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        吉隆坡標(biāo)志塔施工中的塔吊支撐架吊桿設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2018-12-27 10:20:30趙中原周文凱羅立峰
        建筑施工 2018年9期
        關(guān)鍵詞:塔身銷軸支撐架

        趙中原 周文凱 周 克 羅立峰 張 薇

        中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 200125

        1 工程概況

        馬來西亞吉隆坡標(biāo)志塔由塔樓和裙樓組成,其中塔樓地上93層、地下7層,東西兩側(cè)裙樓地上4層,南側(cè)裙樓地上5層,總高度438.37 m,為超高層綜合樓。

        本工程塔樓為鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件總質(zhì)量24 000 t。主塔樓采用2臺(tái)L500-32外附著于核心筒和1臺(tái)ZSL-380塔吊設(shè)置于樓梯井內(nèi)配合主樓結(jié)構(gòu)施工,塔吊分2個(gè)階段布置:33層以下施工階段,4#塔吊通過設(shè)在核心筒樓梯井內(nèi)的鋼支承架進(jìn)行內(nèi)爬,支承架間距16 m;33層以上東西側(cè)混凝土墻取消,此時(shí)4#塔吊轉(zhuǎn)換為外附著于核心筒外側(cè)的樓梯井中。本文主要討論5#、6#塔吊(圖1)。

        圖1 標(biāo)準(zhǔn)層塔吊平面布置

        2 支撐架吊桿的構(gòu)造及設(shè)計(jì)

        2.1 吊桿的構(gòu)造

        結(jié)合塔吊塔身外框的布置特點(diǎn)和吊桿的功能要求,將吊桿(圖2)設(shè)計(jì)成高度1.42 m(塔身2個(gè)卡扣之間的距離),伸出塔身長(zhǎng)度為1.5 m(塔身外表面至支撐架大梁中心之間的距離)。

        2.2 吊桿的分析計(jì)算

        2.2.1 塔吊整體受力分析

        根據(jù)塔吊手冊(cè)中提供的反力,結(jié)合荷載分析簡(jiǎn)圖(圖3),可得彎矩M=1 839.8 kN·m。

        圖2 吊桿示意

        圖3 荷載分析簡(jiǎn)圖

        2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受力計(jì)算

        由于塔吊吊臂方位的不同,致使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受到的內(nèi)力不同,現(xiàn)將塔吊吊臂方位分為5個(gè)方位(圖4)。

        圖4 吊臂方位

        1)方位1、方位3、方位5。塔身角部鋼柱所受到的豎向力(鋼柱之間的距離d為2.3 m。由于拆裝塔吊支撐架時(shí)塔吊自身停止工作,故荷載計(jì)算僅考慮塔吊非工作狀態(tài))分為:V1=V2=V/4+M/(2d)=884.2 kN;V3=V4=V/4-M/(2d)=84.8 kN。

        2.2.3 建立計(jì)算模型

        該吊桿使用結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS建立模型進(jìn)行計(jì)算,并考慮6種工況:

        1)工況1:方位3,吊桿鋼絲繩正常工作。

        2)工況2:方位2或方位4,吊桿鋼絲繩正常工作。

        3)工況3:方位3,吊桿鋼絲繩非正常工作。

        4)工況4:方位2或方位4,吊桿鋼絲繩非正常工作。

        5)工況5:方位1或方位5,吊桿鋼絲繩非正常工作。

        6)工況6:方位2或方位4,吊桿鋼絲繩非正常工作。

        其中,吊桿鋼絲繩非正常工作是指吊桿上2根鋼絲繩中的一根破斷。

        2.2.4 施加荷載

        最大的塔吊支撐架桿件質(zhì)量為7 t,正常工作(工況1、工況2)時(shí)每個(gè)吊桿端部受到35 kN的豎向力和35 kN的水平力(考慮吊繩與水平面的夾角為45°);當(dāng)?shù)鯒U的一根吊繩斷時(shí),吊繩直接作用70 kN的豎向力(工況3~6)。

        2.2.5 分析結(jié)果

        根據(jù)6種荷載工況,采用表1的荷載組合系數(shù),計(jì)算出最大應(yīng)力為162 MPa,滿足規(guī)范要求。

        表1 荷載組合系數(shù)

        2.3 連接節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算

        2.3.1 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

        吊桿與塔吊塔身間的連接形式直接關(guān)系到施工過程中的使用效率,由于施工過程中需要在高空中拆除和安裝吊桿,為便于操作,吊桿與塔吊塔身間采用易于拆卸的高強(qiáng)度銷軸(材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)行單鉸固定,此外銷軸連接可以較好地實(shí)現(xiàn)鉸接邊界條件,與理論的邊界模型能較好地吻合,最大限度地降低吊桿彎矩帶來的不利影響。

        銷軸連接節(jié)點(diǎn)主要由公接頭板、母接頭板、銷軸3個(gè)部分構(gòu)成。本節(jié)點(diǎn)中鋼板厚度有20、12 mm這2種。

        2.3.2 銷軸節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算

        經(jīng)相關(guān)強(qiáng)度及承載力計(jì)算,采用材質(zhì)40Cr,直徑D=30 mm的銷軸和連接板能滿足規(guī)范承載力要求。

        3 吊桿安裝注意事項(xiàng)

        1)吊桿需聯(lián)合驗(yàn)收合格后方可允許使用。每次使用前,需經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人確認(rèn)吊桿上吊耳、桿件連接處所有焊縫及底部銷軸連接可靠后,方可使用。

        2)該吊桿最大承載量為7 t,嚴(yán)禁超載。且在吊桿所在區(qū)域下部需拉設(shè)警戒線,禁止人員經(jīng)過。

        3)吊桿起吊前,必須檢查吊索鋼絲繩、吊鏈、卸扣,確認(rèn)其不存在裂紋、氣泡等影響安全使用的危險(xiǎn)狀況,確認(rèn)吊索具與吊桿已經(jīng)可靠連接后,方可將其投入使用。

        4)起重吊運(yùn)支撐架至吊桿過程中,應(yīng)當(dāng)采取措施確保其平穩(wěn),嚴(yán)格防止起重傷害事故、落物傷人事故的發(fā)生。

        4 結(jié)語

        本文以馬來西亞吉隆坡標(biāo)志塔塔吊支撐架吊桿為研究對(duì)象,提出了在確定支撐架吊桿結(jié)構(gòu)荷載工況時(shí)必須考慮的2個(gè)塔吊吊臂的主要方位,這對(duì)于支撐架吊桿結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要[1-4]。另外,基于塔吊支撐架吊桿在超高層施工過程中的重要作用,特別考慮了支撐架吊桿在災(zāi)害情況下(吊桿中的一根鋼絲繩失效)“高空不倒”的要求,總共給出了6種荷載工況。最后研究的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是保證支撐架吊桿結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵,精心設(shè)計(jì)構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)是支撐架吊桿在高空“不散架”的保障。超高層建筑高度高、垂直運(yùn)輸量較大,塔吊使用頻繁,安全管理至關(guān)重要。在使用過程中嚴(yán)禁吊桿超載,以此保證超高層建筑施工的安全。

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