中国能源建设集团西北电力建设工程有限公司第四工程公司 陕西省西安市 710000
摘要：目前随着城市在不断的发展，城市的建筑的高度也正在不断的提升，因此目前对于超高层建筑施工过程当中的一些技术的研究就显得极其的重要，因为要能够更好的保障技术的提升才能够保障超高层建筑的一个安全质量，能够更好的为其提供的服务有一个保障。因此在此篇文章当中就讨论一下超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律。通过此方面的研究与分析，才能更好的了解目前在超高层建筑施工过程当中所出现的一些问题以及是否能够更好得发展超高层建筑的施工。
关键词：超高层建筑施工；塔吊；动力特性；地震响应规律
1.前言
根据日常对于超高层建筑施工过程当中的了解情况，可以看出在超高层建筑进行施工的过程当中，安全质量问题是十分重要的一个问题，如果不能够对相应的技术进行一个更好的提升的话，那么在施工的过程当中，将很可能产生很多的安全隐患的问题，对于建筑物来说将会造成很大的影响，对于使用者来说也会产生很大的安全隐患，因此就必须对超高层建筑在施工的过程中一些技术进行详细的分析，所以说下面文章当中就超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律进行一个详细的介绍与分析。
2.塔吊选择
塔式起重机按有无行走机构可分为固定式和移动式两种。前者固定在地面上或建筑物上，后者按其行走装置又可分为履带式、汽车式、轮胎式和轨道式四种；按其回转形式可分为上回转和下回转两种，按其变幅方式可分为水平臂架小车变幅和动臂变幅两种；按其安装形式可分为自升式、整体快速拆装和拼装式三种。目前，应用最广的是下回转、快速拆装、轨道式塔式起重机和能够一极四用（轨道式、固定式、附着式和内爬式）的自升塔式起重机。拼装式塔式起重机因拆装工作量大将逐渐淘汰。塔吊的选型，应根据拟建建筑的面积、结构形式、工期要求及需吊装构件重量进行选择。塔吊布置时首先应考虑保证满足覆盖面的要求，然后根据材料及构件重量和塔吊的起重量确定塔吊型号，对于裙房面积较大的建筑物，可适当考虑汽车吊、另行安装小塔吊或其他方式作为辅助措施，避免为满足覆盖面要求而采用大型塔吊，塔楼施工时造成浪费，额外增加使用费用。另外为方便管理和使用，如有群塔施工时，塔吊标准节长度应尽可能相同。对于会展中心和航站楼之类有大型钢结构或其他大型构件吊装的大型公共建筑，还应根据施工总进度要求及结构对机械布置的适宜性，按施工部位和施工阶段考虑选用塔吊还是选用大型履带吊，或考虑经济性采用两者配合作业。总之，大型建筑塔吊选型的总原则为在满足施工要求的前提下，尽可能降低使用费用。塔吊是主体工程施工的最重要手段，它的选择将直接影响施工进度和工程造价。选择塔吊时，首先要选择参数合适的自升式塔吊。在参数选择中，最重要的参数包括幅度、最大幅度起重量和起升高度等。采用附着式塔吊需配用较多的塔身标准节，并要备有必需数量的附着杆和相应的锚固件。因此，从节省一次性投资角度出发，选用内爬式塔吊比较经济合理。但是，为保证安全生产和取得最好的效益，必须做好采用内爬塔吊进行吊装施工的施工组织设计和结构竣工后的塔吊拆卸方案。
目前，国产自升塔吊多为小车变幅水平臂架自升塔吊，仅少数工厂生产少量俯仰变幅动臂式塔吊。因此，从供货货源来看，选用水平臂架塔吊较为方便。但是，在高层建筑如林的环境中要见缝插针地兴建一幢塔状高楼时，俯仰变幅动臂式塔吊是最合理的选择。因为压杆臂架可以俯仰自如，吊臂既不会在邻近高层建筑上空挥舞，也不会与周围高层建筑相碰撞。
3.超高层建筑与塔吊低阶频率分析
结构动力测试的方法可以分为两类，即环境激励法和人工激励法。人工激励是人员自身对结 构施加激励力，如落锤、脉冲激励等。人工激励需要在测试时间范围内中断结构运行，需要耗费巨大的人力物力。环境激励是直接应用环境 激励所产生的结构响应的数据测试结构的动力特性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于像塔吊这种结构庞大、不规则且较为复杂的结构而言，实际结构的激振较为困难，很容易造成结构局部或整体的损坏。因此在这种情况下采用环境激励法测试结构的动力特性。传感器采用 ICP 型加速度传感器，此类传感器体积较小，质量较轻。因为塔式起重机测点布置较高，故而选择此种安装方便的传感器较为适合。采样频率一般采用 2 ～ 10 倍的分析频率。根据工程经验和数值模拟，监测采用的采样频率为100 Hz，同时要有足够的采样长度来满足相应的统计精度，故而本次每个采样时间为不小于 15 min。在实际施工中，塔吊的激励主要来自两个方面，一方面是由于现场施工机器运转等引起的振动；另一方面是由于气压和风等引起的起重臂、塔身等 结构振动。用环境激励法实测，不需要专门的激振设备且不影响 塔吊的正常运转，对塔吊和建筑主体结构均无损伤，将结构的振动数据采集起来 经过分析，就可以得到 1#塔吊的动力特性。结合理论分析和现场施工情况，传感器应尽量 布置于结构反应较大的部位［，因此本次监测的测 点布设为塔身中部 X、Y 方向各布置一个传感器，起重臂端部和中部各布置一个传感器，A 形架的顶端 X、Y 方向各布置一个传感器总共布置 6 个传感器。A 形架传感器 现场布设，起重臂传感器现场布设，塔身传感器现场布设位置如图 5 所示。对结构自振频率的识别方法有频域识别峰值法（PP）和随机子空间法（SSI）。频域识别峰值法 是由平均正则化的功率谱密度曲线上的峰值来确 定，幅值最大的频率就是主振源的频率，不足之处是 峰值选取比较主观，精度偏低。SSI 采用比较有效的数学处理方法如矩阵的 QP 分解和奇异值分解（SVD），以及最小二乘等识别离 散后的系统状态空间矩阵来得到系统的动力参数（频率、阻尼比和振型）。SSI 的最大特点就是获得 稳态图，对结构的响应数据进行时域处理和分析时运用空间投影的理论将与响应数据不相关的噪声信 号剔除，可以比较准确地得到结构的频率，由于测试现场噪声及施工的干扰，频域识别峰 值不一定位于模态频率上。选择使用 SSI 判 别塔吊低阶自振频率，SSI 处理的结构频率较为 清晰准确，通过统计分析获得在施工现场时塔吊的前三阶频率为 0.20Hz、0.38Hz 和 0.61Hz。塔吊基础虽然不是工程实体组成部分，但对塔吊的安全使用起着至关重要的作用，一旦塔吊基础不符合使用要求，将会导致塔吊倾斜、甚至发生倾覆事故。因此，在塔吊基础施工中应注意如下问题：基础用机械开挖后，应进行人工修整，使其达到基础图要求。如，曾有一个工地的塔吊把基础挖成了锅底状，这样基础对土壤的压力会产生一个沿圆弧方向的切向分力，使塔吊产生一个转动的趋势，不利于塔吊的稳定性，易发生倾覆事故。应在基础下面做100mm厚的砂石垫层，用打夯机夯实。因为砂石垫层的透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。基础地脚螺栓的摆放是基础施工的一个关键工序。
4.结束语
根据此篇文章当中对于超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律的介绍可以看出目前在超高层建筑的施工过程当中，还有很多的问题仍然没有得到解决，要想能够更好的提升，超高层建筑的施工的质量的话，就必须要保障各种技术的提升来更好的促进日后建筑的一个质量保障城市能够平稳的发展。
参考文献
[1]中国数字科技馆?山地灾害科普专栏.
[2]贺可强等.堆积层滑坡位移动力学理论及其应用[M].北京：科学出版社，2007.
[3]长江水利委员会.三峡工程地质研究[M].武汉：湖北科学技术出版社，1997.
[4]湖北省大幺姑滑坡工程地质勘查报告[R].宜昌地质矿产研究所，2002.
[5]薄景山，徐国栋等.土边坡地震反应及其动力稳定性分析[J].地震工程与工程振动，2001，21（2）：116-120.
[6]徐文杰等.基于附加质量的土石混合体边坡地震响应研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（A01）：3168-3175.
论文作者:郎艳菊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/28
标签：塔吊论文; 结构论文; 高层建筑论文; 传感器论文; 频率论文; 动力论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;