抗剪塊在塔機(jī)附著裝置錨固支座上的應(yīng)用

趙京運(yùn)，王漢建，孫延春

（1.山東中誠(chéng)機(jī)械租賃有限公司，山東 濟(jì)南 250010；2.中建八局第一建設(shè)有限公司，上海 200120；3.濟(jì)南晟睿工程機(jī)械有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

1 塔機(jī)附著裝置常見結(jié)構(gòu)

塔機(jī)附著裝置的常見結(jié)構(gòu)形式如圖1～圖4。圖1 中A處，圖2 中B和C處，圖3 中D和E處，圖4 中F 和G 處均為附著裝置與建筑物連接的錨固支座。在塔機(jī)自重荷載、吊物重力以及風(fēng)荷載的作用下，在錨固支座與建筑物的結(jié)合面處，存在著平行于建筑物表面的剪力Fx，以及垂直于建筑物表面的拉力Fy（或者壓力）。

圖1 外掛式

圖2 內(nèi)爬式

圖3 外附式

圖4 臨時(shí)結(jié)構(gòu)式

塔機(jī)附著裝置是直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，當(dāng)錨固支座與建筑物的連接采用螺栓連接時(shí)，應(yīng)采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓。通過對(duì)高強(qiáng)度螺栓施加預(yù)緊力，將錨固支座緊緊地壓在建筑物表面，依靠?jī)烧呓佑|面間的摩擦力來傳遞剪力，同時(shí)螺栓群承受拉力。這就要求錨固支座和建筑物表面要有良好的接觸面。

在工程施工中，錨固支座采用焊接成型，必然存在著焊接變形，其底板一般不進(jìn)行機(jī)械切削加工，因此無(wú)法保證其平面度；建筑物一般為混凝土結(jié)構(gòu)，其表面也很難保證平面度。因此施工中很難保證錨固支座和建筑物表面有良好的接觸面（圖5），從而造成結(jié)構(gòu)實(shí)際承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算結(jié)果的狀況，造成重大安全隱患的存在。

圖5 接觸面示意

普通螺栓的連接是螺栓桿在承受拉力的同時(shí)也承受剪力。受構(gòu)造要求（螺栓桿和連接孔之間有間隙）和加工精度（螺栓孔中心距存在加工誤差）的影響，無(wú)法保證所有螺栓均勻受力，特別是無(wú)法保證所有螺栓共同承受剪力，因此存在螺栓群剪力狀況不明確的情況，給計(jì)算和施工造成很大的困難。

為解決以上問題，本文在錨固支座結(jié)構(gòu)中增加抗剪塊，在附著裝置安裝完畢后，錨固支座處的剪力由抗剪塊承受，螺栓僅承受拉力，從而使錨固支座與建筑物連接處的受力狀況更明確，使受力計(jì)算更加反映工程實(shí)際受力狀況，從而消除安全隱患。

2 抗剪塊在塔機(jī)附著裝置上的應(yīng)用分析

本文在某工程中的實(shí)例進(jìn)行計(jì)算比較兩方案，圖6 為采用高強(qiáng)螺栓式，圖7 為采用抗剪塊式。

圖6 采用高強(qiáng)螺栓式

圖7 采用抗剪塊式

2.1 高強(qiáng)度螺栓式

圖8 為采用高強(qiáng)度螺栓式載荷。

圖8 采用高強(qiáng)度螺栓式載荷

錨固支座底板采用t30×800×1 000／Q355B；采用12 根M33／8.8 級(jí)的高強(qiáng)度螺栓，螺栓有效計(jì)算面積Al=694mm2，螺栓的名義屈服極限σsl≥640MPa。

2.1.1 單個(gè)螺栓拉力計(jì)算

γm——抗力系數(shù)，取1.1；

β——載荷分配系數(shù)，取0.472。

故FN

2.1.2 承受剪力和拉力組合載荷的計(jì)算

式中μ——抗滑移系數(shù)，取0.7；

Fl——螺栓的預(yù)緊力，310000N；

Zs——接頭摩擦面數(shù)，取1；

γs——連接孔影響系數(shù)，取1.14；

γm——抗力系數(shù)，取1.1。

故Flt≤limFlt。

2.2 抗剪塊式

圖9 為抗剪塊式載荷。

圖9 抗剪塊式載荷

此種方式抗剪塊承受剪力，螺栓僅承受拉力。錨固支座底板采用t30×800×800／Q355B；抗剪塊采用?120 的圓鋼，Q355B，計(jì)算面積A=11309mm2，抗剪塊屈服極限σ≥355MPa。

用8 根M33／8.8 級(jí)的高強(qiáng)螺栓，螺栓有效計(jì)算面積為Al=694mm2，螺栓的名義屈服極限σsl≥640MPa。

2.2.1 單個(gè)螺栓拉力計(jì)算

2.2.2 抗剪塊剪應(yīng)力計(jì)算

2.2.3 抗剪塊處混凝土受壓承載能力計(jì)算

圖10 為抗剪塊示意圖。

圖10 抗剪塊示意圖

抗剪塊所受剪力Nv=950500N，爬錐處混凝土局部受壓承載能力

式中fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C50 混凝土對(duì)應(yīng)數(shù)值為23.1MPa；

βc——混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，取0.9；

βl——混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)，取1.732；

Aln——混凝土局部受壓凈面積。

結(jié)論：Nv<1166668N。

2.3 比較分析

首先，引入抗剪塊后，剪力和拉力的承受體明確，從而使受力計(jì)算更加符合工程實(shí)際情況，消除了安全隱患。其次，引入抗剪塊后，螺栓的數(shù)量減少，錨板面積減小，降低了對(duì)加工精度的要求，降低了加工、預(yù)埋以及安裝的難度，從而提升了工作效率。

3 結(jié)語(yǔ)

通過引入抗剪塊，對(duì)塔機(jī)附著裝置和建筑物的連接進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，明確了其受力狀況，改善了其使用安全性。本方法對(duì)于超大型塔機(jī)，特別是用于超高層建筑的爬升式塔機(jī)和用于斜拉索大橋索塔施工的外附式塔機(jī)更加適用。