摘要：商用与民用建筑当地下室层数较多、深度较深时，为了能尽早安装塔吊以方便现场材料调运，一般采用“灌注桩+钢格构柱+混凝土承台”型式的塔吊基础。本文针对该种型式的塔吊基础当塔吊基础下的钢格构柱有偏斜情况时应采取何种加固措施进行加固的研究。
关键词：钢格构柱；偏斜；灌芯；外包混凝土
内容：
一、塔吊基础情况简介
本文主要针对“灌注桩+钢格构柱+混凝土承台”型式的塔吊基础。某工程地下两层，所使用塔吊的型号为TC6015A-10，塔吊基础定位于地下室负一层中，基础底面位于地下二层顶板以上1.5米处，从地下室基础承台顶面至塔吊基础底部的格构柱长度为5.6米。
塔吊基础的尺寸为5×5×1.4米，支撑塔吊基础的每个格构柱为4根L16×12的长的角钢，加固采用400×260×10mm的缀板四面满焊，间距为660mm。格构柱截面尺寸为460×460mm，钢格构柱插入塔吊桩3m，同时将格构柱角钢与立柱桩主筋焊牢。
二、加固原因简述
随着土方开挖的进行，发现塔吊基础下的部分格构柱存在偏斜的情况，为了确保塔吊基础的稳定，需首先进行稳定性分析再采取对应的加固措施。
三、格构柱偏斜情况实测
经现场实测，塔吊承台下格构柱底部最大偏移方向及偏移数据如下图所示：
四、格构柱稳定性计算方法
（1）在不考虑格对格构柱进行支撑加固的情况下，最大偏移方向的稳定性计算如下：
按照弯矩绕虚轴（X轴）作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内的整体稳定性验算公式如下：
也可采用土木结构专用的结构分析与优化设计软件迈达斯（MIDAS）对格构柱灌芯后的承载力及稳定性进行辅助计算。
由计算可知，格构柱灌芯后可以增强其承受偏心荷载的能力（为了留足其承受偏心荷载的富余量，规定格构柱最大允许偏心距不能大于20cm）。若个别格构柱的偏心值大于规定的最大允许偏心值时，还应采取对格构柱进行外包混凝土处理的方法，并通过计算来确定外包混凝土的尺寸，保证塔吊基础的稳定性。为了使塔吊基础底四个格构柱的刚度保持一致，当存在需要进行外包混凝土处理的格构柱时，则应同时对该塔吊的四个格构柱进行外包混凝土处理。
外包混凝土应配置纵向钢筋和箍筋，纵筋为1420，箍筋为8@200。纵向钢筋为从基础底板插筋，亦可采用在基础底板上植筋的方法，植筋深度为20d，植筋需按规范要求进行保证其施工质量。格构柱外包混凝土的范围为从基础底板顶面到结构中楼板的底面（个别格构柱为到结构梁底面）。中楼板以上1.5米范围的格构柱相对于板面标高处的偏移量比较小。外包混凝土及格构柱顶部处理如下图所示：
图3 塔吊基础格构柱外包混凝土剖面图
图4 格构柱外包混凝土详图
（3）塔吊基础土方开挖时应防止机械碰撞格构柱，保证格构柱的平面位置以及垂直度。连接格构柱之拉杆、垂直剪刀撑、水平剪刀撑的焊接应跟进土方开挖，与土方开挖同步进行。同时，为保护好格构式钢柱，应将塔吊承台投影范围内的基础垫层加厚100mm，垫层中配置构造钢筋并立即进行浇筑。
（4）当施工地下室负二层顶板时，将顶板混凝土和格构柱浇筑在一起，形成一个整体，不留间隙。此时塔吊基础底格构柱的外露长度将减小为1.5米，其最不利截面的偏斜值将大大减小，可完全确保格构柱的稳定性。因此需进一步梳理地下室结构的施工流程，加快施工进度，使得塔吊周围地下二层的顶板结构尽早完成施工，增强塔吊格构柱与结构的连接。
（5）应限制塔吊的初始安装高度，首次安装高度以满足最低组装高度，以不大于20m为宜，减小风荷载的作用。首次安装大臂回转半径改为50m，塔吊的最大起重量相应减小（50m处的最大起重量为1.5T）。在施工至地下室顶板处设置预埋件和型钢对塔身限位，待地下室顶板混凝土强度达到80%后大臂回转半径可恢复至60m。
若每天观测的结果变化量不大且相对稳定，可以调整为2天观测一次，若每天观测的结果变化量较大，需要加密观测，约半天观测一次。若塔吊监测的数据变化量超过允许值，将考虑尽早安装附墙。
结论：
在进行“灌注桩+钢格构柱+混凝土承台”型式的塔吊基础的格构柱施工时应注意垂直度的控制，若有偏差应及时调整。当钢格构柱的垂直度超过规范要求时，根据其偏斜的程度采用以上的加固方法可以满足现场安全和使用要求并且具有较好的经济效果。
参考文献
[1]《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013；
[2]《TC6015A-10塔式起重机使用说明书》；
[3]《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009；
论文作者:张磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：塔吊论文; 基础论文; 混凝土论文; 外包论文; 顶板论文; 地下室论文; 稳定性论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;