CN104591006A - 塔吊的单边外伸桁机构及其施工方法 - Google Patents

塔吊的单边外伸桁机构及其施工方法 Download PDF

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刘正勇
李标
顾洪潮
张金波
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Abstract

本发明涉及一种塔吊的单边外伸桁机构及其施工方法，由于工程施工现场的复杂性，塔吊设置并不能始终确保满足塔吊附着能与建筑物可靠连接，此时必须采用措施满足塔吊使用和安装要求，本发明采用悬挂附着杆一端支撑于外伸桁架上，通过其第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆的外伸桁架布局位置来使工程现场平面布置将更灵活，塔吊布置可以充分考虑塔吊的吊运范围，而塔吊与建筑物的相对位置对塔吊布置的影响重要性降低，这样可以使工程施工的更有经济效益。

Description

塔吊的单边外伸桁机构及其施工方法
技术领域
本发明涉及塔吊固定技术领域，尤其是一种通过单边外伸桁架对塔吊进行固定的机构及其施工方法。
背景技术
建筑工程施工实践中，塔吊附着（墙）为塔吊每隔一定垂直高度与已施工建筑墙体进行水平连接的构件。塔吊与建筑物牢固的连接，可以提高塔吊使用的高度，确保塔吊不发生倾覆或弯曲破坏。附着杆的受力主要承担塔吊受风载作用及机械运行中的离心水平惯性力，主要表现为拉力或压力。工程实践中，由于工程施工现场的复杂性，塔吊设置并不能始终确保满足塔吊附着能与建筑物可靠连接，同时，当施工中出现塔吊定位位置未能正常设置时，此时必须采用措施满足或者弥补塔吊使用和安装要求。
发明内容
本发明的第一目的是为克服背景技术中存在的不足，提出一种安全、可靠、造价低廉的塔吊的单边外伸桁机构。
为达到上述目的，本发明采用如下方案：
一种塔吊的单边外伸桁机构，包括设置有起重臂的塔吊架和若干根使塔吊架固定在建筑墙体上的附着杆，所述的附着杆包括与建筑墙体连接的墙体附着杆和悬挂在建筑墙体外的悬挂附着杆，所述的悬挂附着杆上设置有外伸桁架，悬挂附着杆一端支撑于外伸桁架上，且所述的外伸桁架与建筑墙体固定连接。
上述的塔吊的单边外伸桁机构中，所述的外伸桁架包括分别与建筑墙体连接的第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆，所述的第二桁杆由建筑墙体水平伸出，第一桁杆和第二桁杆与被支撑的悬挂附着杆共面，且所述的第一桁杆与悬挂附着杆分别位于第二桁杆两侧，所述的第三桁杆支撑于第二桁杆的下部。
上述的塔吊的单边外伸桁机构中，所述的第一桁杆和建筑墙体之间设置侧向支撑桁杆。
上述的塔吊的单边外伸桁机构中，所述的附着杆由计算确定，通常情况下采用工程常用型钢或由型钢和缀板拼接组成。
上述的塔吊的单边外伸桁机构中，所述的第一桁杆和第二桁杆之间、附着杆和塔吊架之间分别通过耳板、销轴固定连接。
上述的塔吊的单边外伸桁机构中，所述的第一桁杆和第二桁杆之间、附着杆和塔吊架之间分别通过焊接固定连接。
同时，本发明的第二目的是提供一种施工方法成熟，具有安全、可靠、施工简便、造价低廉的塔吊外伸桁架固定的施工方法，为达到上述目的，本发明采用如下方案：
一种适用上述塔吊的单边外伸桁机构的塔吊外伸桁架固定的施工方法，塔吊架通过附着杆辅助外伸桁架进行固定。
上述的塔吊外伸桁架固定的施工方法中，其固定施工方法如下：
a、附着杆的选材：根据图纸和设计要求来计算附着杆的受力情况，进而来选择附着杆；
b、桁杆的选材：在根据附着杆的受力分析来分别计算第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆的受力情况，进而来选择桁杆；
c、安装外伸桁架：外伸桁架与建筑墙体连接包括三个点，分别是第一桁杆、第二桁杆、第三桁杆与建筑墙体的连接。第一桁杆与第三桁杆与建筑墙体的连接，采用预埋钢板或穿墙螺杆的方式，预埋钢板上焊接耳板，桁杆通过销轴于耳板连接于预埋钢板上，预埋钢板相连的建筑物必须是具有一定承载力的主梁或剪力墙，第二桁杆为外伸杆件，其与建筑墙体的连接采用螺栓方式，根据受力，可以穿过楼板连接，也可与剪力墙直接连接；
d、安装附着杆；
e、完成。
上述的塔吊外伸桁架固定的施工方法中，在完成桁杆的安装后，在根据其结构要求，在第一桁杆与建筑墙体之间再安装一侧向支撑桁杆。
本发明相比现有技术的有益效果是：本发明通过外伸桁架配合附着杆来对塔吊架进行固定，可适用于具有多个高层建筑施工现场和场地条件复杂、施工现场布置困难的工程，通过其第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆的布局位置结构设计，使其所用材料常用、施工简单、安装操作简便且稳定效果好，同时，也可应用于工程施工平面布置出现差错的工程之中，作为补救措施，可以降低额外的费用支出。
附图说明
图1为塔吊三附着与建筑物连接示意图。
图2是本发明塔吊附着与外伸桁架连接的示意图。
图3是本发明外伸桁架的受力示意图。
图4是本发明外伸桁架水平面示意图。
图5是本发明第一桁杆增加侧向支撑桁杆组成的外伸桁架平面图。
图6是塔吊附着杆件内力计算简图。
图7是本发明附着杆截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参考图2所示的一种塔吊的单边外伸桁机构，包括设置有起重臂的塔吊架100和若干根使塔吊架100固定在建筑墙体400上的附着杆200，所述的附着杆200包括与建筑墙体400连接的墙体附着杆201和悬挂在建筑墙体400外的悬挂附着杆202，所述的悬挂附着杆202上设置有外伸桁架300，悬挂附着杆202一端支撑于外伸桁架200上，且所述的外伸桁架200与建筑墙体400固定连接。通过外伸桁架400配合附着杆200来对塔吊架100进行固定，可适用于具有多个高层建筑施工现场和场地条件复杂、施工现场布置困难的工程。
上述中，所述的外伸桁架包括分别与建筑墙体连接的第一桁杆301、第二桁杆302和第三桁杆303，所述的第二桁杆202由建筑墙体400水平伸出，第一桁杆301和第二桁杆302分别与被支撑的悬挂附着杆202共面，且所述的第一桁杆301与悬挂附着杆202位于第二桁杆302对称，所述的第三桁杆303支撑于第二桁杆302的下部。通过其第一桁杆301、第二桁杆302和第三桁杆303的布局位置结构设计，使其所用材料常用、施工简单、安装操作简便且稳定效果好。
参考图5上述中，所述的第一桁杆301和建筑墙体400之间设置侧向支撑桁杆304。
参考图7，上述中，所述的附着杆200由计算确定，通常情况下采用工程常用型钢或由型钢和缀板拼接组成，其结构包括柱肢500和缀板600组成，且所述的柱肢500为14槽钢，所述第二桁杆302的截面分别大于第一桁杆301和第二桁杆302的截面。
上述中，所述的第一桁杆301和第二桁杆302之间、附着杆200和塔吊架100之间分别通过耳板、销轴固定连接。通过建筑墙体400采用穿墙螺栓固定钢板，钢板上焊接耳板，耳板通过销轴与建筑墙杆可调端连接。
上述中，所述的第一桁杆301和第二桁杆302之间、附着杆200和塔吊架100之间分别通过焊接固定连接。焊接改变了外伸桁架200中杆件的受力方式，外伸桁架200不再只承受轴向力，而将承担弯矩和轴力。这一改变从结构体系受力而言，第一桁杆受力更为复杂，因此，施工中将第一桁杆301截面改为两根16槽钢加钢板拼接而成。
同时，本发明的第二目的是提供一种施工方法成熟，具有安全、可靠、施工简便、造价低廉的塔吊外伸桁架固定的施工方法，为达到上述目的，常规状况下，塔吊与建筑物附着有三附着式和四附着式等，本实施例以三附着式为例进行介绍，本发明采用如下方案：
参考图1和图2，一种适用上述塔吊的单边外伸桁机构的塔吊外伸桁架固定的施工方法，塔吊架通过附着杆辅助外伸桁架进行固定。
上述的塔吊外伸桁架固定的施工方法中，其固定施工方法如下：
a、附着杆的选材：根据图纸和设计要求来计算附着杆的受力情况，进而来选择附着杆；
参考图6：其中，附着杆200内力计算
计算单元的平衡方程为:
ΣFx＝0  T1cosα1+T2cosα2-T3cosα3＝Nwcosθ
ΣFy＝0  T1sinα1+T2sinα2+T3sin＝-Nwsinθ
ΣM0＝0
T1[(B+C/2)cosα1-（A+C/2）sinα1]+T2[(B+C/2)cosα2-(A+C/2)sinα2]+T3[-(B+C/2)cosα3-（A2-A+C/2）sinα3]=MW
其中:α1=arctg(B/A);α2=arctg[B/(A+C)];α3=arctg[B/(A2-A-C)];
工况一：
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。
将上面的方程组求解，其中：θ从0-360循环，分别取正负两种情况，可分别求得各附着杆最大的轴压力和轴拉力：T1max、T1min、T2max、T2min、T3max、T3min。
工况二：
塔机非工作状态，风向顺着起重臂，不考虑扭矩的影响。
将方程组求解，其中θ=45,135,225,315，Mw=0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力：T1max、T1min、T2max、T2min、T3max、T3min。
对比两种工况，取各杆件相应最大的轴压力和轴拉力作为附着杆200计算选型的控制内力。
b、外伸桁架300的选材：在根据附着杆的受力分析来分别计算第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆的受力情况，进而来选择桁杆；
再参考图3和图4，再计算外伸桁杆300内力：在附着杆传递而来的力F确定的情况下，各杆件的受力可以由静力计算方式计算得出。第一桁杆的受力：Fa=Fsinα/cosβ，而第二桁杆受力，Fc=Fcosα+Fasinβ。其中：F、Fa、Fc等为图3相应杆件轴向力，α、β为相应杆件间夹角。
c、安装附着杆；
d、安装外伸桁架：外伸桁架300与建筑墙体连接包括三个点，分别是第一桁杆301、第二桁杆302、第三桁杆303与建筑墙体400的连接，第一桁杆301与第三桁杆303与建筑墙体400的连接，根据工程施工便利，可采用预埋钢板或穿墙螺杆的方式，与相连的建筑物必须是具有一定承载力的主梁或剪力墙。
预埋钢板规格300x200x20，后焊6根φ16钢筋与主体结构钢筋钩住，并浇筑于混凝土中。穿墙螺栓可采用9.8M30高强度摩擦型螺栓，两边外加规格300x200x20钢板进行夹持固定，每处可采用4个螺栓。
第二桁杆302为外伸杆件，其与建筑墙体400的连接采用螺栓方式，根据受力，可以穿过楼板连接，也可与剪力墙直接连接，螺栓规格与第一桁杆301、第三桁杆303相同。
e、完成。
上述中，在完成桁杆的安装后，在根据其结构要求，在第一桁杆301与建筑墙体400之间再安装一侧向支撑桁杆304。
实际应用中，为更安全地应用该体系，可在第一桁杆301间增加侧向支撑桁杆304，以防杆件受压失稳，见图5，增加的侧向支撑桁杆304只作减少各杆平面外失稳的支撑作用。侧向支撑桁杆304截面选择可采用单根14槽钢，侧向支撑桁杆304验算满足规范中长细比要求即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本实施例为限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
其中参考文献有：
《建筑结构荷载规范》（GB50009－2012）；
《塔式起重机设计规范》（GB/T13572-92）；
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）；
《钢结构设计规程》（GB50017－2003）；
《塔式起重机安装与拆卸规则》（GB/T26471-2011）；
《建筑施工塔式起重机安装、使用和拆卸安全技术规程》（JGJ196-2010）。

Claims (8)

1.一种塔吊的单边外伸桁机构，包括设置有起重臂的塔吊架和若干根使塔吊架固定在建筑墙体上的附着杆，其特征在于，所述的附着杆包括与建筑墙体连接的墙体附着杆和悬挂在建筑墙体外的悬挂附着杆，所述的悬挂附着杆上设置有外伸桁架，悬挂附着杆一端支撑于外伸桁架上，且所述的外伸桁架与建筑墙体固定连接。 
2.根据权利要求1所述塔吊的单边外伸桁机构，其特征在于，所述的外伸桁架包括分别与建筑墙体连接的第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆，所述的第二桁杆由建筑墙体水平伸出，第一桁杆和第二桁杆分别与被支撑的悬挂附着杆共面，且所述的第一桁杆和悬挂附着杆位于第二桁杆两侧，所述的第三桁杆支撑于第二桁杆的下部。 
3.根据权利要求2所述塔吊的单边外伸桁机构，其特征在于，所述的第一桁杆和建筑墙体之间设置侧向支撑桁杆。 
4.根据权利要求2或3所述塔吊的单边外伸桁机构，其特征在于，所述的附着杆由型钢或由型钢和缀板拼接组成。 
5.根据权利要求4所述塔吊的单边外伸桁机构，其特征在于，所述的第一桁杆和第二桁杆之间、附着杆和塔吊架之间分别通过耳板、销轴固定或则直接焊接固定连接。 
6.一种适用上述塔吊的单边外伸桁机构的塔吊外伸桁架固定的施工方法，其特征在于，塔吊架通过附着杆辅助外伸桁架进行固定。 
7.根据权利要求6所述塔吊外伸桁架固定的施工方法，其特征在于，其固定施工方法如下： 
a、附着杆的选材：根据图纸和设计要求来计算附着杆的受力情 况，进而来选择附着杆； 
b、桁杆的选材：在根据附着杆的受力分析来分别计算第一桁杆、第二桁杆和第三桁杆的受力情况，进而来选择桁杆； 
c、安装外伸桁架：外伸桁架与建筑墙体连接包括三个点，分别是第一桁杆、第二桁杆、第三桁杆与建筑墙体的连接。第一桁杆与第三桁杆与建筑墙体的连接，采用预埋钢板或穿墙螺杆的方式，预埋钢板上焊接耳板，桁杆通过销轴于耳板连接于预埋钢板上，预埋钢板相连的建筑物必须是具有一定承载力的主梁或剪力墙，第二桁杆为外伸杆件，其与建筑墙体的连接采用螺栓方式，根据受力，可以穿过楼板连接，也可与剪力墙直接连接； 
d、安装附着杆； 
e、完成。 
8.根据权利要求7所述的塔吊外伸桁架固定的施工方法，其特征在于，在完成桁杆的安装后，在根据其结构要求，在第一桁杆与建筑墙体之间再安装一侧向支撑桁杆。 
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