高层建筑施工塔吊设计及其对主结构的影响

高层建筑施工塔吊设计及其对主结构的影响

袁士博

亚泰重工股份有限公司河北邢台055150

摘要：在现代建筑施工领域，塔吊是一种极为基础的设备类型。本文对高层建筑施工塔吊设计及其对主结构的影响进行了探讨，文章从阐述高层建筑施工塔吊设计要点入手，进一步介绍了高层建筑施工中塔吊设计的主要问题，最后对高层建筑施工中塔吊设计对于主体结构的影响展开了分析。

关键词：高层建筑施工；塔吊设计；要点；主体结构；影响

前言

随着社会的发展，建筑行业取得了长足的进步，高层建筑的施工越来越受到社会各界的关注。在对高层建筑进行施工的过程中，塔吊发挥着极为重要的作用，但事实上，许多设计和施工单位未能充分意识到与塔吊相关的工作要点，导致塔吊设计不科学、施工不规范等现象出现，对高层建筑的施工造成不利影响。因此，如何解决该问题，加强塔吊设计工作，值得思考。

1高层建筑施工塔吊设计要点

1.1塔吊基础的设计

结合高层建筑的施工情况看，通常的塔吊类型包括钢筋混凝土大板基础、桩基础加钢筋混凝土承台这两种。如果工程所在地区的地质环境良好，那么塔吊所在位置的地基具有较高的荷载能力，此时施工单位往往会选择钢筋混凝土大板基础的类型模式，而当大板基础极易受周边基坑开挖的干扰而无法完全保证安全距离时，更倾向于选择桩基础模式。与之相反，在高层所在地的地质条件差、土质荷载能力较弱的情况下，由于塔吊荷载比较突出，极易受基坑开挖的干扰、或者塔吊本身会对基坑支护形成比较严重的附加荷载，这是就必须选择桩基础，以此保证塔吊的稳定性和安全性。在塔吊的作业阶段，对塔吊基础形成的水平力和倾覆力矩其方向是不确定的。就理论上看，塔吊基础的平面最好要设计成圆形，但因为这种基础所对应的钢筋配备具有一定的难度，因此这种方法的运用在现实中并不多见，反而以正方形板、十字交叉梁、对称布置的四桩基础等类型为主要选择对象。从塔吊的运动状态看，它具备起吊重物、不吊重物时两种阶段，一般情况下，运作过程中作用在塔吊基础上的竖向荷载最大、倾覆力矩较小。在塔吊被安装第一节附墙杆之后，风荷载的水平力交由其担负，此时的倾覆力矩会随之降低，所以当塔吊停止运作而处于最大自由高度的状态下，所对应的倾覆力矩处于高值期，处于最不利于施工的情况。一般来说，塔吊的生产单位在售出塔吊时，就在说明书中明确交待了作用在塔吊上的最大倾覆力矩，当然不排除部分商家未能完全交待清楚的情况，即使有的商家提出了数值，但理论上的数据和实际操作中的结果有较大的出入，这些都是值得关注的。事实上，水平力和倾覆力矩的大小，是直接由塔身自由高度和风荷载二者所影响、决定的，进一步分析，可知其与高层建筑施工地点的风压、地貌等客观条件息息相关。所以，对倾覆力矩的计算不能离开客观环境贸然操作，需要紧密结合施工现场的情况以及厂商在说明书中的信息介绍。

1.2塔吊支撑架的设计

对于整体的塔吊支撑架的设计,工作人员首先要确保数据信息的准确性，在对箱体进行选择时，需要保证截面的尺寸符合国家的有关标准，并采用基础的性能钢管，尺寸在Φ350*20，这样才能使得整个高层建筑项目具有足够的稳定性。除此之外，在竖向支撑项目元件的选择过程中，则要高度关注有关的性能系数，在正式的安装环节，确保竖向支撑要对塔吊和支架的反力形成支撑。而水平的支撑项目主要就是预防整体支架的不平衡，从本质上要保证在整体结构的稳定性，主要采取的元件尺寸是Q345B，GL1，保证整体元件与相应的外框架形成良性的组装和整合。并且相应的项目管理人员要对基本箱体，以及外框柱的具体界面进行数据的收集和核算，保障整体系统的稳定架构。

1.3塔吊荷载取值的设计

对于塔吊的搭建和管理，前提就是要保证相应的工程监管人员能对塔吊的基本资料进行技术化的分析，生成科学的工程施工报告，从根本上保证相应的塔吊结构能维持正常的工作状态，并且若是产生基本的非工作状态，也要对基础的支撑架反力值进行相应的核对和分析。另外对于基本的恒载值和活载值都能需要进行有效的数据核对和分析。对于恒载值要求具体的数据复合相应设备的自重，并且要根据基本程序自动进行数据的计算和生成。另外，对于活载值的要求更为精细化，要求相应的施工活性荷载要保证在0.8kN/m2-1.1kN/m2，并且对于基础塔吊的方向设计也要保证和支承架反力形成优化的互动以及系数的贴合。

2高层建筑施工中塔吊设计的主要问题

2.1发展不够成熟

联系高层建筑施工塔吊设计行业发展实际看，存在许多不够成熟的现象。比如，在基础设计部分，许多单位会选择钢筋混凝土基础或者桩基（上承台基础）的形式。总体来看，桩基的荷载能力比较强，因此在安全性和稳定性上有比较突出的优势。而就天然地基上钢筋混凝土基础设计的情况看，这种模式的塔吊，很少受到工作人员的关注，在设计施工方案的过程中，不按设计要求随意操作，尤其是在面对软弱的、不均匀地基的情况下，存在许多不科学设计的问题。

2.2塔吊结构设计偏于保守

塔吊的设计过于保守，这在实际工作中是较为常见的现象。究其原因，是因为设计思维的局限性、工作人员本身的能力不足、基础的机械设备和材料使用有误，对塔吊的基础尺寸、配筋等做出了过大的取值，根本无法科学体现塔吊的基础设备优势；还有设计人员甚至直接照搬类似工程的经验，缺乏对现场环境的充分调查和全面了解，对基础尺寸、强度等级及配筋量等的控制有一定的盲目性，虽然这种问题不会形成很严重的安全隐患，但对资源的浪费是十分明显的。

3高层建筑施工中塔吊设计对于主体结构的影响分析

若是想判断塔吊设计对于高层建筑的基本影响，就要保证对于相应的状态进行必要的数据分析，另外对于基本支承架的基础性受力也要情况的优化分析，保证相应计算项目的完整和准确。在实际的项目推进过程中不难发现，由于塔吊形成的是最为基础的稳定作用，因此相应的支承架整体结构选择相应的悬挑结构能有效保证相应结构的稳定，能一定程度上促进整体项目的优化和质量提升。对于具体的工程项目来说，不同的施工基础会使用不同的塔吊设置。若是基础项目的主体结构形成的是塔尖结构，则会产生由于荷载的不对称而形成的扭转现象，对于这类情况要进行最大化水平位移的呈现，并且预应力比也符合相应的标准，才能保证塔吊对主体结构形成优化的促进效果。若是主体结构的基本框架柱截面小于相应的框架梁，则会对基础的应力产生影响，而此时的塔吊结构进行的是最基础化的支承结构，相应的塔吊结构能有效提升整体主体结构的安全性。

结语

综上所述，加强对高层建筑施工塔吊设计及其对主结构的影响的探讨，对于施工的顺利进行具有重要现实意义。相关工作人员需要明确高层建筑施工塔吊设计要点——包括塔吊基础的设计、塔吊支撑架的设计、塔吊荷载取值的设计等；同时把握高层建筑施工中塔吊设计的主要问题，如塔吊设计工作的发展不够成熟、塔吊结构设计偏于保守等；在此基础上，对高层建筑施工中塔吊设计对主体结构的影响展开更为深入的研究。

参考文献

[1]蔡柳鹤,马国良,马洁烽,邢遵胜.高层建筑施工塔吊设计及其对主结构的影响[J].钢结构,2014（08）:43-47.

[2]李毅,杨正军,吕黄兵.建筑施工中大型塔吊支承架的设计及验算[J].钢结构,2013,28（1）：42-45.