彭琳琳 (安徽建筑機(jī)械有限責(zé)任公司,安徽 合肥 230001)
塔機(jī)是建筑施工中重要的起重機(jī)械之一。塔機(jī)的塔身一般包含基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié),塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)下端設(shè)置有連接底板,與塔機(jī)基礎(chǔ)上提前預(yù)埋的地腳螺栓連接,上端設(shè)置有連接套,與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)相連。由于塔機(jī)基礎(chǔ)起到固定整個(gè)塔機(jī)的作用,關(guān)系著整個(gè)塔機(jī)的安全性和穩(wěn)定性,是塔機(jī)一個(gè)至關(guān)重要的組成部分。目前,工地上最為常見的塔機(jī)基礎(chǔ)是混凝土基礎(chǔ),由混凝土和鋼筋澆筑而成,這種基礎(chǔ)施工周期長,且成本較高。
在實(shí)際工程施工中,常會(huì)遇到不同施工階段需使用不同型號(hào)塔機(jī)的情況,這就面臨著需要在原塔吊基礎(chǔ)上安裝另一種型號(hào)塔機(jī)的問題。由于不同型號(hào)的塔機(jī)基礎(chǔ)尺寸及預(yù)埋地腳螺栓位置尺寸、螺栓規(guī)格都有所不同,若將原塔機(jī)基礎(chǔ)拆除,再重新澆筑新的基礎(chǔ),不僅工期長,而且需耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力,不是最佳施工方案。因此本文提供了一種新的鋼結(jié)構(gòu)——分體式塔機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座,可解決上述問題。
眾所周知,常見塔機(jī)的混凝土基礎(chǔ)為預(yù)埋地腳螺栓混凝土基礎(chǔ)、十字梁或井字梁底架混凝土基礎(chǔ)、預(yù)埋小標(biāo)準(zhǔn)節(jié)混凝土基礎(chǔ)、預(yù)埋錨柱式混凝土基礎(chǔ)等。其中,預(yù)埋地腳螺栓混凝土基礎(chǔ)和十字梁或井字梁底架混凝土基礎(chǔ),均需在混凝土澆筑前按塔機(jī)說明書要求預(yù)埋地腳螺栓,然后在其上安裝基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)或十字梁、井字梁底架,雙螺母緊固。
當(dāng)原塔機(jī)基礎(chǔ)為預(yù)埋地腳螺栓式混凝土基礎(chǔ)時(shí),可使用圖1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座。主要由頂板、連接立柱、底板以及筋板拼焊而成。底板和頂板上均設(shè)置有孔,底板孔位置與原塔機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋地腳螺栓位置相匹配,頂板孔與將要安裝的塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)或者標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下端孔位置相匹配。
圖1 預(yù)埋地腳螺栓式混凝土基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座
當(dāng)原塔機(jī)配置的是井字梁底架式混凝土基礎(chǔ)時(shí),由于原底架自身結(jié)構(gòu)原因,預(yù)埋的地腳螺栓數(shù)量較多,露出混凝土表面也較高,且與新安裝的塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)或標(biāo)準(zhǔn)節(jié)腹桿干涉,故采用雙層壓板結(jié)構(gòu)。上層結(jié)構(gòu)與將要安裝的基礎(chǔ)節(jié)或標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接,頂板上設(shè)置有與之連接的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)或基礎(chǔ)節(jié)相匹配的孔;下層結(jié)構(gòu)與地腳螺栓連接,通過壓板壓緊,上下層結(jié)構(gòu)均設(shè)置有筋板及連接立柱。壓板外側(cè)設(shè)置有擋板,防止轉(zhuǎn)換座竄動(dòng)。
圖2 井字梁底架式混凝土基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座
每套轉(zhuǎn)換座由4個(gè)分體式轉(zhuǎn)換座組成,分別安裝在塔機(jī)底部4個(gè)基礎(chǔ)節(jié)底板或標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接套上。相比較整體式結(jié)構(gòu),分體式結(jié)構(gòu)體積較小,重量較輕,方便加工制作,安裝也較靈活,可適度進(jìn)行位置微調(diào)。
以合肥某建筑工地為例,該項(xiàng)目原使用的是安徽建筑機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QTZ6013塔機(jī),已拆除,現(xiàn)需要在此基礎(chǔ)上安裝安徽建筑機(jī)械有限責(zé)任公司QTZ5610塔機(jī)。
經(jīng)分析:QTZ6013塔機(jī)配置的是標(biāo)準(zhǔn)預(yù)埋地腳螺栓混凝土基礎(chǔ),其尺寸為5.3m×5.3m×1.3m,預(yù)埋地腳螺栓規(guī)格M42,基礎(chǔ)節(jié)截面尺寸1.7m×1.7m,基礎(chǔ)節(jié)連接底板的螺栓孔位置尺寸350mm×350mm,地腳螺栓露出混凝土表面高度150mm。QTZ5610塔機(jī)標(biāo)配的預(yù)埋地腳螺栓混凝土基礎(chǔ)尺寸為5.0m×5.0m×1.25m,預(yù)埋地腳螺栓規(guī)格 M39,基礎(chǔ)節(jié)截面尺寸1.6m×1.6m。由此可知,QTZ6013塔機(jī)基礎(chǔ)尺寸比QTZ5610塔機(jī)大,滿足QTZ5610塔機(jī)使用要求。將QTZ5610基礎(chǔ)節(jié)放在QTZ6013塔機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬,設(shè)計(jì)出分體式預(yù)埋地腳螺栓式混凝土基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座,如圖3所示。
圖3 QTZ6013塔機(jī)基礎(chǔ)安裝QTZ5610塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)轉(zhuǎn)換座
共需圖3基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座4個(gè),以保證塔機(jī)安裝?,F(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座及連接的M39高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行驗(yàn)算:
根據(jù)QTZ5610說明書:
塔機(jī)工作狀況下:水平力15.8kN,垂直壓力472kN,彎矩1265kN·m;
非工作狀況下:水平力63.70kN,垂直壓力為416.2kN,彎矩為1462kN·m;
因水平力較小,計(jì)算時(shí)不予考慮。
以上說明書中彎矩?cái)?shù)值為塔機(jī)對(duì)角線方向計(jì)算得出的最大值,按QTZ5610塔機(jī)塔身截面1.6m×1.6m可得對(duì)角線長度為2.26m,以下所有驗(yàn)算都是從對(duì)角線方向考慮,并選用非工作狀態(tài)下載荷進(jìn)行驗(yàn)算。
3.1.1 轉(zhuǎn)換座整體截面平均壓應(yīng)力
對(duì)角線方向轉(zhuǎn)換座最大壓力為:
F=416.2+1462/2.26=1063.1kN
垂直方向上基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座截面積為:
S=0.18×0.02×4+0.0047 (φ121×14管截面積)=0.0191m
垂直方向平均壓應(yīng)力:
綜上所述:φ121×14主管和δ20筋板(Q235)強(qiáng)度滿足使用要求。
3.1.2 φ121×14主管單肢壓彎穩(wěn)定性
φ121×14主管單肢的截面特性:A=47cm
I=I=685cm,r=3.82cm
則換算長細(xì)比:
查表《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T13752)附錄H.2得軸心受壓結(jié)構(gòu)件的穩(wěn)定性系數(shù):
φ=0.994
φ121×14圓管壓力為:
F=1063.1×0.0047/0.0191
=261.6kN
壓彎穩(wěn)定性:
綜上所述:φ121主管穩(wěn)定性滿足要求。
3.1.3 焊縫計(jì)算
由圖可得轉(zhuǎn)換座角焊縫長度為:
l=230×2×2+180×2×2
=1640mm=164cm
焊縫的厚度:h=14mm
焊縫的計(jì)算面積:A=0.7hl=0.7×1.4×164=160.72cm
焊縫的驗(yàn)算公式為:
故焊縫強(qiáng)度足夠,安全。
根據(jù)《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T13752)計(jì)算公式,單根高強(qiáng)度螺栓極限拉力:
σ:螺栓屈服點(diǎn),對(duì)于10.9級(jí)螺栓,選最低值900N/mm;
A:螺栓有效截面積,M39螺栓查表得976mm;
γ:抗力系數(shù),取為1.1;
β:載荷分配系數(shù),經(jīng)計(jì)算取0.427。
計(jì)算可得:
按塔機(jī)說明書可得塔機(jī)垂直壓力為416.2kN,單個(gè)轉(zhuǎn)換座承受壓力為104.05kN,可得極限狀態(tài)轉(zhuǎn)換座最大拉力為:
F=1462/2.26-104.05=542.85kN
單根螺栓最大拉力為542.85/4=135.71kN<374kN
故轉(zhuǎn)換座所用10.9級(jí)M39螺栓可滿足要求及安全。
注:上述內(nèi)容里計(jì)算公式及相應(yīng)參數(shù)全部取自《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T13752-2017)。
綜上所述,轉(zhuǎn)換座及螺栓可滿足強(qiáng)度或穩(wěn)定性要求,塔機(jī)可安全使用。
由于塔機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座屬于非標(biāo)件,廠家說明書中不會(huì)有此部件的介紹,因此現(xiàn)場安裝人員需特別注意,切不可違規(guī)操作。具體安裝工藝:
①安裝前需明確原塔機(jī)基礎(chǔ)完好無損,塔機(jī)預(yù)埋地腳螺栓無缺陷;
②將4個(gè)轉(zhuǎn)換座對(duì)稱布置擺好,然后分別通過高強(qiáng)度螺栓安裝在塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)下端4塊底板下。螺栓安裝時(shí)螺桿在下,螺母在上,連接緊固;
③吊車將已連接轉(zhuǎn)換座的基礎(chǔ)節(jié)吊至基礎(chǔ)上方,緩慢下降直至地腳螺栓上方;
④人工輔助基礎(chǔ)節(jié)擺正位置,將轉(zhuǎn)換座底板孔與地腳螺栓相對(duì)應(yīng)。然后緩慢下降,將轉(zhuǎn)換座安裝在地腳螺栓上。若地腳螺栓與轉(zhuǎn)換座孔有少許偏差,可輕敲地腳螺栓直至轉(zhuǎn)換座孔對(duì)上,雙螺母緊固;
⑤安裝完成后,務(wù)必對(duì)塔機(jī)進(jìn)行垂直度檢查,待合格后才可進(jìn)行下一步操作。
需特別注意的是,整機(jī)在投入使用時(shí),現(xiàn)場安全員應(yīng)每天進(jìn)行轉(zhuǎn)換座安全檢查,如有不妥,應(yīng)立即停止使用,并咨詢廠家,以免發(fā)生重大安全事故。
經(jīng)理論和實(shí)踐證明,分體式塔機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換座技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在不變動(dòng)原塔機(jī)基礎(chǔ)的前提下,安裝另一型號(hào)塔機(jī),且生產(chǎn)制作難度小,安裝方便快捷,大大節(jié)省了工程成本,可為類似的工程安裝提供一定參考意見。