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塔式起重机选型和定位应考虑的问题

发布时间:2022-08-19人气:30

随着建筑工程的日益增多,塔式起重机生产厂商的生产任务达到了超饱和状态,各厂商为了满足市场需求,对塔式起重机性能和参数均进行了对应的调整,且不同厂商所提供的设备均存在较大的差异性。塔式起重机的选型和布置的合理性对于塔式起重机的使用安全、工作能力和资源的合理投入等影响较大。


1  塔式起重机选型


1.1  PC构件的平面布置和特点


各工程不同PC构件的类型、截面、重量、平面位置,对于塔式起重机(回转半径)幅度R(m)/载荷Q(t)影响较大,是塔式起重机吊装能力选择需要考虑的第一要素。塔式起重机选型时根据各工程PC构件平面布置、吊装型式、构件的单件重量+辅助吊装设备重量,可对照相应塔式起重机厂商说明书参数选择塔式起重机型号。


1.2  在建工程周边环境


(1)在建工程周边是否存在架空输电线路,拟布置的塔式起重机起重臂末端或吊物时可能产生的摆幅与输电线路的安全距离能否满足相关规范要求,当不能满足要求时,需考虑避让、缩臂,并根据相关标准要求进行防护或重新进行塔式起重机选址。


(2)在建工程周边是否具备施工道路和构件堆场的布置要求,施工道路的布置尽可能连接构件堆场,PC构件的堆场尽可能位于塔式起重机旋转幅度范围内,从而可避免转场的情况发生,理想的状态为:1)利用塔式起重机空闲时间卸车,或直接卸车并完成吊装作业,从而减小现场堆(存)放周期,提高塔式起重机利用率;2)不同重量的PC构件堆场与构件的平面位置在同一旋转半径,塔式起重机吊装过程较少变幅,达到提升设备利用率且减少作业过程的安全隐患;3)构件堆放场位于塔式起重机司机非视线盲区,降低吊装作业过程的指挥难度。塔式起重机选型时需综合考虑工程所在区域周边环境及总体平面情况。


1.3  塔式起重机的起重力矩


由于塔式起重机安全事故隐患问题日趋增多,各工程所在地主管部门对于装配式构件施工所用塔式起重机的起重力矩有一定的要求。因此塔式起重机选型时要充分熟悉工程所在地建设主管部门的相关要求,避免因不符合主管部门要求而造成返工产生资源浪费和工程延期。


2  塔式起重机定位


2.1  建筑总高度和群体建筑


当工程为群体建筑,多台塔式起重机位于一个区域,且塔式起重机旋转半径存在重叠,存在交叉服务和存在塔式起重机作业过程互相碰撞风险,或碰撞前期施工的建筑物风险,此时需考虑塔式起重机起重臂水平避让或高度错开,当塔式起重机可安装自由高度不能满足错开要求时,则需要根据塔式起重机说明书中厂商提供的说明书要求设置附着架。


2.2  建筑物的平面布局和安装拆除空间


建筑物根据地形或组合特点进行平面设计,高层建筑施工用塔式起重机需选择合适的(平)立面设置附着架。塔式起重机于施工前安装,于工程施工完成后拆除。施工现场曾发生塔式起重机与建筑物之间的空间尺寸不能满足塔式起重机平衡臂下降,而采用大型汽车式起重机高空进行拆除塔式起重机的现象。因此塔式起重机定位时需要考虑到塔式起重机平衡臂下降时有足够的空间和用于塔式起重机安装与拆除场地(图1)。


图1  某型号塔式起重机安装场地平面示意

2.3  建筑物平面形状


对于超过塔式起重机自由高度的塔式起重机,需要根据厂商提供的说明书要求设置附着架,不同厂商的塔式起重机附着架参数各异,塔式起重机说明书中一般会有塔机中心到建筑物距离的要求。


由于建筑物平面形状不规则(附着架设置不同结构构件),有可能会出现两侧的附着点架到塔式起重机中心线距离不一样的情况,当附着架的2个附着点所在构件外边线与塔架中心线的垂直距离,不能满足说明书中标准附着架的相关参数要求时,需要塔式起重机厂商另外设计附着架。根据《江苏省房屋建筑和市政基础设施工程危险性较大的分部分项工程安全管理实施细则(2019版)》:“采用非说明书中基础形式或附墙形式进行安装的塔式起重机和施工升降机安装工程”属于超过一定规模的危险性较大工程,需组织专家论证。


2.4  拟采用的脚手架类型和特点


建筑物施工脚手架介于塔式起重机与建筑物之间,塔式起重机是先于脚手架拆除,还是待所有室外装修工程结束后折除,当地的主管部门也会有一定的要求。为保证附着架设置的垂直长度能够满足相关厂商的附着架设置参数要求,可根据不同脚手架的种类和平面尺寸进行适当调整。


2.5  建筑物立面构件特点


对用于PC构件吊装的重型塔式起重机,说明书中对于附着架设置的主要参数有3项:(1)附着架x、y向平面绝对尺寸;(2)附着架安装高度(图2);(3)附着点水平载荷。


图2  某型号塔式起重机附着高度示意

通过对一些厂家的塔式起重机基础节、标准节、附着架设置高度分析,附着架安装高度一般均位于标准节连接节点处,或标准节中部的水平杆处。通过对塔式起重机基础节和标准节的安装高度和住宅建筑的结构层高度(一般均设有地下车库)进行分析,附着架安装高度较难与结构楼层梁位置(该处可承受较大水平力)相对应,基本都位于住宅楼相应楼层的中部。用于PC构件吊装的塔式起重机对于与建筑物结构附着点有水平载荷要求;对应于附着架设置标高的建筑物相应构件是否可承担该塔式起重机的水平力,经与设计单位商洽,对于一般住宅建筑的剪力墙、暗柱及其他边缘构件的翼墙(肢)等较难满足厂商所提的附着点最大载荷参数要求;剪力墙构件的“T”字形或“L”形构件交点处和结构梁相对来说能够承担较大的水平力。


因此,塔式起重机定位时可考虑将附着点尽可能布置在楼层结构平面梁上,附着架设于标准节连接处或标准节中部水平杆件处,各道附着装置所在平面与水平面的夹角不得超过10°。当不能满足该要求时,则可以考虑将附着点布置在剪力墙的“L”转角构件的转角处,或“T”字形构件的交点处,并尽可能对称布置。


2.6  塔式起重机基础埋置区域地下结构特点


现如今住宅建筑,一般设有地下车库,塔式起重机基础难以避免地会布置于地下车库范围,由于重型塔式起重机的基础平(截)面较大,塔式起重机基础有可能与地下车库(主楼)的桩基、柱墩、筏板以及后浇带等存在交叉现象。


塔式起重机方案策划时需精确定位,根据绿色发展的原则,可考虑将塔式起重机基础与地下车库筏板一体化施工;对于后浇带位置和施工缝的设置可与结构设计师洽商进行变更处理。


2.7  地基承载力


(1)根据厂商提供地耐力参数定位,建筑物所在场地土有多个地质剖面,各剖面土质不一定均匀,局部或存在暗塘等异常地质情况。从安全和经济角度出发,塔式起重机基础布置时必须根据厂家提供的基础及地耐力参数选择最佳位置。


(2)根据现场地耐力进行塔基设计综合现场因素,当无法避开地质条件较差区域时,可考虑根据地质剖面特点进行塔式起重机基础承台设计。1)根据GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》第4.7.3.3.3条进行基础底面脱开地基土面积的验算。2)根据JGJ/T 187—2009《塔式起重机基础工程技术规程》第4.1.7条,“当地基受力层范围内存在软弱下卧层时,应按GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》第5.2.7-1~3条规定进行下卧层承载力验算”。3)当塔机基础底标高接近边坡坡底或基坑底部时,根据JGJ/T 187—2009《塔式起重机基础工程技术规程》第4.3.1条,进行地基稳定性验算(当a不小于2.0 m,c不大于1.0 m,ƒak不小于130 kN/㎡且地基持力层下无软弱下卧层时,可不验算)。4)当地基土变形验算不能满足要求时,可考虑设计桩基础,桩基可采用与相邻建筑(主楼)的相同设计参数的工程桩。


3  小结


合理布置塔式起重机,对于减少施工现场重大安全隐患、提高机械设备利用率、保证工程质量、减少资源投入和推进社会绿色发展等有着较大意义。


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