內(nèi)爬動臂式塔吊的外掛架設(shè)計技術(shù)

李 艷

1 工程概況

太原湖濱廣場項(xiàng)目主樓47層，采用鋼管混凝土柱—型鋼框架梁—鋼筋混凝土筒體剪力墻組成的混合結(jié)構(gòu)形式。主樓外框柱采用矩形鋼管混凝土柱，核心筒剪力墻內(nèi)采用十字形和H形鋼骨柱，根據(jù)鋼柱分節(jié)最重構(gòu)件達(dá)29.27 t。利用ZSL1000和ZSL750兩臺內(nèi)爬動臂式塔吊，對稱布置在核心筒東西兩側(cè)，外掛附著在核心筒墻體上。

2 塔吊的爬升設(shè)計

本工程兩臺塔吊附著于主樓核心筒兩側(cè)，需利用核心筒強(qiáng)度爬升，塔吊自由高度54 m，上、下兩道爬升框架之間的夾持間距為14 m～20 m，結(jié)合本工程層高等特點(diǎn)，塔吊每3層～4層爬升一次共11道外掛附著，兩臺塔吊隨核心筒施工持續(xù)向上交錯爬升10次(見圖1)。塔吊外掛架體系由三套外爬框架組成，塔吊正常作業(yè)時兩套外爬框架協(xié)同作業(yè)，塔吊爬升時三套外爬框架交替作業(yè)，掛架可周轉(zhuǎn)使用。

3 塔吊的外掛架設(shè)計

圖1 塔吊外掛架周轉(zhuǎn)立面圖

圖2 塔吊外掛架示意圖

3.1 計算荷載及荷載組合

塔吊分工作和非工作兩種狀態(tài)，外掛架設(shè)計時需考慮工作狀態(tài)時的如下荷載:

1)水平荷載包括:上爬框和下爬框的水平力、風(fēng)荷載。2)豎向荷載包括:塔吊的自重、外爬框自重、最大吊重荷載。3)對塔吊的工況進(jìn)行分析，共有8種荷載工況組合。

考慮塔吊兩種狀態(tài)對外掛架的沖擊、振動、安裝誤差等的影響，對塔吊荷載的取值系數(shù)如表1所示。

表1 塔吊荷載的取值系數(shù)

3.2 計算及驗(yàn)算

塔吊外掛架安裝時，混凝土的強(qiáng)度需達(dá)到80%，我們采用MIDAS7.8對外掛架進(jìn)行建模計算。

3.2.1 鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算

對支撐橫梁、斜拉桿、水平支撐、撐桿和次梁從長細(xì)比、軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、整體穩(wěn)定驗(yàn)算、剪切強(qiáng)度等方面進(jìn)行驗(yàn)算，均符合要求。

3.2.2 預(yù)埋件驗(yàn)算

埋件的設(shè)計需對各構(gòu)件的不同的夾持間距的反力進(jìn)行驗(yàn)算，我們采用由錨板和直錨筋組成的預(yù)埋件，經(jīng)過以下計算得出:

近現(xiàn)代社會以來，高等教育最主要的基本特征是根據(jù)學(xué)科進(jìn)行分類，根據(jù)社會的職業(yè)分工進(jìn)行專業(yè)的設(shè)置，然后對專業(yè)的人才進(jìn)行培養(yǎng)，然而高校對于專業(yè)及職業(yè)劃分的標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)和社會上需要的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)是具有一定差異性的，高校作為培養(yǎng)人才的場所，其自身具備自己的教學(xué)理念以及實(shí)現(xiàn)自身價值方向的追求，在對于人才的培養(yǎng)階段具有自己的一套邏輯和方案，所以會出現(xiàn)高校教育培養(yǎng)的人才與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的人才不完全一致的可能性，兩者之間的差異會在更深層次上，影響到醫(yī)學(xué)教育管理常見問題的產(chǎn)生。

當(dāng)有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時，應(yīng)按照下列兩個公式進(jìn)行計算，并取其中的較大值。

當(dāng)有剪力、法向壓力和彎矩共同作用時，應(yīng)按照下列兩個公式進(jìn)行計算，并取其中的較大值。

支撐橫梁預(yù)埋件:支撐橫梁與核心筒鉸接節(jié)點(diǎn)處彎矩為零，預(yù)埋件存在壓+剪和拉+剪兩種受力狀態(tài)。分析該反力數(shù)據(jù)，預(yù)埋件在夾持間距15 m時受力最不利。預(yù)埋件見圖3。斜拉桿和撐桿預(yù)埋件:預(yù)埋件在夾持間距18 m時受力最不利，預(yù)埋件受力狀態(tài)為拉剪組合狀態(tài)。斜拉桿預(yù)埋件見圖4，撐桿預(yù)埋件見圖5。

圖3 支撐橫梁預(yù)埋件

圖4 斜拉桿預(yù)埋件

圖5 撐桿預(yù)埋件

圖6 水平支撐預(yù)埋件

水平支撐預(yù)埋件:水平支撐預(yù)埋件存在拉+剪和壓+剪兩種受力狀態(tài)，不同夾持間距下的節(jié)點(diǎn)反力趨于一致，取反力值較大的作為計算反力，水平支撐預(yù)埋件見圖6。

3.2.3 鉸接節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算

支撐橫梁與核心筒:銷軸在壓、剪狀態(tài)下受力不利。對抗剪、彎曲應(yīng)力、撓度進(jìn)行驗(yàn)算，滿足要求。銷軸直徑D=200 mm，預(yù)埋件上采用雙耳板，對孔壁承壓、凈截面抗拉、水平截面拉應(yīng)力、垂直截面拉應(yīng)力、根部強(qiáng)度做驗(yàn)算，滿足要求。

支撐橫梁與斜拉桿、斜拉桿與核心筒:通過計算得出不同夾持間距下斜拉桿上的軸力最大N=1837.9 kN。銷軸直徑D=200 mm，梁端采用雙耳板;斜拉桿端部采用單耳板。

水平支撐與支撐橫梁、水平支撐與核心筒:通過對長、短水平支撐的軸向壓力和拉力進(jìn)行計算，取軸向壓力最大值=－852.9 kN作為最不利荷載進(jìn)行驗(yàn)算。銷軸直徑D=150 mm，梁上連接耳板厚度為50 mm，水平支撐端部連接耳板厚度為50 mm。

撐桿與支撐橫梁、撐桿與核心筒:軸向壓力最大值68.8 kN，銷軸直徑D=60 mm，梁上的連接耳板、撐桿端部連接耳板厚度均為40 mm。

3.3 節(jié)點(diǎn)及材質(zhì)設(shè)計

支撐橫梁截面□1000×400×25×30，斜拉桿截面為無縫鋼管299×16，撐桿截面為無縫鋼管245×10，水平支撐截面為無縫鋼管245×14，次梁截面為H488×300×11×18。

埋板選用Q345B鋼板;板厚30 mm，錨筋選用HRB335級鋼筋，嚴(yán)禁使用冷加工鋼筋。

鋼梁、斜拉桿、撐桿、水平支撐、次梁的材質(zhì)均為Q345GJC，連接耳板材質(zhì)為Q390D，采用數(shù)控線切割成型。

銷軸:材質(zhì)采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理HRC32-35，表面鍍Cr，頭部攻牙M10X1配吊環(huán)螺釘。

焊縫:焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊焊接，所有焊縫均達(dá)到一級焊縫質(zhì)量的要求，不得有虛焊、漏焊等缺陷，焊接變形不得大于3 mm。

4 結(jié)語

內(nèi)爬外掛式塔吊以其有效施工能力大、制作成本低、使用費(fèi)用低、安全性能好等特點(diǎn)在國內(nèi)超高層建筑中得到了越來越多的應(yīng)用，目前，該式塔吊已經(jīng)在太原湖濱廣場工程中得到了成功應(yīng)用，從現(xiàn)場實(shí)際情況來看，該外掛架安裝方便，塔吊爬升順利，外掛架可周轉(zhuǎn)使用，為國內(nèi)超高層建筑中內(nèi)爬塔吊的掛架設(shè)計和施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]劉 武，呂繼敏，張興建.超高超重支模架系統(tǒng)的設(shè)計與施工技術(shù)[J].山西建筑，2010，36(18):146-147.