钢构塔吊吊装能力的分析和研究

◎ 中建八局钢结构工程公司 解永鑫 段江华

1、提出问题

在施工策划阶段中，定出塔吊位置后，我们不仅要测出主要构件到塔吊的距离，然后结合塔吊的性能曲线判断该构件是否能被吊重，还要根据现场地形条件和环境特点决定构件的倒运、堆场和运输。因此塔吊的位置是灵活变动的，于是问题就来了，开始时我们花了好多时间在图纸里面测量构件到塔吊的距离，现在塔吊位置调整了，前面的工作全部要重做；过两天施工现场规划改变，塔吊的位置再次调整，吊装分析又要重新来过，如此变动三五次，工作就要相应地重做，降低了效率，费时又费力，其他工作进展受影响。

试想一下，当面临上百个乃至成千个构件的时候，若能“一处变，处处变”，同时快速准确地分析每个位置上的起重能力，其带给我们的工作效率是相当可观的。

2、解决思路

施工现场里任何一个位置都是有坐标的，如果确定了所有钢构件的坐标，那么当塔吊位置变化时，只需确定改变后的坐标，即可得到每个构件到塔吊的距离，进而判断该位置的起重能力。所以我们需要解决的问题有：如何根据吊装性能曲线推断任意位置的起重能力；如何快速提取出图纸里面构件的坐标放入excel里面；如何整合统计数据进行吊装分析得到想要的结果。以下内容开始讲述解决办法。

3、解决方法

现以青岛世园会项目主题馆项目介绍函数的使用方法。主题馆用地位于2014青岛世界园艺博览会F2线、B2线、G线之间，地块面积52000平方米，东西长约257米，南北长约230米，场地地形高差较大，南北高差约15米（北高南低），东西高差约17米（西高东低）。主题馆由服务馆（A馆）、展示馆（B馆）、多功能馆（C馆）和竞赛馆（D馆）四部分组成。现场塔吊布置如下：

3.1 根据吊装性能曲线推断任意位置的起重能力

世园会主题馆项目总计使用两台7030的塔吊。图是ZSC7030塔吊的荷重性能曲线，只精确到5m，将曲线中的数据引入excel，如下所示：

吊装荷重曲线

荷重曲线数据写入excel

我们需要根据已有的数据采用线性差值的方法，得到塔吊在任何距离上的起重能力。首先定义数据集，然后写出能够根据距离查询数据源的函数。

3.1.1 定义数据集

选中全部数据，定义为“crane”；选择距离那一列，定义为“dist”，同时在数据集旁边列出20m到70m的表格，如下所示：

定义crane数据集

定义dist数据集

吊装表格（精确到0.5m）

3.1.2 推导吊装函数

以D2为例，在E2单元格写入如下函数：

=TREND(OFFSET(crane,MATCH(D2,dist)-1,1,2,1),OFFSET(crane,MATCH(D2,dist)-1,0,2,1),D2)

拖拽单元格，得到结果如下：

距离m 起重t 20.0 15.33 20.5 15.00 21.0 14.67 21.5 14.33 22.0 14.00 22.5 13.67 23.0 13.33 23.5 13.00 24.0 12.67 24.5 12.33 25.0 12.00 25.5 11.80 26.0 11.60 26.5 11.40 27.0 11.20 27.5 11.00 28.0 10.80 28.5 10.60 29.0 10.40 29.5 10.20 30.0 10.00

距离m 起重t 30.5 9.85 31.0 9.70 31.5 9.55 32.0 9.40 32.5 9.25 33.0 9.10 33.5 8.95 34.0 8.80 34.5 8.65 35.0 8.50 35.5 8.40 36.0 8.30 36.5 8.20 37.0 8.10 37.5 8.00 38.0 7.90 38.5 7.80 39.0 7.70 39.5 7.60 40.0 7.50 40.5 7.42

距离m 起重t 41.0 7.34 41.5 7.26 42.0 7.18 42.5 7.10 43.0 7.02 43.5 6.94 44.0 6.86 44.5 6.78 45.0 6.70 45.5 6.63 46.0 6.56 46.5 6.49 47.0 6.42 47.5 6.35 48.0 6.28 48.5 6.21 49.0 6.14 49.5 6.07 50.0 6.00 50.5 5.94 51.0 5.88

距离m 起重t 51.5 5.82 52.0 5.76 52.5 5.70 53.0 5.64 53.5 5.58 54.0 5.52 54.5 5.46 55.0 5.40 55.5 5.31 56.0 5.22 56.5 5.13 57.0 5.04 57.5 4.95 58.0 4.86 58.5 4.77 59.0 4.68 59.5 4.59 60.0 4.50 60.5 4.45 61.0 4.40 61.5 4.35

距离m 起重t 62.0 4.30 62.5 4.25 63.0 4.20 63.5 4.15 64.0 4.10 64.5 4.05 65.0 4.00 65.5 3.90 66.0 3.80 66.5 3.70 67.0 3.60 67.5 3.50 68.0 3.40 68.5 3.30 69.0 3.20 69.5 3.10 70.0 3.00

Trend()函数中的参数分别为：既定y值列表，既定x值列表，已知x值；得到的结果是在该数列下线性差值的结果；OFFSET()函数得到需求的选区；MATCH()函数通过查询目标可以得到所在的位置。

现在只要给出吊装范围内的任何一个位置到塔吊的距离，就能根据线性差值自动算出该位置的起重能力，读者可以自行检验。

3.2 提取构件坐标信息

3.2.1 建立整体坐标系

所有构件和塔吊必须处在同一个坐标系统里，工作过程中不得改动坐标系。

3.2.2 使用多段线连接各构件

以世园会多功能馆（C馆）为例，我们事先对钢柱编号，然后使用PL多义线命令将所有钢柱按顺序连接在一起，对PL线使用“li”命令，会得到这个pl线中每个节点的坐标信息。

cad中用pl线连接各个构件

cad中使用”li”命令得到坐标信息

3.2.3 推导坐标函数

将得到的结果按构件号复制到excel中，综合套用find()和mid()函数得到相应的x坐标和y坐标。

X坐标通过以下函数提取：

Y坐标通过以下函数提取：

上述函数引用思路是以关键字“X”或“Y”为关键字，得到我们需要的x坐标和y坐标。最后再绝对引用塔吊的坐标使用sqrt()函数求出该构件到塔吊的距离，如此，完善一个单元格的函数内容后，对剩下的钢柱进行拖拽操作即可得到塔吊到钢构件的距离。

3.3 吊装分析

距离通过在cad里面的pl线提取出坐标使用mid()、f i nd()、sqrt()等函数得到；起重能力使用trend()、offset()、match()函数从塔吊荷重性能表中查询；起重差值是起重能力和构件净重的差值，在excel中使用条件格式删选出差值小于0.5的数值标识出吊装不了的构件。

3.3.1 查询塔吊在每个构件的吊装能力

经过上述操作，每根构件相对塔吊的距离得到了，在套入3.1.2的函数，即可得到塔吊在该构件位置的起重能力。

3.3.2 判断吊装能力

通过整理，所有构件的吊装工况如下所示：

现在我们可以迅速地判断每个构件是否能吊动，还可以判断在当前塔吊工况下可吊装百分率。塔吊位置改变了，只需更改以下坐标；塔吊型号换了，只需再输入一遍荷重曲线原始数据；不断地调整塔吊位置和型号，比较得到最优的可吊装百分率。

4、总结

世园会项目在前期策划阶段使用了这种方法确定出了塔吊的最优位置和最优型号，节约了成本，推动了进度。

构件名 净重t 距离m 起重 起重差1C-1 2.78 63 3.18 0.40 1C-2 2.73 58 3.54 0.81 1C-3 5.81 61 3.31 2.50 1C-4 5.77 48 4.51 1.26 1C-5 6.63 24 8.00 1.37 1C-6 5.79 15 8.00 2.21 1C-7 7.46 52 4.08 3.38 1C-8 2.54 65 3.04 0.50 1C-9 2.54 61 3.31 0.77 1C-10 3.25 68 2.87 0.38 1C-11 3.24 64 3.11 0.13 1C-12 3.07 69 2.81 0.27 1C-13 3.13 61 3.31 0.19 1C-14 2.66 56 3.71 1.04 1C-15 2.67 57 3.63 0.96 1C-16 2.64 54 3.89 1.24 1C-17 3.35 47 4.63 1.28 1C-18 2.84 57 3.63 0.79 1C-19 2.71 40 5.62 2.91 1C-20 6.90 55 3.79 3.11