论塔吊超长附着设计.doc

论塔吊超长附着的设计 引论：塔式起重机的安装说明书中对其附着装置的制作、内力、安装使用要求均有详细论述，安装单位按说明执行即可。实际施工中，由于建筑形式多变，往往出现塔机安装位置与建筑物可锚固点的距离超过使用说明的情况，需增长附着杆，或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需进行附着计算。本文着重论述附着杆计算、附着支座计算。 许多建筑安全计算软件都可以用来进行超长附着的计算，其计算程序大同小异，普遍存在以下二个方面的缺陷：一是附着杆内力计算时，塔吊工况分析不正确，各工况下内力取值不明确，一笔带过，例如品茗安全计算软件对附着第一种工况的计算:塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩和风荷载扭矩。并未给出具体数值，直接得出结果。由于塔吊型号各异，附着高低不同，其回转惯性力产生的扭矩和风荷载扭矩也是不同的，软件中采用同一取值，很难弄清是否与实际相符；二是附着杆设计采用单根型钢，无法进行组合截面的计算，设计出的附着杆选型很大，不能利用。本文通过对附着整体设计过程的分析，对塔吊超长附着的设计一个清晰的思路，有助于实际问题的解决。 附着杆计算 附着杆内力 超长附着杆的内力在说明书中一般无规定，需进行计算。附着杆的安装高度在塔机说明书中有规定，最上一道附着装置的负荷最大，应以此道附着杆的负荷作为设计附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可视为一个带悬臂的多支承连续梁，其内力及支座反力计算可采用软件求解，本文利用清华大学土木系结构力学求解器研制组的力学求解器作为例子。塔机参数如下：计算采用广东建机厂的QTZ80B型塔机为例，附着参数如下表，采用力学求解器求塔身内力及其支座反力。 一、支座力计算 塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下: 风荷载标准值应按照以下公式计算： Wk=W0×μz×μs×βz = 0.450×1.170×1.450×0.700 =0.534 kN/m2； 其中 W0── 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：本例取W0 = 0.450 kN/m2； μz── 风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：μz = 1.450 ； μs── 风荷载体型系数：μs = 1.170； βz── 高度Z处的风振系数，βz = 0.700； 风荷载的水平作用力： q = Wk×B×Ks = 0.534×1.600×0.200 = 0.171 kN/m； 其中 Wk── 风荷载水平压力，Wk= 0.534 kN/m2； B── 塔吊作用宽度，B= 1.600 m； Ks── 迎风面积折减系数，Ks= 0.200； 实际取风荷载的水平作用力 q = 0.171 kN/m； 塔吊的最大倾覆力矩：M = 876.000 kN.m； 如下塔吊荷载分布图： 塔身剪力分布图： 二、关于附着杆的内力计算各种参考资料均考虑两种情况：计算情况1：塔机满载工作，起重臂顺塔身X-X轴或Y-Y轴，风向垂直起重臂，计算情况2：塔机非工作，起重臂处于塔身对角线方向，风由起重臂吹向平衡臂，如图（a）、（b）所示：  附着杆的内力按力矩平衡原理计算计算简图: 计算单元的平衡方程: 其中: 对计算情况1，相关的建筑安全计算软件认为其中 θ应从 0 - 360 循环, 分别取正负两种情况，求得各附着最大的轴压力和轴拉力。应该是偏于安全的。下面是附着杆长度如图示意的情况下， 塔机满载工作，起重臂顺塔身X-X轴的工况下的以力学求解器求解的结果：计算情况1下荷载的取值，塔身的剪力可以上步计算结果为准。塔身扭矩是塔身所承受的由于回转惯性力（包括起吊构件重、塔机回转部件自重产生的惯性力）而产生的扭矩与由于风力而产生的扭矩之和。本例中的取值由厂家提供，建议在超长附着设计时，要求厂家提供相关数据，以求计算结果的准确性。 塔机位于回转的启、制动状态；风向与回转方向一致；最大起重量为200 000N 及其所在的工作幅度为22.4m。 2）风载　每节吊臂的风载Fwb ＝ 3 212N，吊重风载Fwz ＝6 000N，配重块的风载Fwg ＝2 062N，平衡臂风载Fwp ＝ 34 500N 和起升机构风载Fwq ＝850N 。 3）行走惯性力　配重块的行走惯性力Hpz ＝6 270N,起升机构的行走惯性力Hq ＝ 200N，平横臂的行走惯性力Hp＝1 940N，每节吊臂的行走惯性力Hn ＝ 171.5N、