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建筑塔吊附墙顶升加节方案

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2020年4月19日
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塔吊安装附墙（顶升）施工专项方案

一：工程概况：
畔山怡园商品房三期工程总建筑面积72632.58㎡（其中S4＃楼，一层框架结构，建筑面积2129.06m2; 5＃楼18层剪力墙结构，建筑面积10216.66m2；6＃楼18层剪力墙结构，建筑面积10557.59m2；8＃、9＃楼均为30层剪力墙结构，建筑面积均为11199.73m2；10＃楼18层剪力墙结构，建筑面积10176.97m2；21＃楼两层框架结构，建筑面积1503.53m2；地下室框架结构，建筑面积15649.31m2）。
因各楼负责垂直运输的塔吊的使用高度超过了自由高度，必须进行附墙顶升。为了顺利顶升附着塔吊，保证设备及人身安全，特制定本附着顶升方案。
二：编制依据：
——QTZ80塔吊使用说明书
—— 塔吊安全技术操作规程
—— 施工现场平面布置
—— 塔式起重机的安装位置及平面布置
三：塔吊附着位置确定
（1）附着组成：
8、9#楼建筑最大高度为95.10米，5、6、10#楼建筑最大高度为58.80m根据使用说明书，设四道附墙，附墙的连接基座预埋在楼层底板梁上。附着装置由四套框粱、四套内支撑和三根拉杆组成，四套框梁由24套M20高强度（8.8级）螺栓螺母、垫圈紧固成附着框架（预紧力距为370N.m）。附着框架上的两个顶点处有三根附着撑杆与之交接，三根撑杆的端部有连接座与建筑物附着处的连接基座铰接。三根拉杆应保持在同一水平上，经过调节螺栓能够推动内撑杆顶紧塔身的四根主弦。附墙预埋件采用30mm×300mm的高强度螺栓穿孔预埋,。（见图一）
图一：附着框示意图
（2） 布置位置及载荷情况：
图表1及2给出了塔机的所示的附着撑杆布置形式和位置条件下建筑物附着点（即连接基座固定处）的载荷值。根据此载荷值的大小、参照图2附着点在建筑物结构上的具体位置,结合附着装置的附着点处与建筑物局部的承载能力等因素，确定连接基座与建筑物的连接固定方式和局部混泥土钢筋结构处理方式。

图二：附着的工况、力矩
（3）附着位置确定：
第一道附着在标高为20.97米的第7层梁上；
第二道附着在标高为41.97米的14层梁上；
第三道附着在标高为62.97米的23层梁上；
第四道附着在标高为86.97米的28层梁上。
四、安装拉杆及技术要求：
1）先将附着框架套在塔身上，并经过四根内撑杆将塔身的四根主弦杆顶紧；经过销轴将附着撑杆的一端与附着框架连接，另一端与固定在建筑物上的连接基座连接。
2）每道附着架的三根附着撑杆应尽量处于同一水平上。但在安装附着框架和内撑杆时，如若与标准节的某些部位干涉，可适当升高或降低内撑杆的安装高度；
3）安装时应当用经纬仪检查塔身轴线的垂直度，悬出段以上其偏差不得大于塔身全高的3/1000，悬出段以下其偏差不得大于塔身全高的1/1000，允许用调节附着撑杆的长度来达到；
4）附着撑杆与附着框架，连接基座，以及附墙框架与塔身、内撑杆的连接必须可靠。内撑杆应可靠的将塔身主弦杆顶紧，各连接螺栓应紧固调整好后，开口销必须按规定充分张开，运行后应经常检查有否松动并及时进行调整。
五、顶升加节步骤
1）顶升前的准备：
a.按液压泵站要求给其油箱加油；
b.清理各个标准节，在塔身节连接套内涂上黄油，将待顶升加高用的标准节在顶升位置时的起重臂下排成一排，这样能使塔机在整个顶升加节过程中不用回转机构，能使在整个顶升过程中所用的时间最短；
c.放松电缆线的长度略大于总的顶升高度，并紧固好电缆；
d.将起重臂旋转至爬升架前方，平衡臂处于爬升架的后方（顶升油缸正好位于平衡臂下）；
e.在引进平台上准备好引进轮及标准节。
2）、顶升前塔机配平：
a.塔机配平前，必须先将载重小车运行到图3所示的配平参考位置，并吊起标准节或其它重物（表中载重小车的位置是个近似值，顶升时还必须根据实际情况的需要调整）。然后拆除下支座四个支腿与标准节的连接螺栓；
b.将液压顶升系统操作杆推向顶升方向，使爬升架顶升至下支座支腿刚刚脱离塔身的主弦杆的位置；

图四：顶升配平示意图
c.经过检查下支座支腿与塔身标准节主弦杆是否在同一垂直线上，并观察爬升架8个导轮与塔身主弦杆间隙是否基本相同来检查塔机是否平衡脸。略微调整小车的配平位置直至平衡。使得塔机上部重心落在顶升油缸梁上；
d.记录小车的位置。但要注意该位置随着起重臂的长度不同而改变；
e.操作液压系统使爬升架下降，连接好下支座和塔身节间的连接螺栓。
3）顶升作业：
a.将一节标准节吊至顶升爬升架引进横梁的正上方，在标准节下端安装上四只引进轮，缓慢落下吊钩，使装在标准节上的引进轮比较合适的落在引进横梁上，然后摘下吊钩；
b.再吊一节标准节，将载重小车开至顶升平衡位置。
c.使用回转机构上的回转制动，将塔机上部机构处于制动状态；
d.卸下塔身顶部与下支座连接的8个螺栓。
e.开动液压顶升系统，使油缸活塞杆伸出，将顶升横梁两端的销轴放入距顶升横梁最近的塔身节踏步的圆弧槽内并顶紧？（要设专人负责观察）确认无误后继续顶升，将爬升架及其它以上部分顶起10-50mm时停止，检查顶升横梁等爬升架传动部件是否有异响、变形、油缸活塞杆是否自动回缩等异常现象，确认正确后，继续顶升；顶起略超过半个塔身节高度并使爬升架上的活动爬爪滑过一对踏步并自动复位后，停止顶升，并回收油缸，使活动爬爪搁在顶升横梁所顶踏步的上一对踏步上。确认两个活动爬爪全部准确的压在踏步顶端并承受住爬升架及其它上部分的重量，且无局部变形、异常情况后，将油缸活塞全部缩回，提起顶升横梁，重新使顶升横梁顶在爬爪所搁的踏步的圆弧槽内，在次伸出油缸，将塔机上部结构，再顶起略超过半个塔身节高度，此时塔身上方恰好有能装入一个标准节的空间，将爬升架引进平台上的标准节拉进至塔身正上方，稍微缩回油缸，将新引进的标准节落在塔身顶部并对正，卸下引进轮，用8颗M30的高强度螺栓将上下标准节连接牢靠（预紧力矩1400N.m）。
f.再次缩回油缸，将下支座落在新的塔身顶部上，并对正，用8件高强度螺栓将下支座与塔身连接牢靠，完成一节标准节的加节后可按照以上步骤重复操作，即可完成所要顶升的标准节。

图五：顶升过程示意图
六、顶升过程的注意事项：
1）、塔机最高风速大于3~4級时，不得顶升作业。
2）、顶升过程中必须保证起重臂与引入标准节的方向一致，并利用回转制动将起升臂制动住，载重小车停在顶升配平位置。
3）、若要连续加高几节标准节，则每加完一节后，用塔机自身吊下一节标准节前，塔身各主弦杆和下支座必须有8个高强度螺栓连接，唯有在这种情况下允许每根螺栓只上一个螺母。
4）、所加标准节上的踏步，必须与已有的标准节对正。
5）、在下支座与塔身没有用M30螺栓连接好之前，严禁起重臂回转、载重小车变幅和吊装作业。
6）、在顶升过程中，若油压系统出现异常时，应立即停止顶升，回缩油缸，将下支座落在塔身顶部，并用8件M30高强度螺栓将下支座与塔身连接牢靠后，再排除液压系统的故障。
7）顶升加节到所需高度（不超过相关标准）后，应旋转起重臂至不同的角度，检查塔身各个连接处、基础支脚和附着拉杆各个部件的紧固情况。
七、附着式塔式起重机附墙之间的距离及悬出段相关参数
1、 第一道附着：
附着架以下的塔身高度h1（固定式含基础节高度）18（m）=h1=31m即第一道附着架以下的塔身节数n1为：6.4=n1=11.1。附着架以上塔身悬高h0:h0=35(m),即附着架以上塔身节数:n0=12.5。
2、 第二道或第二道以上附着：
（1）、两道附着架之间的距离h2：15（m）=h2=26（m），即两道附着架之间的塔身节数n2为：5.4=n2=9.3
(2)附着架以上塔身的高度h0：工作高度h=100m时，与图五中的一致，工作高度h＞100m时，需少加一节：即附着架以上塔身节数：n0=11.5。

图六：塔机参数图
八、组织机构（人员及职责）：
企业公司主管经理
塔吊拆装队
材料设备部
安全人员
塔吊安装操作人员
设备人员
电 工

图七：组织机构图
安装队长：涂传锋，负责塔吊安装指挥；
安装技术负责人：崔恒林，负责塔吊安装技术指导；
安全监督负责人：段军，负责塔吊安全监督；
关键部位操作人员分工：
机上指挥：
袁华圣 负责机上安装指挥
顶升油泵司机：
袁华圣 负责塔吊在顶升时，正确操作油泵
塔吊司机 负责顶升过程中，塔吊的操作
总包单位项目部负责人：涂传锋负责施工现场协调等
总包单位项目部安全员：段军负责拆卸现场警戒、标识，防止非作业人员进入作业区域；
九：塔吊附着计算
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固
（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。
附着式塔机的塔身能够视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: WK=WOхµZхµsхβz
其中 WO——基本风压（Kn/m2），安装《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：WO=0.75kN/m2；
µZ——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：µZ=1.170；
µs————风荷载体型系数：µs=0.065；
βz ——-高度Z处的风振系数，βz =0.70
风荷载的水平作用力
NW =WKχBχKS
其中 WK—— 风荷载水平压力，WK=0.04kN/m2
B —— 塔吊作用宽度，B=0.00m
Ks——迎风面积折减系数，Ks=0.20
经计算得到风荷载的水平作用力 q=0.00kN/m
风荷载实际取值 q=0.03kN/m
塔吊的最大倾覆力矩 M=2358kN.m
风荷载取值 q=0.10kN/m
塔吊的最大倾覆力矩 M=1335kN.m

计算结果: Nw=75.351kN
(二)：附着杆内力计算
计算简图:

计算单元的平衡方程为:

其中:

本项目塔吊计算参数为：
C=1.60米,b1=8.50米,a2=9.10米
(三)： 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。
将上面的方程组求解，其中 从0-360循环， 分别取正负两种情况，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力：
杆1的最大轴向压力为：259.23 kN
杆2的最大轴向压力为：204.32 kN
杆3的最大轴向压力为：132.65 kN
杆1的最大轴向拉力为：259.23 kN
杆2的最大轴向拉力为：204.32 kN
杆3的最大轴向拉力为：132.65 kN
（四）：第二种工况的计算
塔机非工作状态，风向顺着起重臂，不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解，其中 =45,135,225,315， Mw=0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为：62.33 kN
杆2的最大轴向压力为：18.29 kN
杆3的最大轴向压力为：76.94 kN
杆1的最大轴向拉力为：62.33 kN
杆2的最大轴向拉力为：18.29 kN
杆3的最大轴向拉力为：76.94 kN
（五）： 附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
=N/An≤f
其中 N──为杆件的最大轴向拉力,取N=259.23kN；
──为杆件的受拉应力；
An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是[16b槽钢,查表可知 An=2515.00mm2；
经计算，杆件的最大受拉应力 =259.23×1000/2515.00=103.07N/mm2。
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求!
2．杆件轴心受压强度验算
验算公式:
=N/An≤f
其中 ──为杆件的受压应力；
N──为杆件的轴向压力,杆1:取N=62.33kN；杆2:取N=18.29kN；杆3:取N=76.94kN；
An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是[16b槽钢,查表可知 An=2515.00mm2；
──为杆件的受压稳定系数,是根据 查表计算得,
杆1:取 =0.773,杆2:取=0.668 ,杆3:取 =0.773；
──杆件长细比,杆1:取 =66.351,杆2:取=83.045,杆3:取=66.351。
经计算，杆件的最大受压应力 =39.56N/mm2。

最大压应力不大于拉杆的允许压应力2165N/mm2,满足要求!

（六）：焊缝强度计算
附着杆如果采用焊接方式加长，对接焊缝强度计算公式如下:

其中 N为附着杆的最大拉力或压力，N=259.230kN；
lw为附着杆的周长，取563.00mm；
t为焊缝厚度，t=8.50mm；
ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取 185 N/mm2；
经过焊缝强度 = 259230.00/(563.00×8.50) = 54.17N/mm2。
对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!
（七）：预埋件计算
依据《混凝土结构设计规范》GB 50010- 第10.9条。
1．杆件轴心受拉时，预埋件验算
验算公式:

式中 As──预埋件锚钢的总截面面积：As=3.14×222×3×2/4=2281mm2
N──为杆件的最大轴向拉力,取N=259230.00N
αb──锚板的弯曲变折减系数，由于采取防止锚板弯曲变形的措施，因此取 αb=1.0
经计算: As=259230.00/(0.8×1.00×300.00)=1080.13mm2≤2281.09mm2 满足要求!
2．杆件轴心受压时，预埋件验算
验算公式:

式中 N ──为杆件的最大轴向压力,取N=76943.23N
z──沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离
αr──锚筋层数的影响系数，双层取1.0,三层取0.9，四层取0.85
经计算: As=76943.23/(1.00×0.90×300.00)=284.97mm2≤2281.09mm2 满足要求!
（八）：附着支座连接的计算
附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定：
1． 预埋螺栓必须用Q235钢制作；
2． 附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20；
3． 预埋螺栓的直径大于24mm；
4． 预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：

其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；N为附着杆的轴向力。
5． 预埋螺栓数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋螺栓埋入长度不少于15d；螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。
（九）：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，能够经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。
十、结束语
本施工组织设计是依据该塔机生产厂家QTZ80塔式起重机“使用说明书”等技术文件及国家有关安全技术标准规程编制的，为了确保塔机附着、顶升过程中施工安全与质量，在全施工过程中应认真参照本方案执行，本方案未列内容或与国家相关规定相矛盾时，应遵循参照国家有关技术标准、安全技术标准执行。