1、 土木工程专业生产实习小专题学号： 100757 姓名： 张文静 指导老师： 熊杭青 接受单位：福来国际（上海）有限公司时间： 2013 年 7 月 8 日至 8 月 02 日 塔吊位置的确定及塔吊设计随着现代建筑不断地向高处发展，塔吊在现代施工技术中已经成为不可缺少的一部分了。目前建筑市场的塔吊主要由机械租赁公司拥有并管理，而施工现场对于塔吊的选型和塔吊的定位确定则是由土建施工单位负责完成的，这种介于土建施工和机械管理范畴之间的大型施工机械，使得土建人员在对其进行施工布置和基础设计时往往感到比较棘手，如果缺乏对塔吊的精心布置和详细的基础设计很可能会影响工程的正常施工、造成塔吊使用过程的倾斜、
2、倒坍等安全隐患或是塔吊拆除困难。塔吊的布置和设计是一门很重要的学问，掌握好安装的时间、位置可以大大的为施工带来方便。1.塔吊的布置在我们实习的虹桥镇 95 号地块商品住宅项目一共安装了六台塔吊，其位置布置如下图所示陆老师告诉我们塔吊位置的确定不是施工设计人员拍脑门就想出来的，需要经过缜密的思考要考虑的方面也有很多。 （1）考虑塔吊臂能够覆盖整个工程的全部范围。这是重中之重，塔机是为工程服务的，只有满足覆盖要求才能提高施工效率。一般我们是这样做的，在进场后先对施工现场做全面详细的测量，绘出现场实际情况图，包括拟建工程、周围建筑（包括高度） 、高压电网请况、其他构筑物等，然后将数据输入电脑，利用
3、AutoCAD 技术绘制现场图，最后就是绘制塔机模型，输入覆盖圆，直观的观察覆盖情况，需注意保证所有的塔吊可 360 度旋转。 （2 ）考虑施工加工场地和材料堆放地。应本着就近原则布置加工和堆放场地。 （3）考虑施工现场道路的情况。施工现场道路决定着材料的运送，决定着施工的平面布局，同时也影响着塔机的布置。 （4）考虑塔机的附墙设施。塔吊的附墙位置一般可以考虑放到柱、梁、剪力墙部位，有时也放到楼地面。为方便塔机的附着，塔机离高层建筑物距离尽量在 3 至 6 米之间，如万不得已，距离超过 6 米，则其附着杆要专门设计。我们工地四号楼塔吊的安装就是考虑到了附墙的问题，所以将其建在四号楼边上。（5
4、）考虑塔吊的后期拆除问题，建筑物完成后场地发生了变化，到时候还有没有汽车吊的停放地，能不能把 50 多米的前臂或是 15 米的后臂放下来；其他设施或临边建筑是不是影响拆除等。经过仔细的思考、细致的研究陆老师才确定了这样的塔吊安装模式。2.塔吊稳定性验算塔吊在工作中主要承受的荷载及作用产生的响应主要是弯矩，而且弯矩的方向也是不断地变化着，结构基本承受的是应力比为 0-1 的疲劳荷载作用。所以塔吊的稳定性验算十分的重要，其中倾覆力矩的计算为主要内容。塔吊的倾覆力矩主要来自于两个方面，一是塔吊自身各构件的自重：平衡块重，起升机构重，小车机构重，平衡臂重，起重臂重，塔顶自重，吊物重，驾驶室自重，其余的
5、各标准节、操作台、上下支座回转系统爬升架、底座等构件自重不产生偏心弯矩。这些构件的自重在塔吊说明书中都可以找到明确的数值，对于其偏心距离就是要看实际塔吊的安装位置及其安装方式方法，自重乘上偏心距就是我们要计算的倾覆弯矩。但是需要注意的是塔吊的工作状态，重物所产生的倾覆弯矩一部分刚好抵消掉配重所产生的，相比较而言非工作状态塔吊更加不安全，所以验算状态一般取为非工作状态。另一个方面就是风荷载，我们知道在高耸建筑中非常主导的一个荷载就是风荷载，我们结构力学的老师曾给我们介绍过一点关于东方明珠的受风的问题，东方明珠取得寓意是：大珠小珠落玉盘，其实这种结构就像糖葫芦串，最高处塔尖在风荷载的作用下最大位移
6、能达到一米多，所以对于高耸结构风荷载是重中之重，它不像地震作用带有随机性，风荷载总是存在的，而且发生的几率也比地震大。按规范规定，塔吊最大自由高度为 40 米，超过后必须设置塔吊附墙，设置附墙杆后水平荷载我们认为是通过附墙件直接传给结构，不再进行考虑。我们讨论的风荷载的情况是小型塔吊，我们工地小别墅都是采用这种自由式塔吊。计算风引起的倾覆弯矩需要按照地形类别查风压高度变化系数，计算风振系数，风荷载体形系数，还有当地的基本风压，然后按照风荷载计算公式计算风压沿高度的数值，最后按照受风面积计算出风荷载作用下的倾覆弯矩，考虑到塔身上有操作台、爬升架等构件，受风面积乘 1.05 的增大系数。综合考虑两
7、方面的倾覆弯矩，选择最不利的情况进行稳定性计算，在此前提下还要注意考虑到疲劳的问题，适当的降低允许应力或是增大安全系数，保证塔吊构件不会发生较高应力下的疲劳问题，这其实涉及到结构设计中的一对较大的矛盾，降低允许应力，增大安全系数可以让构件处于较安全的低应力工作状态，但是会浪费材料，在经济性和安全性方面综合考虑做出最优选择是对一个结构工程师的最大的考验。做好塔吊稳定性的分析和计算只是保证塔吊安全的最基本的一步，在工程施工中，塔吊事故产生的原因多种多样：塔吊起吊超重，这就要求严格抓好施工现场的安全文明施工；塔吊附墙部分失控，这就涉及细节决定成败的哲学定理，有时候往往忽略掉了预埋件和连接的强度和稳定
8、性验算导致翻塔事故，这就告诉我们必须做好每一步，记得致青春里的陈孝正那句话，我的人生容不下一厘米的误差，我们做结构的人必须有着严谨的心态，不可忽略细节，万万不可大意失荆州；还有就是平时的检修维护，这些也都是现场施工必须抓好的。3.塔吊基础的设计塔吊事故的发生的原因好多是因为塔吊基础的选择不当。塔吊基础的正确选择不仅能节约工程成本，还能避免无形的安全隐患带来的损失。塔吊基础可以分为固定式塔基和可移动塔基，固定式塔基常见的三种形式是：在天然基础上设浅基础；桩基础（包括部分基础借助于工程支护桩、连续墙等结构体系）塔吊支承在工程结构上。可移动塔基主要可以分为赵氏塔基，钢构加混凝土配重塔基和钢十字梁装配
9、式塔基等。在一般的建筑工程中塔式起重机总是在基坑挖土结束后，设置在基坑底部或者设置在基坑的周围以方便土方开挖。但是我们所在的工地是全面积开挖，不可能在基坑的周围设置塔式起重机，设在基坑的内部可以将对环境的影响减到最低，而且塔吊的工作覆盖面也大大的增加，但是如果是在基坑的挖土过程结束后再将塔式起重机设在基坑内部，这样的方案造成挖土的工程中没有塔式起重机工作，降低了挖土效率。所以我们工地采用的是高桩承台塔吊基础这种新的塔吊形式。它一般是采用桩基础，在土方开挖的同时进行塔吊基础施工，采用混凝土承台方式作为塔吊基础，通过混凝土承台把上部的荷载传递给混凝土承台下面的格构柱上，再通过格构柱将荷载传递到桩基
10、础上。桩基础一般都采用混凝土灌注桩，内插钢筋格构柱，最终的格构柱一般也会露出基坑底面。下图为计算模型图和实物图。这种塔基的好处在于可以布置在深基坑的中间位置，布置方式灵活，很好的解决了塔式起重机的安放问题；这种塔吊基础有效地提高了塔式起重机的覆盖范围，从而极大地提高了整体的工作效率，节省了工期；这种塔吊形式减少了塔式起重机的基础埋深度，塔吊基础在施工的时候一般也不需要降水处理，不需要进行边坡的处理，运行可靠安全；塔式起重机的安装可以在大面积土方开挖前完成，在地下室的顶板施工时就可以使用；塔式起重机的基础灌注桩可以与前期的工程桩同时进行，这样就不会占用整体的工期进度安排；这种高桩承台塔吊基础形式
11、克服了不良地质的影响，可以在一些软土、填土层较厚和地下承压水位较高的不利地质条件下进行塔式起重机的安装与布置；在塔式起重机拆除后，可以将地下室底板面以上的整个基础格构柱部分割断拔出，这样就可以减少大量的标准节切割从而减少浪费，降低了施工的成本。这种塔吊基础设置方式在设计时需要注意以下几个方面的问题：钢格构柱在钻孔灌注桩浇筑时就应该放入并调整好位置，要求保证钢格构柱插入钻孔灌注桩一定深度以满足竖向力对钻孔灌注桩的冲切验算。钻孔灌注桩的承载力、沉降和沉降差用规范规定的方法进行计算。基坑开挖过程中钢构造柱会逐渐显露出来，所以要对四根钢格构柱进行单肢柱和整体稳定验算；施工中要及时在四根立柱之间加系杆以确保稳定性和提高整体刚度。塔吊基础承台的设计还需要进行钢格构柱对承台向上和向下的冲切验算。根据工程实际确定塔吊的位置以及选择合适的塔吊基础形式，争取为施工带来极大的方便。当然这得建立在对施工有一定的了解和掌握的基础上，所以必须学习各种知识，对工程有整体的把握，权衡利弊才能做出最佳的选择。
