框用高強度螺栓連接，再安裝附著框的塞塊，保證塔身與附著框緊配合接觸。

該塔機的附著框安裝位置須在塔機節(jié)點位置。該型塔機標(biāo)準(zhǔn)節(jié)其結(jié)構(gòu)形式只有上部及中部位置設(shè)有橫撐，兩側(cè)向的下部為敞口結(jié)構(gòu)，不適合設(shè)置附著框。因此在每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上有2個附著位置點，分別對應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的上、中處的平撐處。

安裝附著桿前，必須保證附著框中心與附著點中心在一個水平面上。

4.2.3 附著桿的安裝

1）附著桿與附著框一端通過銷軸連接，另一端與鋼柱焊接。

2）利用塔機自身把附著桿件吊運到與附著框相應(yīng)位置，將與附框連接端的用銷軸連接，并張開開銷口。

3）調(diào)整附著桿水平度，保證附著水平后用葫蘆固定在鋼柱上，確定固定牢固后，方可摘除塔機吊鉤。

4）調(diào)整塔身垂直度，用經(jīng)緯儀檢查塔機軸心的垂直度，附著以內(nèi)的垂直度不超過2/1000，自由懸端高度垂直度不超過4/1000。

5）將附著桿與建筑物鋼柱連接端根據(jù)現(xiàn)場實際夾角修整連接面，保證與鋼柱貼合緊密。

6）清除附著桿與鋼柱間的氧化鐵、銹蝕、油污、油漆等雜物，附著桿與鋼柱采用施焊連接。

7）附著桿兩端的水平高差a不許超過200mm。

8）附著桿焊接要求：①采用CO2氣體保護(hù)自動焊；②焊接前，焊縫處需清除油污、氧化物、打磨光滑；③焊縫必須平整、飽滿；不得有裂紋、夾渣、氣孔、咬邊及弧坑等缺陷。焊接區(qū)域無飛濺殘留物；④焊縫需按《起重機械無損檢測 鋼焊縫超聲檢測》（JB/T 10559-2018）二級焊縫要求進(jìn)行探傷；⑤待焊縫冷卻后需油漆防腐。

5 結(jié)語

本工程結(jié)合項目實際情況，通過對外鋼框架加固，將大型塔機附著裝置放置在外鋼框架上，使塔機附著滿足要求，確保塔機安全使用。在整個塔機安裝、運行及拆除過程中，均未發(fā)生任何安全事故，施工效果良好，經(jīng)濟(jì)效益明顯，為類似工程塔機附著裝置安裝提供一定參考。