塔式起重机附着顶升方案

塔式起重机附着顶升方案编制依据：《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》（JGJ196-2010），《塔式起重机安全规程》GB5144-2006），《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012。工程概况：1、由广州工程总承包集团有限公司承建的惠来碧桂园标段一，项目位于惠来华湖镇雷岭河西侧，为满足施工需要，现需对QTZ80（TC5610-6）型塔式起重机（请见塔机性能）顶升至40.5米处，在25.2米处设置第一道附墙。为使设备安全、顺利安装，特编制本方案。（编制依据及具体详情请查看使用说明书），附墙采用框架结构形式，用两个半框架套在标准节上，依靠半框架间的12支Ｍ24螺栓与标准节压牢。2、塔吊安装总高度78.6米，即可满足施工要求。在无附着状态下允许的最大自由高度为40.5米，当达到该高度继续向上加高，加节顶升，加高塔身时，必须使用附墙锚固装置，使塔身附着于建筑物结构上，以增强其抗弯曲的稳定速度，保持其额定起重能力。附墙架以上的自由高度为33.6米。三、塔吊的主要技术性能：1、安装的该台塔吊是由长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的塔吊，塔吊安装总高度为78.6米。该塔机的主要技术参数：吊臂长度最长56米,平衡臂长10米。56米幅度时最大起重量是1.0T，最大起重量是6T。塔身架附着锚固后，附着框架以上的最大自由高度为33.6米。连接方式为角销连接板连接。塔吊设备动力总功率38KW，安全装置有：力矩限制器、超重限制器、回转限制器，超高限制器及吊钩保险等。四、附着设计与施工的注意事项锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则:1、附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；2、对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；3、在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；4、附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。五、顶升加节：塔吊的顶升加节工艺要求：1、顶升加节：将起重臂回转至引入塔身标准节方向，调整好顶升套架和塔身的间隙，一般为2—5mm。按该塔吊使用说明书规定的程序，吊起一节塔身标准节，推放在引进横梁上。开动液压顶升油泵，进行顶升作业。安装好加节的标准节后，将连接件紧固并装上保险销。根据施工高度的需要以及塔机允许的安装的第二自由高度，在附着框以上的塔身节不能超过33.6m（至吊钩的距离）。2、顶升后的工作：检查和紧固塔身节间的连接件、保险销。调整套架上的间隙至滚轮脱离塔身，切断液压站电源，顶升油泵操作手柄处于零位，顶升油缸全程缩回并挂在保险耳板上。重新调整超高限位器的行程，检查起重、力矩、小车变幅限位器的工作情况按要求固定塔身上的电缆。3、液压顶升装置使用的液压油必须符合规定的型号，液压油要保持清洁，不能混入杂物或水份，否则应予更换。液压站的系统压力按规定调校好，在有荷载时严禁调校系统压力或做其他维修作业。发生故障时必须卸荷后方可检查和调整。4、顶升加节作业完成后应办理中间验收手续，才能投入生产运转。其验收工作的程序，应参照塔吊安装验收的程序办理，验收人员签字认可。5、顶升加节后，塔身的垂直度偏差必须小于3/1000；顶升塔机的具体步骤：1、顶升作业前对液压系统、金属结构、传动机构进行检查。2、将起重臂旋转至塔身节引入的方向，一般与建筑物平行，回转制动，锁住起重臂；顶升安装标准节过程中，严禁旋转起重臂，开动小车或使吊钩上下运动。，3、调整好爬升架上8个导轮与塔身主弦杆的间隙，一般以2~5mm为宜;4、首先用起重吊钩将一个标准节吊起，使标准节上端水平斜腹杆中部置于引进小车吊钩上，并将小车开到引进框架的上方,再将4个引进滚轮分别安装到塔身节下方的四个角上,将塔身节落到引进横梁的轨道上。5、调整小车位置，使上部重心落到顶升油缸的位置上，实际操作中观察爬升架上的四个滚轮基本上与塔身标准节不接触（同时下支座定位销孔不偏移塔身销轴）即为理想位置；6、开始顶升时，先将顶升横梁两端的耳轴放入倒数第二个标准节上边的支承踏步缺口中然后稍微向上顶升一点套架，再重复调整滚轮间隙至最佳状态，同时观察下接盘与标准节的套管是否能对位比较准，如不准，应适当调整变幅小车位置。7、操纵手柄，开动液压泵站，使油缸动作，使顶升油缸横梁两端销轴搁在塔身的踏步槽内；8、将爬升架用16个M24螺栓与下支座连接好，然后松开下支座与塔身的连接螺栓；9、操纵液压泵站手柄，将塔机下支座以上部分顶起5mm左右，观察下支座定位销孔偏移标准节定位销轴距离，开动小车，使销孔对中，然后爬升。当油缸活塞杆伸出，爬升架从初始位置向上爬升1.6m时,油泵停止工作,摆动爬升架下方的两个爬爪,使其正好搁在塔身的踏步上;然后油缸活塞杆全部缩回.缩回活塞杆准备进行下一个顶升工作循环，重新使顶升横梁顶在相应塔身的踏步上,再次将活塞杆伸出使下支座以上部分顶起1.6m;此时下支座与塔身之间正好有一个标准节的空间,推进引进梁轨道上的标准节对准塔身中心位置,并用8个M39螺栓将该标准节与塔身连接,螺栓拧紧用限力式省力扳手,卸下引进滚轮,,即完成一节塔身节的加节工作;重复以上部骤,直到所需高度。同时下支座与塔身连接的每一个角上至少用一个螺栓连接好后，方能进行下一个塔身节的加节工作。10、加节完毕，顶升到设定高度后，不再顶升时，应缓慢回缩活塞杆，调整油缸的伸缩长度，使套架下降将下接盘与已安装标准节对位，将下支座落到塔身上并拧紧双螺母。（注意：此时严禁爬升架上爬爪置于塔身踏步内）11、缩回液压缸活塞杆使顶升横梁耳轴处于第一个标准节的踏步缺口中，横梁两端耳轴放入踏步缺口中。继续顶升套架，约1.10米，由人工通过引进梁和小车拉入待加标准节放置于已安装标准节上方，使待加标准节对正已装标准节落下，取去引进小车吊钩。将待加标准节与已装好的标准节用特制螺栓连接，紧固好双螺母。检查和紧固塔身节间的连接件、保险销。调整套架上的间隙至滚轮脱离塔身，切断液压站电源，顶升油泵操作手柄处于零位，顶升油缸全程缩回并挂在保险耳板上。重新调整超高限位器的行程，检查起重、力矩、小车变幅限位器的工作情况按要求固定塔身上的电缆。六、塔机附着技术要求：1、锚固点的选择与预埋锚固装置：附墙的间隔及附墙支撑方法，参照使用说明书所提供的资料和要求，结合工程楼层结构的具体情况而定。塔吊附墙一次即可满足施工要求。附墙位置设在25.2m处。锚固部位一般应在顶升套架的下方、相应楼层的楼板与结构梁的结合部。预埋件是用25mm厚250×250mm的钢板，锚固筋用Φ27mm×450㎜圆钢，安装在建筑物结构内，与建筑物钢筋焊接作为附着支座，要求该部位适当加固。2、附着框与附着杆：塔吊的附着装置由1套环梁和4根撑杆组成。安装时环梁紧卡塔身，撑杆二端分别与套环梁及建筑物上的预埋件铰接。3、附着框：在锚固点同一水平面上的塔身架部位，安装塔吊的附墙围框，用钢丝绳固定在塔身架上。为安全起见，应搭设安全作业平台。附着框安装好后，要调整附着框与塔身的最小间隙。杆件由厂家提供，长度根据塔身与建筑物上锚固支点的距离而定，据实际情况，附墙杆件由厂家提供，否则应与厂家协商解决。安装时，水平安装在附着框与锚固支座上，两端均铰接，使塔机与建筑物可靠连结在一起。用经纬仪从纵横两方向检测塔身，通过起吊重物移动起重小车，使塔身垂直偏差控制在测量段的3/1000内，塔身处于垂直位置后，保持静止状态，经调节螺杆张紧4根撑杆，并保证塔机轴线与地面垂直。将所吊重物卸下，使塔机进入正常工作状态。四个附着杆要在同一水平面上，水平度偏差不大于80。4、塔机的附着步骤：塔机附着的高度及平面尺寸见使用说明书，应根据现场具体情况作适当调整。5、根据塔机预定的附着点位置，在施工时，预埋好附着装置预埋铁件，应将预埋铁件的预埋钢筋与建筑结构的主钢筋牢固的焊接在一起。6、用塔机将附着框吊起，在塔机标准节上与预埋铁件的等高位置上将附着框用M22高强度螺栓紧紧的抱在标准节主弦杆上。7、在建筑物附着点的混凝土强度达到要求后，用塔机将附着撑杆逐一吊起，使其一端与附着框用销轴连接起来，另一端与预埋铁件用销轴连接起来。8、调节附着撑杆的调节螺丝，使塔机的塔身满足垂直度≤3/1000的要求。计算依据：1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20092、《钢结构设计规范》GB50017-2003一、塔机附着杆参数塔机型号QTZ80(TC5610-6)-中联重科塔身桁架结构类型方钢管塔机计算高度H(m)57.3塔身宽度B(m)1.6起重臂长度l1(m)57平衡臂长度l2(m)12.9起重臂与平衡臂截面计算高度h(m)1.06工作状态时回转惯性力产生的扭矩标准值Tk1(kN·m)269.3工作状态倾覆力矩标准值Mk(kN·m)1335非工作状态倾覆力矩标准值Mk'(kN*m)1552附着杆数四杆附着附墙杆类型Ⅵ类附墙杆截面类型钢管附墙杆钢管规格(mm)Φ219×12塔身锚固环边长C(m)1.8二、风荷载及附着参数附着次数N1附着点1到塔机的横向距离a1(m)2.2点1到塔机的竖向距离b1(m)6附着点2到塔机的横向距离a2(m)0.8点2到塔机的竖向距离b2(m)5.6附着点3到塔机的横向距离a3(m)0.8点3到塔机的竖向距离b3(m)5.2附着点4到塔机的横向距离a4(m)3.2点4到塔机的竖向距离b4(m)6工作状态基本风压ω0(kN/m2)0.2非工作状态基本风压ω0'(kN/m2)0.35塔身前后片桁架的平均充实率α00.35第N次附着附着点高度h1(m)附着点净高h01(m)风压等效高度变化系数μz工作状态风荷载体型系数μs非工作状态风荷载体型系数μs'工作状态风振系数βz非工作状态风振系数βz'工作状态风压等效均布线荷载标准值qsk非工作状态风压等效均布线荷载标准值qsk'第1次附着25.225.20.7421.951.951.7981.8430.280.502悬臂端304.80.7741.951.951.791.8350.290.521附图如下:塔机附着立面图三、工作状态下附墙杆内力计算1、在平衡臂、起重臂高度处的风荷载标准值qkqk=0.8βzμzμsω0α0h=0.8×1.79×0.774×1.95×0.2×0.35×1.06=0.16kN/m2、扭矩组合标准值Tk由风荷载产生的扭矩标准值Tk2Tk2=1/2qkl12-1/2qkl22=1/2×0.16×572-1/2×0.16×12.92=246.607kN·m集中扭矩标准值（考虑两项可变荷载控制的组合系数取0.9）Tk=0.9(Tk1+Tk2)=0.9×(269.3+246.607)=464.316kN·m3、附着支座反力计算计算简图剪力图得：RE=83.675kN在工作状态下，塔机起重臂位置的不确定性以及风向的随机性，在计算支座2处锚固环截面内力时需考虑塔身承受双向的风荷载和倾覆力矩及扭矩。4、附墙杆内力计算支座2处锚固环的截面扭矩Tk（考虑塔机产生的扭矩由支座2处的附墙杆承担）,水平内力Nw=20.5RE=118.334kN。计算简图：塔机附着示意图塔机附着平面图α1=arctan(b1/a1)=69.864°α2=arctan(b2/a2)=81.87°α3=arctan(b3/a3)=81.254°α4=arctan(b4/a4)=61.928°β1=arctan((b1+c/2)/(a1+c/2))=65.807°β2=arctan((b2+c/2)/(a2-c/2))=-89.119°β3=arctan((b3+c/2)/(a3-c/2))=-89.061°β4=arctan((b4+c/2)/(a4+c/2))=59.281°四杆附着属于一次超静定结构，用力法计算，切断T4杆并代以相应多余未知力X1=1。δ11×X1+Δ1p=0X1=1时，各杆件轴力计算：T11×sin(α1-β1)×(b1+c/2)/sinβ1-T21×sin(α2-β2)×(b2+c/2)/sinβ2+T31×sin(α3-β3)×(b3+c/2)/sinβ3-1×sin(α4-β4)×(b4+c/2)/sinβ4=0T31×sinα3×c+1×sinα4×c=0T11×sinα1×c+T21×sinα2×c=0当Nw、Tk同时存在时，θ由0～360°循环，各杆件轴力计算：T1p×sin(α1-β1)×(b1+c/2)/sinβ1-T2p×sin(α2-β2)×(b2+c/2)/sinβ2+T3p×sin(α3-β3)×(b3+c/2)/sinβ3+Tk=0T3p×sinα3×c-Nw×sinθ×c/2+Nw×cosθ×c/2-Tk=0T1p×sinα1×c+T2p×sinα2×c-Nw×sinθ×c/2-Nw×cosθ×c/2+Tk=0δ11=Σ(T12L/(EA))=T112(a1/cosα1)/(EA)+T212(a2/cosα2)/(EA)+T312(a3/cosα3)/(EA)+12(a4/cosα4)/(EA)Δ1p=Σ(T1×TpL/(EA))=T11×T1p(a1/cosα1)/(EA)+T21×T2p(a2/cosα2)/(EA)+T31×T3p(a3/cosα3)/(EA)X1=-Δ1p/δ11各杆轴力计算公式如下：T1=T11×X1+T1p，T2=T21×X1+T2p，T3=T31×X1+T3p，T4=X1（1）θ由0～360°循环，当Tk按图上方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=19.498kN，T2=0kN，T3=284.584kN，T4=201.784kN最大轴压力T1=207.226kN，T2=209.379kN，T3=0kN，T4=95.245kN（2）θ由0～360°循环，当Tk按图上反方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=207.227kN，T2=209.379kN，T3=0kN，T4=95.244kN最大轴压力T1=19.497kN，T2=0kN，T3=284.585kN，T4=201.784kN四、非工作状态下附墙杆内力计算此工况下塔机回转机构的制动器完全松开，起重臂能随风转动，故不计风荷载产生的扭转力矩。1、附着支座反力计算计算简图剪力图得：RE=99.933kN2、附墙杆内力计算支座2处锚固环的水平内力Nw=RE=99.933kN。根据工作状态方程组Tk=0，θ由0～360°循环，求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=95.735kN，T2=31.947kN，T3=60.091kN，T4=125.42kN最大轴压力T1=95.734kN，T2=31.947kN，T3=60.092kN，T4=125.42kN五、附墙杆强度验算附墙杆钢管规格(mm)Φ219×12附墙杆截面面积A(mm2)7803.716附墙杆截面回转半径i(mm)73.308附墙杆强度设计值[f](N/mm2)205附墙杆允许长细比[λ]1001、杆件轴心受拉强度验算σ=N/A=284584/7803.716=36.468N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！2、杆件轴心受压强度验算附墙杆1长细比：λ1=L0/i=(a12+b12)0.5/i=(22002+60002)0.5/73.308=87.175≤[λ]=100，查规范表得：φ1=0.64满足要求！附墙杆2长细比：λ2=L0/i=(a22+b22)0.5/i=(8002+56002)0.5/73.308=77.166≤[λ]=100，查规范表得：φ2=0.706满足要求！附墙杆3长细比：λ3=L0/i=(a32+b32)0.5/i=(8002+52002)0.5/73.308=71.768≤[λ]=100，查规范表得：φ3=0.74满足要求！附墙杆4长细比：λ4=L0/i=(a42+b42)0.5/i=(32002+60002)0.5/73.308=92.759≤[λ]=100，查规范表得：φ4=0.603满足要求！附墙杆1轴心受压稳定系数：σ1＝N1/(φ1A)=207226/(0.64×7803.716)=41.492N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！附墙杆2轴心受压稳定系数：σ2＝N2/(φ2A)=209379/(0.706×7803.716)=38.004N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！附墙杆3轴心受压稳定系数：σ3＝N3/(φ3A)=284585/(0.74×7803.716)=49.281N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！附墙杆4轴心受压稳定系数：σ4＝N4/(φ4A)=201784/(0.603×7803.716)=42.881N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！六、附着杆与结构连接节点验算附着杆与建筑物连接方式铰接连接钢板厚度dt(mm)8连接钢板强度等级Q235建筑物混凝土强度等级C35连接板固定方式预埋钢筋连接板耳板排数2预埋件锚筋直径d(mm)20预埋件锚筋层数3预埋件锚筋根数10锚筋强度等级HPB300沿剪力作用方向最外层锚筋中心线距离z(mm)300混凝土抗拉强度设计值ft(N/mm2)1.57锚筋抗拉强度设计值fy(N/mm2)270混凝土抗压强度设计值fc(N/mm2)16.7耳孔中心至连接板高L(mm)1501、预埋件计算各附着点所受荷的剪力、轴力和弯矩分别为：F1=N1sinα1=207.226×sin69.864°=194.56kN,V1=N1cosα1=207.226×cos69.864°=71.339kN;F2=N2sinα2=209.379×sin81.87°=207.275kN,V2=N2cosα2=209.379×cos81.87°=29.611kN;F3=N3sinα3=284.585×sin81.254°=281.276kN,V3=N3cosα3=284.585×cos81.254°=43.273kN;F4=N4sinα4=201.784×sin61.928°=178.045kN,V4=N4cosα4=201.784×cos61.928°=94.957kN;M1=V1L=71.339×0.15=10.701kN.mM2=V2L=29.611×0.15=4.442kN.mM3=V3L=43.273×0.15=6.491kN.mM4=V4L=94.957×0.15=14.244kN.m根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第9.7.2条计算锚筋面积，锚筋受剪影响系数αv=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5=(4.0-0.08×20)×(16.7/270)0.5=0.597锚板弯曲变形折减系数αb=0.6+0.25dt/d=0.6+0.25×8/20=0.7锚筋排数影响系数αr=0.9附着点1As≥V/(αrαvfy)+F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=71.339×103/(0.9×0.597×270)+194.56×103/(0.8×0.7×270)+10.701×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1939.823mm2As≥F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=194.56×103/(0.8×0.7×270)+10.701×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1448.074mm2取As=1939.823mm2实际配筋As实际=10×3.14×202/4=3140mm2As实际>As满足要求！附着点2As≥V/(αrαvfy)+F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=29.611×103/(0.9×0.597×270)+207.275×103/(0.8×0.7×270)+4.442×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1641.929mm2As≥F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=207.275×103/(0.8×0.7×270)+4.442×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1437.817mm2取As=1641.929mm2实际配筋As实际=10×3.14×202/4=3140mm2As实际>As满足要求！附着点3As≥V/(αrαvfy)+F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=43.273×103/(0.9×0.597×270)+281.276×103/(0.8×0.7×270)+6.491×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=2256.425mm2As≥F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=281.276×103/(0.8×0.7×270)+6.491×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1958.135mm2取As=2256.425mm2实际配筋As实际=10×3.14×202/4=3140mm2As实际>As满足要求！附着点4As≥V/(αrαvfy)+F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=94.957×103/(0.9×0.597×270)+178.045×103/(0.8×0.7×270)+14.244×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=2046.81mm2As≥F/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=178.045×103/(0.8×0.7×270)+14.244×106/(1.3×0.9×0.7×270×300)=1392.253mm2取As=2046.81mm2实际配筋As实际=10×3.14×202/4=3140mm2As实际>As满足要求！根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第8.3.1条基本锚固长度lab=αdfy/ft=0.16×20×270/1.57=550.318mm锚固长度修正系数ξa=0.8La=ξalab=0.8×550.318=440.255mm2、吊耳板计算吊耳板厚S(mm)13吊耳板宽LDP(mm)200吊耳板高L(mm)300吊耳板圆周外半径R(mm)100吊孔直径D(mm)50吊耳板许用拉应力[σ](N/mm2)205吊耳板许用剪应力[τ](N/mm2)125连接板耳板排数2吊耳板