建筑工程塔机附着结构加固设计分析

建筑工程塔机附着结构加固设计分析

胡尔彪 吴龙云 谢慧

浙江省建设工程机械集团有限公司 浙江省杭州市 310014

摘要：当前，我国建筑行业发展十分迅速，各项科学技术也不断的完善，建筑工程作业内容十分复杂，应用设备也种类繁多，其中，建塔机附着通常是由塔机的独立状态开始逐渐地由1道、2道、3道及3道以上的多道附着方式组成的，其中每一种附着结构方式都属于超静定结构，计算比较麻烦。特别是3道以上的结构方式属于多次超静定结构，很难用“手工”计算的方式计算出每道附着的附着力，一般需要借助一些大型的计算机软件来完成，如MATLAB等。这对于一般的塔机制造单位和使用单位来说都比较困难，特别是塔机的使用单位。本文主要对建筑工程塔机附着结构加固设计进行分析，详情如下。

关键词：建筑工程;塔机;附着结构;加固设计

引言

塔机在专业性工厂进行生产时，其附着结构件在专业工装的控制下，随着塔机批量的提升，塔机的质量要求也越来越高。以塔机起重臂为例，在制作时虽然一套起重臂由各个臂节工装保证，但是起重臂焊接后的变形不可避免，在结构件出厂前，将每个关键部位的尺寸能顺利地连接到一起，是塔机产品发往用户并满足用户需求的关键控制项目。为此，设计塔机附着结构器具的问题就显得非常重要。

1建筑工程塔机附着结构加固设计存在问题分析

某高层建筑工程中，塔机可在360°范围内自由旋转，当处于吊挂工作状态时，会存在对应的最不利工况。根据计算分析：当塔机吊臂与外挂架主梁夹角为315°时，外挂架附墙节点支座的受力最大，因而为最不利工况。在最不利工况下再对附着结构（400mm厚核心筒剪力墙）的受力和变形进行分析，结果显示：墙体的最大主应力达到3.057MPa，最大应变达到0.03164。而400mm厚核心筒剪力墙与预埋件的名义最大拉应力为3.016MPa，混凝土的名义峰值应变为0.0179。因此可以判断，在最不利工况情况下，400mm厚核心筒剪力墙作为外挂动臂塔机的附着结构存在安全隐患。为了确保施工安全，需要对其进行合理加固。

2建筑工程塔机附着结构加固设计

2.1塔机云监管平台系统的应用

起重机远程服务系统对于传统产业来说是一种增值服务，目前传统产业已发展到了瓶颈期。作为起重机厂家，要更加关注如何为用户提供更好的服务和技术支持，这有利于用户设备的长期安全运行。同时也可以为今后产品的升级改造，甚至新产品的开发提供实际的技术经验和数据支持。利用5G物联网技术，将客户端、数据服务器及Web服务器布置在阿里云主机上，去除了硬件购置成本和日常维护费用，对于中小起重机厂家具有很强的实际应用价值。搭建基于云平台的塔机大数据中心，对采集的数据通过物联网传输到云平台，通过分步计算、对得到的数据进行大数据处理，利用大数据处理技术将各类数据进行快速整合，可实现海量数据的加速处理和实时分析。为了满足网络开放互联、信息共享和随处可见的要求，塔机云监控系统选用B/S（浏览器／服务器）模式。在B/S模式中，用户客服端不需要其他软件和配置，直接在浏览器上通过URL就能远程访问监测系统，并能实现同服务器的应答交互；B/S网络模式将整个系统的静态文件与业务程序置于Web服务器层，因此，只需配备一台能满足系统安全且稳定运行的服务器，浏览器层用户只需要拥有一台可联网PC机或移动的设备即可实现功能。

2.2整体式标准节塔机套架保护性连接措施的应用

在塔机整个施工过程中，顶升加节时最容易出现安全事故。而部分小型整体式标准节塔机由于生产时相关标准未完善，并未设置套架防脱装置，进一步增加了套架坠落的可能性。如果使用一种不改变塔机原结构就能提高塔机顶升安全的措施将很好的解决此种情况。整体式标准节塔机进行安拆过程中，在进行套架与回转下支座连接安装就位或拆除分离作业前，套架与回转下支座之间必须采用可靠的保护性连接措施。顶升套架与回转下支座之间须采用对角安装承载力不小于2t的葫芦及钢丝绳进行有效的连接固定，并将连接固定相关影像资料报监督机构。整体式标准节塔机套架保护性连接措施的应用可以在增加有限成本的条件下极大提高顶升作业安全性。

2.3正确选型

首先，要明确职责，确定塔机选型的责任方。建议由施工单位作为责任主体较为合理，因为施工单位最清楚建筑物的施工工艺及流程，包括塔机起吊物品的重量、体积，起吊的起点、终点和高度，塔机基础与建筑物基坑、周边道路相对位置等选型关键参数。因此，由施工单位负责，塔机提供方配合才能做到正确选型；其次，应建立相关制度，建议施工单位在编制施工方案时增加一份“塔机选型方案”，经审核批准后实施，并由监理及上级部门监督，以此控制塔机超载的源头。其次是对选型时间节点控制，施工方应当在编制主体建筑和地下室施工方案的同时编制塔机选型和基础方案，并且在塔机基础开始施工前完成该两个方案的审核及必要的专家论证程序。否则，一旦后期发现问题整改的代价非常巨大，甚至可能无法整改。

2.4基于价值工程的方案评价

用于建设项目方案比选的方法较多，如多指标综合评分法、价值工程法等，其中价值工程法最为常用，其基本原理为：通过计算某种产品所具有的功能与获得该产品所要花费的代价的比值来确定最终方案，计算公式如下：V=F/C（1）式中V表示价值系数；F表示功能系数；C表示成本系数。当计算得到的V=1时，表明研究产品或者对象无需改进，当V＜1时，表明研究产品或者对象实现成本偏高；当V＞1时，表明研究产品或者对象存在功能过剩的现象。根据价值工程理论，分别计算两种加固方案的功能系数、成本系数和价值系数情况见表1。

从表1可以看到：采用局部钢筋加密加固法时，价值系数为0.48；而采用粘贴碳纤维加固法时，价值系数为2。从价值工程理论讲，局部钢筋加密加固法属于成本偏高，而粘贴碳纤维加固法属于功能过剩。但是从实际工程应用情况来看，粘贴碳纤维加固法加固效果更好，同时加固成本更低。

2.5基于密度聚类的塔机结构状态诊断方法

如何保障塔机附着设备安全施工已经成为目前迫切需要解决的问题。密度聚类是一种基于密度的聚类算法，这类密度聚类算法一般假定样本的类别可以通过样本分布的紧密程度决定。同一类别的样本，它们之间紧密相连，在该类别任意样本周围不远处一定有同类别的样本存在。密度聚类可以对任意形状的稠密数据集进行聚类，它根据数据的内在联系，对数据自动分类。

2.6互锁功能设置方案

在塔机的三大机构电控系统和顶升电控系统设计时，将顶升机构的电源与塔机三大机构供电的电源设置互锁切换，在联动台上设置“顶升电源/正常电源”切换开关。除此之外，由于平臂式塔机顶升找平需要操作三大机构中的起升机构和变幅，为确保安全，在电控系统设计时，还需要将起升、变幅两机构与旋转机构再设置一个互锁，在联动台上增设“顶升工况/旋转正常”转换开关。

结语

通过对塔机附着结构设计研究，从检具的材质、关联尺寸的确定、一具多检等问题的思考，得到一款科学、合理的塔机附着结构，不断提高塔机检测效率，为今后塔机检测工作提供一种新的检测方法，为专业性塔机厂家提供塔机快速检测开辟出一种新的途径。

参考文献

[1]北京起重运输机械设计研究院，中船第九设计研究院工程有限公司，国家起重运输机械质量监督检验中心，等．GB／T28264－2017起重机械安全监控管理系统［S］．北京：中国质检出版社，2017：1－11．

[2]米成宏.基于creo和ANSYS的动臂塔机内爬外挂结构分析研究[J].建设机械技术与管理,2020,33(03):88-90.