塔式起重機超長距離附墻技術(shù)探討

蘇國棟

（中環(huán)建（廈門）建設(shè)集團股份有限公司，福建 廈門 361000）

塔式起重機也叫作塔吊、塔機，是高層建筑施工的必要機械設(shè)備之一。新時期高層建筑發(fā)展迅速，越來越多的高層、超高層就建筑任務涌現(xiàn)。若部分建筑物建設(shè)高度高出塔機工作高度，就需要對塔身進一步加長，需要利用附墻技術(shù)輔助，確保塔身穩(wěn)定、安全。

1 關(guān)于塔式起重機

塔式起重機構(gòu)成：（1）電氣系統(tǒng)為信號照明裝置、連接線路、配電柜、電動機、控制器。（2）工作機構(gòu)包含行走、回轉(zhuǎn)、變幅、起升四部分。（3）金屬結(jié)構(gòu)為塔身、動臂及底座。

塔式起重機自身幅度直接影響實際起重重量，而塔機載荷力矩是塔機重要參數(shù)注意，其通過計算重量及幅度乘積，得到載荷力矩。塔式起重機通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)和支撐機構(gòu)，確保其可以起升到施工各個位置，并且在具體的起升轉(zhuǎn)化操作中，將產(chǎn)生較大的慣性，需塔機科學調(diào)速，有良好的起升系統(tǒng)，控制好物品起重的穩(wěn)定性和個性化要求。

一般的塔式起重機，其附著架由三附墻桿、一整套環(huán)梁組成，通過這種設(shè)計，可以將塔式起重機穩(wěn)定的置于建筑結(jié)構(gòu)位置。塔式起重機的運行，需在標準節(jié)設(shè)置上套環(huán)，之后將三根附墻桿通過耳環(huán)和建筑物附著處鉸接，確保各個附墻桿處于同一平面。

塔機高度及底部的支撐尺寸比值大，且塔身的重心較高，工作中需多次起動、制動，故應保證塔機本身質(zhì)量穩(wěn)定，以此確保施工安全、施工人員安全。起重機設(shè)計施工需考慮到施工實際需求，科學安裝、使用、管理，以此確保實際施工過程中塔機運行可靠。

2 塔式起重機超長距離附墻技術(shù)的作用

處于國家經(jīng)濟發(fā)展城建需要，我國自主生產(chǎn)大量塔式起重機，而在塔式起重機運行工作中出現(xiàn)問題的概率也就與之俱增。當下，我國可自主生產(chǎn)100～52000kN的塔式起重機，但是，我國由于塔機事故導致的損失及人員傷亡達到國外發(fā)達國家近3倍之多。

2．1 附墻位置定位不準

附墻位置定位以50°為最佳定位標準。但是，在工程測量中發(fā)現(xiàn)，一些附墻的水平角度高于50°，已經(jīng)達到60°及以上，導致各個附墻點不處于同一位置，塔機存在嚴重的受力不均，塔機運行中就會出現(xiàn)嚴重搖晃。

2．2 附墻部件尺寸誤差

附墻部件尺寸誤差主要是在具體測量工作中發(fā)現(xiàn)附墻框螺栓不同心，腹腔桿及附墻也沒有準確匹配連接，這就導致安裝和預設(shè)方案存在出入。

2．3 測量誤差未及時修正

對案例工程現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)的，其附墻測量存在明顯誤差，且誤差數(shù)據(jù)在后續(xù)工程中未及時修正。塔機運行過程中，對被測的基準點位于塔身標準節(jié)旁，引入樓層，運行中的塔機存在稍微抖動，故導致測量出現(xiàn)誤差，而測量誤差并未及時修正，導致尺寸出現(xiàn)偏差。

3 實例驗證

3．1 工程概況

以某綜合性住宅小區(qū)為例進行分析，該小區(qū)為多層、小高層建筑，其中，19、20號樓為16層建筑，兩樓相距35m，結(jié)構(gòu)最大高度為48.8m。按照現(xiàn)場情況，選擇QTZ63塔式起重機建設(shè)，額定起重力矩為630kN·m，最大回轉(zhuǎn)半徑為50m，起重量達到1300kg。為節(jié)約成本，施工方?jīng)Q定以一臺塔機完成兩樓垂直運輸。施工現(xiàn)場，塔機位于19號樓主體結(jié)構(gòu)位置，塔機回轉(zhuǎn)中心距墻15.32m，其平面圖如圖1。

圖1 案例建筑物位置及塔機附著狀態(tài)示意圖

3．2 附著架方案

改進過后附著架方案，其附墻桿加長，19號樓塔機中心到連接點的距離達到8.57m，以I22和I16焊接成網(wǎng)架，網(wǎng)架及附墻桿以耳環(huán)連接，網(wǎng)架及建筑以M30螺栓連接。

3．3 附墻桿截面設(shè)計

假設(shè)三種方案：常規(guī)3.5m距離、15.32m距離及改進的8.57m距離，其外力相同，按照最惡劣受力狀態(tài)對其分析，三種方案壓桿取弦桿（∠75×75×8），腹桿（直徑為20的圓鋼），如圖2所示。

圖2 計算簡圖

附墻桿結(jié)構(gòu)，弦桿型鋼重量為9.03kg/m，腹桿圓鋼重2.466kg/m，附墻桿截面為46cm2，慣性矩為7595.635cm4，抗彎模量為506.376cm3。選擇Q235鋼材，控制允許應力在177MPa，對受壓構(gòu)件結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性、單肢穩(wěn)定性計算發(fā)現(xiàn)，在相同外力影響下，選擇相同界面，附墻桿結(jié)構(gòu)強度及單肢穩(wěn)定性均可滿足安全施工要求。但是對整體穩(wěn)定性計算，發(fā)現(xiàn)長距離15.32m受壓桿會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，需增加附著桿截面、重量，這就導致塔機安裝出現(xiàn)諸多不便。而適當增加附墻桿到7～8m，則附墻桿及主體結(jié)構(gòu)增加網(wǎng)架，確保截面及構(gòu)件不變，又達到要求強度及穩(wěn)定性要求，也便于安裝。

4 對強化塔式起重機超長距離附墻技術(shù)的一些建議

4．1 提高定位準確率

塔式起重機的定位需考慮兩方面因素，一方面，是安裝的便捷性和安全性；另一方面，是考慮到后續(xù)的便捷性及安全性?？紤]到塔式起重機動臂回轉(zhuǎn)的實際范圍，確保鄰近的塔式起重機不會受到其影響，兩臺塔式起重機保持安全的距離。安裝附墻，應考慮到附墻安裝的準確性和快捷性。塔機應和所施工建筑最外端保持水平6m以上的距離，此外，要注意附墻桿水平角度，將其角度控制在50°。在塔機安裝工作落實之前，應觀察塔機和周圍施工設(shè)備、建筑物是否保持安全距離，要繪制專門的安裝平面圖，在水平、垂直方向保證塔機和建筑物、施工設(shè)備保持安全距離（2m）。兩個相鄰的塔機也需要保持一定距離，以各個塔身及動臂都不互相影響為判定標準。

4．2 控制附墻組件質(zhì)量

安裝應先安裝行走機構(gòu)，安裝底架，之后安裝基礎(chǔ)節(jié)、外套架、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、駕駛室，最后安裝平衡塊，起升機構(gòu)及電器，安裝完畢后，還需要對安裝質(zhì)量檢查分析，確保其安裝符合設(shè)計要求，質(zhì)量滿足使用要求后，才可投入使用。

塔式起重機對支撐桿進行吊裝，先固定好主要塔身，固定完畢后再考慮另一端的固定處理。實際施工需使用專業(yè)經(jīng)緯儀對塔身垂直度精確測量，得到準確數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)符合垂直度相關(guān)要求后，將節(jié)點耳板焊接到結(jié)構(gòu)埋件位置。各個位置固定完成后，可對吊索實施安裝。為確保超長距離附墻定位的準確，要求塔機定位準確，控制附墻桿水平角度最佳為50°，若施工周圍條件復雜，還需對附墻桿受力及強度計算，結(jié)合結(jié)構(gòu)圖紙，確保水平角度在規(guī)定范圍內(nèi)，安裝之前，設(shè)備和相鄰設(shè)備、建筑保持2m以上安全距離，基礎(chǔ)混凝土密實，地面平整夯實，保證基礎(chǔ)范圍無積水。

5 結(jié)語

綜上所述，塔式起重機自身重心較高，起動及制動頻繁，屬特殊的大型設(shè)備，為避免其出現(xiàn)安全事故，需確保其穩(wěn)定性，通過適當增加附墻桿長度，在附墻桿及主體結(jié)構(gòu)位置設(shè)置網(wǎng)架，則可以適應現(xiàn)代建筑超長離墻距離塔機安裝，也可以提高定位準確率、控制附墻組件質(zhì)量，以此控制塔機穩(wěn)定性。