QTZ250塔吊增加獨(dú)立自由高度的研究

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

1 工程概況

某工程方案設(shè)計(jì)共需安裝4 臺(tái)塔吊，安裝形式均為固定式，基礎(chǔ)采用預(yù)埋固定支腿的方式。其中1#、3#塔吊型號(hào)為QTZ125，安裝起重臂長(zhǎng)度為50 m，2#、4#塔吊為QTZ250，安裝起重臂長(zhǎng)度均為60 m。4 臺(tái)塔吊基礎(chǔ)均位于基坑內(nèi)。1#、3#、4#塔吊基礎(chǔ)頂標(biāo)高為－5.5 m，2#塔吊基礎(chǔ)頂標(biāo)高為－14.41 m。

1#、2#塔吊北側(cè)有已建建筑物，高度為38.6 m，要求這2 臺(tái)塔吊首次安裝高度超過實(shí)驗(yàn)樓的高度并至少留有2 m的垂直安全距離。1#塔吊QTZ125獨(dú)立自由高度為59.8 m，可滿足要求。2#塔吊QTZ250獨(dú)立自由高度為51.7 m，已建實(shí)驗(yàn)樓高度加上塔吊負(fù)標(biāo)高后總高度為53.01 m，超出塔吊最大自由高度，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工安全要求。如果采取限制塔吊回轉(zhuǎn)范圍的方法，具有極大地安全隱患，同時(shí)吊次也不能滿足施工進(jìn)度的要求，因此將2#塔吊在自由高度的基礎(chǔ)上增加2 節(jié)高3 m的加強(qiáng)節(jié)，這樣塔吊安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)可增加至第16 節(jié)，鉤底標(biāo)高為57.7 m，超出已建實(shí)驗(yàn)樓4.69 m，滿足塔吊安全運(yùn)轉(zhuǎn)距離要求。

2 受力分析計(jì)算

塔吊受力情況分析如圖1與表1所示。

整機(jī)穩(wěn)定性條件[1,2]：

圖1 塔吊受力分析示意

表1 塔吊受力分析表

3 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性計(jì)算[3-5]

3.1 工作狀態(tài)

3.2 非工作狀態(tài)

3.3 暴風(fēng)侵襲穩(wěn)定性

非工作狀態(tài)，考慮風(fēng)載荷對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性的影響，風(fēng)載荷取為1.2倍。M=4 506 532.2 N·m，F(xiàn)h=171 594 N，F(xiàn)v=1 110 000 N，則：

3.4 突然卸載穩(wěn)定性

工作狀態(tài)，有風(fēng)，考慮自重載荷及吊重對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性的影響，起升載荷取為-0.2 倍。M=－3 433 873 N·m，F(xiàn)h=－42 034 N，F(xiàn)v=1 072 000 N，則：

3.5 安裝拆卸穩(wěn)定性

非工作狀態(tài)，有風(fēng)，考慮吊具對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性的影響，起升載荷取為吊具質(zhì)量的1.25 倍。M=－2 883 112 N·m，F(xiàn)h= －42 034 N，F(xiàn)v=1 104 160 N，則：

綜上所述，在5 種工況計(jì)算中，穩(wěn)定力矩的代數(shù)和均大于其傾翻力矩代數(shù)和，因此，塔機(jī)是穩(wěn)定的。

4 塔身計(jì)算

原塔身節(jié)配置為1+14節(jié)，現(xiàn)改為1+16節(jié)，且1、2兩節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主肢內(nèi)側(cè)焊Φ50 mm的圓鋼。則其截面特性為：面積A=96.03 cm2，穩(wěn)定性系數(shù)φ=0.91。

由圖2所示，分析可知A面為最危險(xiǎn)面，只校核A面即可。

原始參數(shù)為整機(jī)質(zhì)量110 t，由自重產(chǎn)生不平衡力矩Mfz= －1 382 800 N·m。

4.1 非工作狀態(tài)

此工況風(fēng)壓取值H＜20 m，取P=800 Pa；H＞20 m，取P=1 100 Pa。

經(jīng)計(jì)算，風(fēng)載荷產(chǎn)生的對(duì)A面的彎矩為：Mff=4 768 216 N·m，總彎矩為M1= Mあ+Mfz=3 385 416 N·m。

圖2 塔身受力分析

主肢應(yīng)力NA=G/4+M1/2.666=1 544 848 N，，滿足校核強(qiáng)度。

4.2 工作狀態(tài)

有風(fēng)動(dòng)載，風(fēng)壓為P=250 Pa，起升載荷按1.25 倍計(jì)算。

計(jì)算得風(fēng)載產(chǎn)生的對(duì)A面的彎矩Mgf=1 424 617 N·m，由吊重產(chǎn)生的對(duì)A面的彎矩Md=140 000×1.25×19.67=3 442 250 N·m?；剞D(zhuǎn)慣性彎矩nx=473 668 N·m。

則總彎矩為：M2=Mgf+Md+nx+Mfz=3 957 735 N·m，主肢應(yīng)力NAA=（G+1.25Q）/4+M2/2.666=1 803 272 N，，滿足校核強(qiáng)度。

5 實(shí)施效果與分析

（a）本塔吊獨(dú)立高度增加后，其安裝高度高于已有建筑物，塔吊的使用效率得到較大的提高，保證了項(xiàng)目施工進(jìn)度的要求。

（b）本塔吊獨(dú)立高度增加后，其余3臺(tái)塔吊的安裝高度可做相應(yīng)增加，為后期塔吊的附墻作業(yè)提供了更有利的施工便利條件，同時(shí)減少了塔吊的附墻次數(shù)。

（c）通過垂直度監(jiān)測(cè)和對(duì)塔吊各組成結(jié)構(gòu)的安全檢查，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均在國(guó)標(biāo)要求的范圍內(nèi)，符合安全作業(yè)要求。

（d）獨(dú)立高度增加后，塔吊起重臂的旋轉(zhuǎn)范圍避開了已有建筑物的阻擋，消除了相互碰撞的安全事故隱患。