基于薄弱邊緣構(gòu)件的塔吊附墻施工技術(shù)

錢云飛 田忠先

蘇州二建建筑集團(tuán)有限公司 江蘇 蘇州 215122

1 工程概況

蘇地2019-WG-42號(hào)地塊項(xiàng)目總承包工程位于蘇州市相城區(qū)，總面積16.51萬 m2，包含16幢裝配式住宅單體及多棟配套用房。住宅建筑為地下1層、地上11～17層。配套用房建筑高度約9.90 m，地上2層。住宅樓結(jié)構(gòu)體系均為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)樓面采用厚60 mm＋70 mm預(yù)制疊合樓板，內(nèi)部墻體為預(yù)制輕質(zhì)內(nèi)隔墻板。

本文塔吊附墻概況以11#樓為例進(jìn)行介紹。11#樓地上17層、地下1層。建筑高度53.90 m，地下1層底板頂標(biāo)高為－4.75 m。塔吊采用QTZ125型號(hào)，獨(dú)立使用高度46 m、附著使用高度200 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，塔吊布置在11#樓北側(cè)位置（圖1），塔吊基礎(chǔ)采用板式樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高與工程結(jié)構(gòu)地下室底板結(jié)構(gòu)底面平。群塔作業(yè)起重臂之間安全距離需要滿足要求，是塔吊布置策劃時(shí)要重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵因素。因此，該塔吊需采取2道附墻措施后方可滿足現(xiàn)場(chǎng)吊裝使用要求。經(jīng)過綜合考慮，附墻桿所在樓層分別在8層和15層。

圖1 11#樓塔吊附墻區(qū)域結(jié)構(gòu)概況平面示意

11#樓采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，靠近塔吊附墻區(qū)域的建筑為懸挑結(jié)構(gòu)及構(gòu)造邊緣構(gòu)件墻。其中懸挑結(jié)構(gòu)為厚150 mm懸挑板，外圍設(shè)計(jì)上翻220 mm和下掛230 mm構(gòu)造措施。構(gòu)造邊緣墻體為200 mm×600 mm單肢截面。2個(gè)部位均無法滿足塔吊附墻受力承載要求。該區(qū)域結(jié)構(gòu)梁為200 mm×600 mm，樓板為厚60 mm＋70 mm疊合板，同時(shí)梁上翻70 mm，造成板底空間不滿足附墻支座安裝需求。同時(shí)，該附墻區(qū)域剪力墻距離塔吊較遠(yuǎn)，超過塔吊正常附墻距離，或者附墻桿角度無法滿足安裝要求。

可見，11#樓的QTZ125型號(hào)塔吊附墻問題是塔吊安裝后保證安全使用的重、難點(diǎn)。

2 附墻方案選擇

塔吊升節(jié)高度超過自由高度后采取附墻措施是塔吊安裝的關(guān)鍵工作。因此，附墻位置的選取首先重點(diǎn)考慮的是附墻支座順利安裝，只有確保附墻構(gòu)件的順利安裝，才能保證塔吊的正常安全使用。項(xiàng)目部參照常規(guī)的幾種塔吊附著方案，并從經(jīng)濟(jì)性、適用性、安全性、可操作性等方面進(jìn)行對(duì)比分析[1-2]。

1）將附墻支座預(yù)埋件采用螺栓預(yù)埋到樓板上，但是由于11#樓塔吊附墻區(qū)域樓板為厚60 mm＋70 mm的疊合樓板，螺栓預(yù)埋在樓板上后，使用拉桿與塔吊附墻框連接，進(jìn)行附墻拉桿計(jì)算時(shí)，預(yù)埋樓板受力不滿足要求，所以不采用此方案。

2）將附墻支座錨固于約束邊緣構(gòu)件墻上，對(duì)約束邊緣構(gòu)件柱錨固墻肢（200 mm×600 mm）通過設(shè)計(jì)調(diào)整，進(jìn)行截面加大并增強(qiáng)，截面調(diào)整為300 mm×850 mm，配筋相應(yīng)增大以滿足安裝及受力需求。但是，根據(jù)塔吊附墻桿設(shè)置距離、位置要求，考慮與樓層對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)應(yīng)滿足附墻桿對(duì)附著角度的要求，以及后期拆除加大截面部位，并清理恢復(fù)至原設(shè)計(jì)建筑使用功能要求，由此造成增加額外的成本等因素，調(diào)整約束邊緣構(gòu)件墻截面及增加配筋進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)施工適應(yīng)性差，且后期破除量大、成本高，以及破除過程中安全風(fēng)險(xiǎn)高，故此方案不予采用。

3）將附墻支座錨固于結(jié)構(gòu)邊梁上，對(duì)附墻區(qū)域結(jié)構(gòu)邊梁（200 mm×600 mm）通過設(shè)計(jì)調(diào)整，進(jìn)行截面加大并增強(qiáng)，截面調(diào)整為250 mm×750 mm，配筋相應(yīng)增大以滿足受力需求。此方案實(shí)施思路及需考慮因素和方案2基本相同，故此方案亦不予采用。

4）在方案2的基礎(chǔ)上綜合考慮優(yōu)化，結(jié)合原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件墻，對(duì)塔吊附著支座耳板結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。以往的附墻支座耳板是廠家批量生產(chǎn)的固定尺寸，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)附墻需要按照耳板尺寸預(yù)留孔洞，且附墻位置集中荷載過大。此方案針對(duì)本工程特殊工況，附著位置約束邊緣結(jié)構(gòu)單肢墻體不滿足塔式起重機(jī)附墻支座荷載和最小尺寸間距要求，無法使用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行附著。因此，考慮將常規(guī)的原“一”字形支座優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)整為“L”形支座，并增加背板。避免結(jié)構(gòu)單肢墻體受力，充分利用結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件“L”形墻整體的受力性能，解決附墻桿錨固問題（圖2、圖3）。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無影響，亦不會(huì)增加施工難度及后續(xù)成本、安全風(fēng)險(xiǎn)等。同時(shí)，利用耳板使附著位置覆蓋面積增加，減小附著位置受力，且增加背板使剪力墻轉(zhuǎn)角處墻體兩側(cè)受力均勻（圖4），完全滿足在塔吊水平力作用下的承載力要求，并有足夠的安全儲(chǔ)備。

圖2 附著支座調(diào)整后“L”形式背板示意

圖3 附著支座調(diào)整后“L”形式耳板示意

圖4 附著支座、背板與約束邊緣構(gòu)件墻安裝示意

建筑物附著結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，其配筋如圖1中的GBZ3和GBZ1a所示。對(duì)應(yīng)荷載根據(jù)實(shí)際作用位置、方式進(jìn)行布置，采用理正工具軟件對(duì)建筑物附著結(jié)構(gòu)建立受力分析模型，通過計(jì)算復(fù)核，附著支座和附著建筑物結(jié)構(gòu)承載力均滿足受力要求。

3 施工方法

3.1工藝流程

附墻支座耳板、背板深化設(shè)計(jì)→附墻支座耳板、背板加工→邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)鋼筋安裝綁扎→邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)預(yù)埋對(duì)拉螺栓孔預(yù)埋套管→邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板支設(shè)→邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)混凝土澆筑→邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板拆除并養(yǎng)護(hù)→附墻支座耳板、背板安裝→塔吊附墻桿件安裝→檢測(cè)、使用

3.2技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 構(gòu)件圖紙深化設(shè)計(jì)

附墻支座耳板、背板深化設(shè)計(jì)首先應(yīng)符合受力要求，其次需要考慮加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝方便。特別是板與板連接焊縫質(zhì)量的控制，應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)并保證100%合格。板上對(duì)拉螺桿孔定位應(yīng)考慮不同方向交叉情況，滿足安裝時(shí)擰緊空間要求。

3.2.2 邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工

現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎完成后，將對(duì)拉螺栓孔預(yù)埋套管進(jìn)行預(yù)埋固定，盡量避免調(diào)整原設(shè)計(jì)鋼筋位置及碰撞。為保證精確定位，可采用制作定型支架或定位模板，將支架與結(jié)構(gòu)鋼筋固定牢固。結(jié)構(gòu)模板支設(shè)時(shí)減少對(duì)支架和對(duì)拉螺栓孔套管的碰撞，尤其是在混凝土澆筑及振搗過程中，嚴(yán)禁振搗棒碰到支架及預(yù)埋套管，避免擾動(dòng)造成偏位。

3.2.3 附墻支座耳板、背板安裝

附墻支座耳板、背板的安裝需待現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行。安裝前，應(yīng)檢查現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)混凝土表面平整度，避免因傾斜導(dǎo)致受力不均勻而應(yīng)力集中，造成混凝土結(jié)構(gòu)或支座焊縫開裂的情況。安裝后，各連接對(duì)拉螺栓應(yīng)緊固調(diào)整好，采用雙螺帽擰緊連接，保證支座耳板、背板和混凝土結(jié)構(gòu)連接牢固可靠。

4 結(jié)語

本工程因塔吊附墻支座部位結(jié)構(gòu)單肢混凝土墻無法滿足承載力要求。對(duì)采用常規(guī)加大結(jié)構(gòu)截面、附著在結(jié)構(gòu)樓面、采用非標(biāo)準(zhǔn)附墻桿改變附墻距離、調(diào)整優(yōu)化附墻支座類型等幾種方案對(duì)比，在保證能滿足吊裝使用和結(jié)構(gòu)承載力要求的同時(shí)，不增加項(xiàng)目施工成本，并降低安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下，選擇最優(yōu)的施工解決方案。

本工程最終考慮采用優(yōu)化調(diào)整附墻支座耳板、增加背板形式的途徑，很好地解決了塔吊的附墻問題，保證了施工過程的安全。

通過蘇地2019-WG-42號(hào)地塊項(xiàng)目總承包工程11#樓塔吊附墻的實(shí)施，為從新角度考慮問題，解決機(jī)械設(shè)備附墻難題提供了思路和可供參考的方法、依據(jù)。同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)性、適用性、安全性、可操作性等方面也有很大的實(shí)際應(yīng)用意義。