超高层建筑施工中塔机附墙形式设计优化论文_苏卫华

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摘 要:在超高层建筑施工过程中,对塔机附墙形式进行优化设计,能够符合施工现实需求,并且保证安全性与经济性。本文就工程特点及难点加以明确,阐述附墙框架、附墙杆内应力复核,进一步探讨超高层建筑施工中塔机附墙形式设计优化的实施效果,旨在促进塔机安全使用的顺利实现,仅供相关人员参考。

关键词:超高层建筑施工;塔机;附墙形式;设计优化

引言

本文以某市超高层建筑施工项目为例,该项目总建筑面积为148604m2,就建筑层数来看,地下3层,地上55层,总高度为202m。超高层建筑施工中,布置两台塔机,一台负责吊运钢结构,另一台采取附墙形式,布置于工程西南部位,为辅助垂直运输机械,以满足施工需求。

1工程特点与难点

1.1辅助机型选择

在超高层建筑施工中,塔机作为项目辅助机械,在机型选择上面临着一定难度,由于建筑结构复杂,高度较高,无论是机械设备结构高度还是绳筒绕绳量都需要满足施工要求,要能够在使用中达到220m。对于外附式机械的选用,作为辅助机械,必须要避让结构中间的吊运钢结构的塔机,并且该机械要能够与小钢结构吊运相配合,吊运单件重量需满足4500kg。在电机持续力方面,要能够直接吊至最高高度,中间并没有钢平台满足其停放需求,这就对电机持续力提出了较高的要求。在辅助机型选择过程中,起重臂长度在30m为最佳,以满足超高层建筑施工的使用需求。基于项目成本角度出发,多选择辅助机型应当在吨位与价格方面达到最优状态,以科学控制超高层建筑施工项目的成本。

综合以上要素进行分析可知,在超高层建筑施工中,所选择塔机应在高度上达到220m,单机吨位需比较大,要能够承担吊运单件重量,满足施工需求并且具有良好的经济性与实用性。塔式起重机刚好能够符合这一标准,各项条件能够满足超高层建筑施工的使用需求。

1.2塔机在施工中的难点

在超高层建筑施工过程中,塔机的应用不可与结构中间负责吊运钢结构的塔机相碰触,并且要保证其能够最大程度上对施工面进行覆盖,要在安装与拆卸方面存在一定便利性,在综合考虑后,决定将塔机布设于建筑西南部位。在塔机布置过程汇总,要对基础支撑、结构梁、柱等进行综合分析,保证位置关系合理,依照标准将塔机标准节加以定位,确保与基坑支撑梁保持紧贴状态,不可出现移位情况,也不可出现角度转动情况,这一位置的选择,不会对塔机安装与拆卸产生影响,实际施工过程中,也能够结合上部施工需求来对塔机加以运行。依据塔机附墙使用标准出发,在单面三杆的设计形式下,其与建筑物之间相对位置关系并不理想,为达到良好的附着效果与受力角度,需要以悬挑钢结构来对塔机附墙左端进行支持。针对此种情况,结合超高层建筑物的实际情况出发,适当调整附墙框架,以双面四杆形式来实现塔机附墙,整体结构更为稳定,无需以悬挑钢结构为支持,如图1所示。

2.2作用到附墙框处的载荷

通过计算可知,附墙框水平方向荷载为6.5t,将其看作是荷载1。就附墙框所受弯矩来看,塔吊附墙过程中,塔身附墙部位所承受挖掘为265t.m,将这一弯矩进行转换,可以形成一对作用力,以附墙框和基础作为对象,第一道附墙与基础之间距离为13.4m,通过挖局和上述附墙与基础之间距离进行计算,可以获得荷载2。之后将荷载1与荷载2综合起来,可以计算出附墙框上所受到最大的水平力大小,即19.78+6.5=26.28t。通过观察可知,附墙框上均匀作用着四个点,附墙框所受弯矩可得以计算出来,为64kN。

就附墙框部位扭矩作用来看,在附墙框为2m×2m的情况下,可以于其上将扭矩等效成一对作用力,作用方向如图2所示。

基于此,对节点部位作用力进行计算,F2=250kN·m÷2÷2=62.5kN。将F1和F2这两个荷载依据差异化的方向来进行组合,可以形成8种工况,F1沿X正方向、X负方向、Y正方向或Y负方向的情况下,F2可以分别沿X正负方向、X负正方向、Y正负方向和Y负正方向进行组合。

通过汇总可知,在塔机附墙形式采用单面三杆附着形式时,各个工况中最大内应力可以达到290.7kN,附墙框最大内应力为161.7kN,而在双面四杆附墙形式下对塔机实施附墙时,各个工况中杆最大内应力可以达到232.2kN,附墙框内最大内应力可达105.7kN,这是前者所无法比拟的。因此在超高层建筑施工中,塔机附墙形式的优化设计,可以以四杆双面附着形式取代单面三杆附着形式,其在内应力方面达到良好效果,在附墙杆和附墙框架方面都有着鲜明的体现,可以满足超高层建筑施工的使用要求,塔机使用安全性也得到明显增加,这就能够为超高层建筑施工的顺利进行提供可靠支持。

3超高层建筑施工中塔机附墙形式设计优化的实施效果

工程实践表明,在对塔机附墙形式进行优化设计后,能够更好的应用于超高层建筑施工中,实现了单面三杆附着形式向双面四杆附着形式的转变,预期效果得以实现。塔机能够在220m高度下实现安全施工,塔机运行整个过程中,通过垂直角度来观察,塔机不存在偏差,附墙杆与附墙框架并没有出现任何损坏与拉裂等,能够确保使用的安全性。

结语

总而言之,在塔机附墙形式的设计优化过程中,应当结合超高层建筑施工的实际情况出发,在整合多项因素并开展综合分析的基础上,对塔机附墙形式进行合理调整,确保满足超高层建筑施工标准和要求,并且塔机使用需安全可靠,不可出现损坏等,这就便于通过塔机使用价值的发挥,来推进超高层建筑施工的顺利安全进行。

参考文献

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[4]李伯勋.塔机附墙安装竖向布置方案及结构局部抗剪措施[J].建筑安全,2014,29(01):32-35.

论文作者:苏卫华

论文发表刊物:《城镇建设》2019年第9期

论文发表时间:2019/7/31

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