多層與高層建筑中選用塔吊施工的問題研究

夏明軍

【摘? 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家越來越重視多層與高層建筑建造過程中選用塔吊施工的情況。為了進(jìn)一步提高建筑工程塔吊施工的質(zhì)量，需要根據(jù)實際情況構(gòu)建完善的安全管理舉措，增強(qiáng)工作人員的基本執(zhí)行力，將工作一步一步細(xì)化到位并落實到每一個人，保障施工人員的生命健康安全，確保該項問題得到社會各級的重視。因此，論文針對多層與高層建筑中選用塔吊施工的問題進(jìn)行簡要分析，并提出合理化建議。

【Abstract】With the rapid development of China's economy， the country is paying more and more attention to the use of tower crane for the construction of multi-story and high-rise buildings. In order to further improve the quality of the construction with tower crane in building engineering， it is necessary to build perfect safety management measures according to the actual situation， enhance the basic executive ability of the staff， refine the work step by step and implement it to everyone， ensure the life health and safety of the construction personnel， and ensure that the problems are paid attention to by all levels of society. Therefore， the paper briefly analyzes the problems in the construction with tower crane in multi-storey and high-rise buildings， and puts forward reasonable suggestions.

【關(guān)鍵詞】多層與高層建筑;施工;塔吊施工

【Keywords】multi-storey and high-rise buildings; construction; construction with tower crane

【中圖分類號】TU974? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）02-0194-03

1 引言

隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大，多層與高層建筑的建設(shè)依舊存在大量的問題，對此可充分地利用塔吊的工具優(yōu)勢，滿足建筑層數(shù)高以及施工難度大的需求，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件做好基礎(chǔ)性的吊裝處理、施工設(shè)備處理以及機(jī)器倒運(yùn)處理，確保周邊的磨具安裝以及拆卸順利，明確其可盡可能地滿足土建施工中的物料垂直運(yùn)輸以及水平運(yùn)輸?shù)榷喾矫嫘枨?，考慮到多種因素，故此時要提高塔吊性能，制定出合理的解決措施。

2 塔吊的基本類別

2.1 固定式塔吊

固定式塔吊顧名思義，其基本結(jié)構(gòu)是固定的，在其工作的過程中只是通過塔臂和小車運(yùn)動狀態(tài)的改變而變化。大多數(shù)情況下將這種固定式的塔吊應(yīng)用于高層建筑、建筑物以及工程爐頂施工中。對于高層建筑或是多層建筑而言，該項固定式塔吊的用途十分廣泛，且受到行業(yè)內(nèi)的一致好評，故要依據(jù)實際情況創(chuàng)新施工模式，定期或者不定期完善塔吊的施工模式，提高施工者對工具的重視程度。

2.2 格構(gòu)式塔吊

格構(gòu)式塔吊附墻和其工作范圍問題影響基礎(chǔ)承重能力的標(biāo)準(zhǔn)，在過去通常將格構(gòu)式塔吊的根基布控在基坑底部或者是基坑周圍，常見的模式有三種：第一，格構(gòu)式塔吊的根基在地下室中和主體底板共同建設(shè)，在頂板上會預(yù)先留出供格構(gòu)式塔吊通過的孔洞;第二，將格構(gòu)式塔吊的根基布控在地下室中和頂板呈現(xiàn)平齊的狀態(tài)，而增固工作則利用鋼格構(gòu)柱來完成;第三，將格構(gòu)式塔吊的根基設(shè)置在地下結(jié)構(gòu)中、基坑底層或基坑周圍，在進(jìn)行回土工作以前設(shè)置擋土墻，從而構(gòu)成格構(gòu)式塔吊井。在將格構(gòu)式塔吊布置在地下結(jié)構(gòu)外、基坑底層或者基坑周圍時，在對格構(gòu)式塔吊基坑進(jìn)行回土施工以前必須在格構(gòu)式塔吊根基周圍布控?fù)跬翂?，在對格?gòu)式塔吊進(jìn)行應(yīng)用的整個過程中，必須將集水井和潛污泵布控在格構(gòu)式塔吊井中，以便不斷對其中的水進(jìn)行排放。必須在格構(gòu)式塔吊井的周圍設(shè)置一整圈防御設(shè)施，同時，對格構(gòu)式塔吊井的井口處進(jìn)行密封處理，以免有人失足跌落。即使不斷地進(jìn)行排水工作，也無法避免格構(gòu)式塔吊的螺栓和基節(jié)等部件遭受侵蝕，因為井中的境況是非常潮濕的，必須經(jīng)常派遣專人實施檢查和維修工作，相關(guān)工作人員在到達(dá)井中實施檢查、維修工作期間，也產(chǎn)生過人員傷亡的情況，其原因是擋土墻出現(xiàn)了坍塌問題。因為受到擋土墻強(qiáng)度的影響，其周邊空間中不能有堆載情況出現(xiàn)，使得其周圍的空間沒辦法得以有效應(yīng)用。

3 塔吊的參數(shù)

塔吊起重機(jī)的基本參數(shù)包含起重力矩、起重量、工作幅度以及軌距，故本文對其進(jìn)行簡要分析，并依據(jù)實際情況進(jìn)行一定的調(diào)整。

①起重力矩。為了能夠更好地評價塔吊的起重能力，需要用到起重力矩。該參數(shù)是通過塔吊進(jìn)行起重重量衡量，但此時還應(yīng)考慮到實際的工作幅度。一般來說，若是計算起重力矩，必須知曉起重量和工作幅度兩大參數(shù)。其基本公式為：起重力矩=起重量×工作幅度。

②起重量。在實際的應(yīng)用過程中，起重量需要考慮多個層次的內(nèi)容，即塔吊在應(yīng)用過程中的最大工作取值以及最大額定起重量，此時，需要依據(jù)說明書的內(nèi)容明確不同的動臂式的塔吊的取值范圍，減少和避免相關(guān)的受限內(nèi)容，不可直接以相關(guān)數(shù)據(jù)加減乘除得到最終結(jié)果，這樣會導(dǎo)致其與現(xiàn)實情況相差大，甚至可能會偏離路線。針對吊重噸位和工作幅度影響的考量：試驗結(jié)果中檢查起重機(jī)不應(yīng)有裂紋、聯(lián)結(jié)松動、構(gòu)件損壞等影響起重機(jī)性能和安全的缺陷。

③工作幅度。工作幅度也被稱為回轉(zhuǎn)半徑，具體來說就是起重機(jī)吊鉤的中心與塔吊中心之間的水平距離。在實際情況中，工作幅度需要根據(jù)實際建筑工程的尺寸和相關(guān)的施工技術(shù)來確定的，而起重機(jī)的工作幅度一般都比較高。一般來說，以吊重的重量乘以1.25系數(shù)和工作幅度為基準(zhǔn)，使得吊鉤能夠吊起重物10～20cm并保持10min。在考核起重機(jī)強(qiáng)度和其結(jié)構(gòu)承載力時，要保障其在卸載后表面保持完好，不能夠出現(xiàn)裂紋、變形、油漆脫落等問題，這些問題對于塔機(jī)的損害較大，影響到其使用安全和工作性能。在試驗后則需要連接好力矩限制器和起重量限制器，恢復(fù)其工作數(shù)值。

④起升高度。起升高度是指在起重機(jī)的最大工作幅度基礎(chǔ)上的吊鉤中心線到軌頂面的垂直距離。該種距離所確定的取值需要依據(jù)建筑物的尺寸和工藝綜合確定，其與工作幅度的取值確定類似。以吊重噸位乘上1.1以及最大工作幅度，以吊鉤起升、制動、幅度變化和回轉(zhuǎn)四個基本動作和組合動作來進(jìn)行考核?？己藰?biāo)準(zhǔn)在于吊機(jī)的各個結(jié)構(gòu)動作較為靈敏，制動性能較好，并且在運(yùn)動過程中結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，聯(lián)結(jié)較為牢固。在三次以上的試驗后才能夠結(jié)束試驗。結(jié)束試驗必須連接好力矩限制器和起重量限制器，恢復(fù)其工作數(shù)值。

⑤軌距。軌距是依據(jù)塔吊的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效果共同確定。4 塔吊的基礎(chǔ)性能

多層與高層的塔吊是一種應(yīng)用小車變幅、爬升套架以及塔身接高的一種形式，該種形式的塔吊要采用更換或者增補(bǔ)一些輔助性裝置的模式，可以將其直接轉(zhuǎn)變成其他類別的塔吊形式，包括軌道式、附著式和固定式三個形態(tài)。這種塔吊應(yīng)用液壓頂升系統(tǒng)，確保塔身會隨著建筑物的高度而不斷升高。一般而言，司機(jī)室應(yīng)當(dāng)設(shè)計在塔吊的最上方部位，其視野最為開闊，位置較好。

4.1 塔吊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

①塔身。其是由第一節(jié)、第二節(jié)、四個增強(qiáng)節(jié)以及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)所構(gòu)成，每一節(jié)的高度約為2.5m，軌道式塔吊的最大高度為56m，增加附著件后可以達(dá)到81m。一般而言，每臺塔吊都會配置三套附著裝置，避免運(yùn)行過程中出現(xiàn)的設(shè)備損壞以及裝備質(zhì)量過差導(dǎo)致的根本無法使用的情況。在設(shè)備的安裝過程中，由于塔吊間距存在差異，要根據(jù)實際情況明確不同類別的間隔數(shù)值，一般會設(shè)置在16～20m。每一節(jié)軌道的附著裝置撐桿應(yīng)該交錯布置，選擇質(zhì)量上乘的附著框架，將塔吊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)固定化，再用砂漿覆實即可，以此增大摩擦力。在增添附著裝置時，主要是為了將塔身的高度降低，以此改變該區(qū)域的基礎(chǔ)受力情況，增添部分完善的受力管理裝置。而為了進(jìn)一步地將塔身的水平力細(xì)化，可將不同種類的裝置進(jìn)行受力分析和處理，使得附著點的位置以及使用情況有著對應(yīng)和完善的結(jié)構(gòu)，不至于在結(jié)構(gòu)改變之后依據(jù)需要配置其他物件。

②起重臂。起重臂與動臂式塔吊之間差異較大，起重臂的受彎構(gòu)件實際上是起重臂的不同形態(tài)，其斷面大多都呈現(xiàn)為三角和四邊的形狀。這種小車會沿著軌道的移動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)半徑的變動，故管理層應(yīng)當(dāng)在起重臂的下弦安裝小車軌道，提升起重的動力。

③平衡臂。平衡臂大約長20m，是由5個平衡重塊和懸接體組成，擁有八個滾輪和牽引裝置。在應(yīng)用平衡臂時，可將起重機(jī)的位置接入移動的軌道，設(shè)置對應(yīng)的塔身間彎矩，增強(qiáng)塔吊的穩(wěn)定性與固定性。

④頂升套架。頂升套架是由無縫鋼管所組成的一種結(jié)構(gòu)型的衍架，其側(cè)門處有一個門洞，可引進(jìn)軌道和小車，以便塔身結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化固定以及快速移動。

⑤過渡節(jié)。頂升套架上部分結(jié)構(gòu)是由是過渡節(jié)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。當(dāng)塔身提高時，過渡節(jié)會承擔(dān)著整個支架以上全部結(jié)構(gòu)重量，將支架固定在其身上，反之則是回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)承擔(dān)相關(guān)重量。

4.2 塔吊的基本安全裝置

①行走機(jī)構(gòu)。塔吊基本安全裝置中的行走機(jī)構(gòu)主要由底架和軌道所組成，以及4個支腿和4個臺車，并在軌道端頭的附近會設(shè)置對應(yīng)的行程限位開關(guān)，依據(jù)實際情況創(chuàng)新機(jī)構(gòu)管理標(biāo)準(zhǔn)，定期或者不定期做好行走機(jī)構(gòu)的維修保養(yǎng)。

②起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)是指卷揚(yáng)機(jī)是由兩臺電動機(jī)驅(qū)動所組成，其卷揚(yáng)機(jī)上會安裝吊鉤上升限位器，機(jī)械設(shè)備應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際情況設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，并將其增添機(jī)械化自動操作功能。

③變幅機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要包含緩沖塊和限位開關(guān)，為了限定小車的行程以及載重量。

④回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要是由2臺5kW電動機(jī)驅(qū)動組成，其塔帽設(shè)有手動液壓制動機(jī)構(gòu)，可進(jìn)一步地防止起重臂定位后由于大風(fēng)導(dǎo)致的動臂桿被吹掉的情況，影響其基礎(chǔ)位置。

⑤平衡重牽引。該機(jī)構(gòu)主要是由3kW電動機(jī)驅(qū)動所組成，在平衡臂兩端都會設(shè)有對應(yīng)的緩沖塊以及限位開關(guān)。

5 塔吊的選擇方法

在塔吊的選擇過程中，必須選擇參數(shù)適合的塔吊，確保所選擇的塔吊可以應(yīng)用于多層建筑以及高層建筑施工中。在塔吊選擇中，需要確定機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)參數(shù)，若是參數(shù)不適應(yīng)于當(dāng)前的情況，那么會導(dǎo)致工程施工存在較大的誤差，甚至?xí)绊懙綄嶋H的工程施工進(jìn)度。必須確定的參數(shù)值為幅度、起重量以起升高度，確保其機(jī)械設(shè)備的性能與現(xiàn)場施工情況相符，盡可能在變形式塔吊、內(nèi)爬式塔吊以及附著式塔吊等幾種類型中選擇，確保建筑工程施工的全面化與一致性，使其可以符合高層建筑以及多層建筑的實際施工要求，并提升工程施工效率。為了節(jié)約投資資本，會選用內(nèi)爬式塔吊，但為實現(xiàn)生產(chǎn)的安全性以及效益最大化，建筑施工中通常選用內(nèi)爬式塔吊，管理團(tuán)隊會在內(nèi)爬式塔吊中增添一些所需要使用的吊裝施工組織。國內(nèi)的建筑工程施工材料大多數(shù)都是批量處理，且是由基礎(chǔ)裝置增添或者減少部分部件衍生而來的，其僅有少部分的裝置是原裝進(jìn)口。而對貨源的選擇等方面，要聘請對應(yīng)的機(jī)械設(shè)備辨別人員，提高高層建筑工程施工效率，對不符合施工要求的材料進(jìn)行退換貨處理，選擇最佳材料。由于壓桿臂架可以操縱自如，正由于它具有這樣優(yōu)勢和特性，因此，其受到國內(nèi)建筑工程施工者的熱捧。

6 塔吊的應(yīng)用要求

一般來說，多層和高層建筑底架固定式塔吊在應(yīng)用和選擇中必須滿足以下原則，即塔身的上部分承載力需要能夠保證是均勻地將力傳遞給地基，不會超過地基的基礎(chǔ)承受力度，能夠保證在塔基不受其他外在因素的影響下提升工程施工效率。但是該種類別的塔機(jī)一般重量大，是其他類別塔機(jī)重量的數(shù)倍。除此之外，固定式的塔吊重量越大，其高度越高，二者之間成正比。為了提升建筑工程施工質(zhì)量，需要確?；炷凉こ淌┕び捕扰c質(zhì)量。但是如果塔機(jī)在基礎(chǔ)施工階段架設(shè)在深基坑旁邊，則可應(yīng)用鉆孔灌注樁支持，這是因為旁邊的土質(zhì)條件較差。為了節(jié)省結(jié)構(gòu)費(fèi)用，需要將大體積的混凝土的基礎(chǔ)位置做好分解，設(shè)置對應(yīng)的緩凝土，通過這些預(yù)制好的混凝土來構(gòu)建起裝配式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以重復(fù)利用，在相關(guān)的施工項目中可以逐漸分解，有利于成本的降低。

7 塔吊使用的注意事項

7.1 精確計算

在塔吊使用過程中，需要根據(jù)實際情況增加一些精確計算，確保基礎(chǔ)設(shè)計中的不足之處不會影響到實際的施工，避免工程施工安全隱患和意外事故的發(fā)生。因此，需要在沿海地區(qū)的淤泥土層采用樁基，確保其不會與實際情況偏差過大。在針對塔吊進(jìn)行計算時，應(yīng)當(dāng)充分地利用當(dāng)前的計算機(jī)做好自動數(shù)據(jù)核算，避免一些不必要的人為計算失誤導(dǎo)致其他意外事故的發(fā)生，甚至對建筑工程施工造成重要影響。根據(jù)建構(gòu)式塔吊的性能和其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行結(jié)合，在合理的算法下與現(xiàn)場的試驗結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，可以得到計算結(jié)果是需要4根灌注樁。設(shè)定灌注樁之間的距離為4.2m左右，而每根樁的直徑鉆孔以及長度分別是0.9m和25.5m。在灌注樁中，每根樁都有20根？準(zhǔn)25mm鋼筋，這些鋼筋呈豎直狀態(tài)，而這些鋼筋則通過？準(zhǔn)10mm螺旋箍筋捆扎。一般情況下，需要將鋼筋的距離參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，鋼筋之間保持110mm，而剩余間距保持200mm。在灌注樁中格構(gòu)柱錨需要有3m的嵌入量，并確保其能夠較好地銜接其主筋。在格構(gòu)柱內(nèi)采用型號為Q235B的180×180×18的角鋼，其柱間需要保持一定的距離，截面積采用530×530，綴板設(shè)置為480×380×14。需要注意的是，格構(gòu)柱之間每到2m的距離就需要設(shè)置一定規(guī)格的斜撐和平撐，在格構(gòu)柱的頂端是6×6×1.8的塔吊根基，該根基是通過鋼筋混凝土制作的，其在長度為1m的C35級混凝土承臺上，鋼筋之間以150mm的距離為標(biāo)準(zhǔn)，而拉鉤的直徑需要保證在16mm以內(nèi)，并且確?？刂破髦g的距離。在進(jìn)行灌注施工之前，格構(gòu)式塔吊預(yù)埋件必須完成預(yù)埋工作。

7.2 風(fēng)荷問題

在塔吊使用過程中，需要根據(jù)實際情況了解到風(fēng)荷問題在塔吊使用中扮演著什么樣的角色，其在東南沿海地區(qū)的影響過大，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。塔吊附墻在使用過程中可降低成本，獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益。一般來說，除垂直荷載壓力之外，其他的鋪固環(huán)和主體建筑結(jié)構(gòu)所獲得的傳遞基礎(chǔ)應(yīng)力少。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，對應(yīng)的附墻前后存在一定的差異，其偏心率主要呈現(xiàn)出由大向小的趨勢，由偏心荷載作用趨向軸向荷載作用致使最終的塔吊基礎(chǔ)應(yīng)力減小，此時只需要明確其初始設(shè)定的自由高度即可。一般來說，架設(shè)的節(jié)數(shù)多，傾覆力矩越大，基礎(chǔ)值越大，反之則越小。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計算：wk=βz×μz×μs×w。

7.3 周邊建筑物影響

在塔吊使用過程中，需要根據(jù)實際情況了解建筑物周邊會對塔吊的基礎(chǔ)性產(chǎn)生影響的因素。大城市的建筑工程施工地較多，高層建筑和多層建筑大多數(shù)都是在一起施工，若是使用塔吊很容易影響到其他環(huán)節(jié)性的施工，甚至?xí)霈F(xiàn)多種阻礙因素，故需要快速地做好預(yù)防以及管理措施，實現(xiàn)起重機(jī)的便捷化與輕型化，增強(qiáng)工作的準(zhǔn)確性。塔吊的工作高度僅能達(dá)到150m左右，為了體現(xiàn)其優(yōu)越性，需要在其功能上增添便捷操作，簡化功能，綜合國內(nèi)外的基本情況，明確當(dāng)前的機(jī)械設(shè)備運(yùn)作流程。

8 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段國家越來越重視多層與高層建筑選用塔吊施工的情況。為了進(jìn)一步提高建筑工程塔吊施工質(zhì)量，需要根據(jù)實際情況了解高層和多層建筑施工中存在的問題，定期開展施工培訓(xùn)工作，開展多樣化的關(guān)聯(lián)活動，為后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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