劉洋，劉鑫，楊皓東，涂剛要，龐濤 （合肥建工集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，建筑業(yè)的發(fā)展必須適應(yīng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化，正在努力實(shí)現(xiàn)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，因此，建筑工業(yè)化進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。我國(guó)裝配式建筑的規(guī)模增加，裝配式建筑的技術(shù)也在不斷更新進(jìn)步，以快速適應(yīng)施工生產(chǎn)的需求。塔式起重機(jī)作為裝配式建筑最重要的施工機(jī)械之一，其安全性、穩(wěn)定性直接決定了項(xiàng)目的安全生產(chǎn)以及工程質(zhì)量。塔式起重機(jī)與結(jié)構(gòu)的附著問(wèn)題關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行安全，本文通過(guò)在附著點(diǎn)處現(xiàn)澆構(gòu)件中設(shè)置一種“L”型預(yù)埋件，經(jīng)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，可以有效減少附著點(diǎn)處混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象和保證結(jié)構(gòu)安全，并總結(jié)出了塔式起重機(jī)附著點(diǎn)的增強(qiáng)措施施工技術(shù)。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

某裝配式住宅項(xiàng)目位于安徽省蚌埠市，由1-26#樓、地下車庫(kù)、配套商業(yè)、配套用房（含社區(qū)綜合服務(wù)中心、公廁、配電房、物業(yè)用房）組成，總建筑面積為16.8萬(wàn)m2。其中1-21#樓為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配率為51%～54%。

1.2 塔式起重機(jī)及附著位置簡(jiǎn)況

該工程共使用塔式起重機(jī)17臺(tái)，其中7525塔式起重機(jī)4臺(tái)；7020塔式起重機(jī)13臺(tái)?，F(xiàn)以5#樓工程為例，需要在北側(cè)安裝一臺(tái)某品牌塔式起重機(jī)作為吊裝工具，最大工作幅度75m，獨(dú)立高度51.3m，最大工作高度240.3m，最大起重量16t，末端起重量2.5t。塔機(jī)附著型式及立面圖如圖1所示。

圖1 附著位置示意圖

2 附著點(diǎn)增強(qiáng)措施方案

2.1 增強(qiáng)措施設(shè)計(jì)方案

利用鋼板、鋼筋、高強(qiáng)螺栓等零部件組合焊接制成定型化的附墻加固體系預(yù)埋件，將預(yù)埋件準(zhǔn)確定位安裝于剪力墻中并澆筑混凝土，模板拆除后，將塔式起重機(jī)附著裝置與預(yù)埋件進(jìn)行連接，從而起到固定塔式起重機(jī)的作用。

該預(yù)埋件需結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由塔吊設(shè)備制造廠家焊接制作。預(yù)埋件鋼骨架采用兩塊10mm厚鋼板成90°角焊接而成，拉鉤采用Φ18圓鋼，并與鋼板骨架雙面焊接，焊縫高度不小于10mm。圓鋼拉鉤中心線水平間距220，豎向間距140，均勻分布。附墻件連接基座與鋼板采用高強(qiáng)螺栓連接，確保連接牢固。預(yù)埋件型式、拉鉤布置及相關(guān)尺寸如圖2所示。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

圖2 預(yù)埋件剖面圖

①相對(duì)于傳統(tǒng)的連接基座直接通過(guò)螺栓連接在混凝土結(jié)構(gòu)上，設(shè)置預(yù)埋件可以明顯增強(qiáng)裝配式建筑塔式起重機(jī)附著點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加附墻系統(tǒng)安全系數(shù)。

②適用性較強(qiáng)，對(duì)“L”形、“Z”形等截面墻體均適用。

③增大現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)受力面積，鋼板均勻承受荷載，避免局部應(yīng)力集中產(chǎn)生混凝土破損、墻體開(kāi)裂等現(xiàn)象。

④研究確定預(yù)埋件位置設(shè)于剪力墻約1/3處，減小塔式起重機(jī)工作工況下荷載對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響。

3 主要施工工藝分析

3.1 剪力墻鋼筋安裝

①剪力墻鋼筋安裝嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范圖集施工。

②預(yù)埋件部位剪力墻箍筋設(shè)置為開(kāi)口箍，與預(yù)埋件焊接牢固。

③剪力墻鋼筋綁扎采用梯子筋定位，確保鋼筋間距及保護(hù)層厚度滿足規(guī)范要求。

3.2 預(yù)埋件及附墻件連接基座安裝加固

①墻柱縱筋安裝完成后，安裝預(yù)埋件。預(yù)埋件中心線與墻柱中心線重合。

②確保預(yù)埋件位置定位準(zhǔn)確，與墻柱鋼筋進(jìn)行焊接固定。模板安裝完成后再次復(fù)核預(yù)埋件位置。

③預(yù)埋件設(shè)置于剪力墻高1/3處，如若與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的某些部位干涉，可適當(dāng)升高或降低預(yù)埋件的預(yù)埋高度。

④將附墻件連接基座與預(yù)埋件鋼板采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，采用雙螺帽擰緊。

3.3 附著裝置安裝

①混凝土同條件試塊強(qiáng)度達(dá)到100%后，安裝塔式起重機(jī)附著裝置。

②附著裝置安裝前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，特殊工種持證上崗。

③安裝時(shí)應(yīng)用經(jīng)緯儀檢查塔身軸線的垂直度，懸出段以上其偏差不得大于塔身全高的4/1000，懸出段以下其偏差不得大于塔身全高的2/1000，允許采用調(diào)節(jié)附著桿件的長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到。

④附著桿件與附著框架、連接基座，以及附墻框架與塔身的連接必須可靠。各連接螺栓應(yīng)緊固調(diào)整好，開(kāi)口銷必須按規(guī)定充分張開(kāi)，運(yùn)行后應(yīng)經(jīng)常檢查有否松動(dòng)并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 附墻桿內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)TC7525-16D塔式起重機(jī)說(shuō)明書中塔機(jī)滿載荷基礎(chǔ)參數(shù)，通過(guò)PKPM計(jì)算TC7525-16D附墻桿件受力（見(jiàn)下表）。

附墻桿內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下（見(jiàn)圖3）。

圖3 桿件受力分析圖

計(jì)算過(guò)程如下：

其中：Σ1p為靜定結(jié)構(gòu)的位移；

Ti0為F=1時(shí)各桿件的軸向力；

Ti為在外力M和P作用下時(shí)各桿件的軸向力；

li為為各桿件的長(zhǎng)度。

考慮到各桿件的材料截面相同，在計(jì)算中將彈性模量與截面面積的積EA約去，可以得到：

各桿件的軸向力為：

以上的計(jì)算過(guò)程將θ從0-360°循環(huán)，解得每桿件的最大軸壓力，最大軸拉力：

桿1的最大軸向拉力為332.20kN，桿1的最大軸向壓力為332.20kN；

桿2的最大軸向拉力為440.09kN，桿2的最大軸向壓力為440.09kN；

桿3的最大軸向拉力為440.09kN，桿3的最大軸向壓力為440.09kN；

荷載基礎(chǔ)參數(shù)

桿4的最大軸向拉力為332.20kN，桿4的最大軸向壓力為332.20kN。

附墻桿內(nèi)力計(jì)算為預(yù)埋件部位有限元分析計(jì)算提供依據(jù)。

5 有限元分析

5.1 模型建立

通過(guò)該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)及塔式起重機(jī)附著裝置的分析，根據(jù)項(xiàng)目情況建立有限元計(jì)算模型（見(jiàn)圖4）。分別建立剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)模型、剪力墻內(nèi)鋼筋布置模型、塔式起重機(jī)附著裝置模型，賦值相關(guān)材料參數(shù)，并參照上述工作工況設(shè)置荷載參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

圖4 附著裝置模型

5.2 有限元計(jì)算及分析

參照工作工況下荷載情況進(jìn)行荷載加載，經(jīng)計(jì)算后，得到以下圖示結(jié)果（見(jiàn)圖5～圖8）。

通過(guò)附著裝置應(yīng)力云圖、混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖、鋼筋應(yīng)力云圖分析，可明顯發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)附著裝置預(yù)埋件分散應(yīng)力，優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力，有效地避免了附著裝置在工作工況下的應(yīng)力集中情況，增加了附著裝置的安全系數(shù)，減少了附著裝置對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。

圖5 荷載加載

圖6 混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖

圖7 鋼筋應(yīng)力云圖

圖8 附著裝置應(yīng)力云圖

6 結(jié)語(yǔ)

采用“L”型預(yù)埋件增強(qiáng)裝置進(jìn)行附著施工，塔吊運(yùn)行安全系數(shù)更高，具有較強(qiáng)的針對(duì)性及可操作性。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用，該方案避免了局部應(yīng)力集中產(chǎn)生的混凝土破壞及裂縫問(wèn)題，增強(qiáng)了塔式起重機(jī)附墻的可靠性。塔式起重機(jī)附墻件采用螺栓固定方式，便于安拆，可周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約成本。同時(shí)，該裝置還豐富了裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)，得到了業(yè)主及監(jiān)理單位的肯定。