QTZ250塔吊增加独立自由高度的研究

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

1 工程概况

某工程方案设计共需安装4 台塔吊，安装形式均为固定式，基础采用预埋固定支腿的方式。其中1#、3#塔吊型号为QTZ125，安装起重臂长度为50 m，2#、4#塔吊为QTZ250，安装起重臂长度均为60 m。4 台塔吊基础均位于基坑内。1#、3#、4#塔吊基础顶标高为－5.5 m，2#塔吊基础顶标高为－14.41 m。

1#、2#塔吊北侧有已建建筑物，高度为38.6 m，要求这2 台塔吊首次安装高度超过实验楼的高度并至少留有2 m的垂直安全距离。1#塔吊QTZ125独立自由高度为59.8 m，可满足要求。2#塔吊QTZ250独立自由高度为51.7 m，已建实验楼高度加上塔吊负标高后总高度为53.01 m，超出塔吊最大自由高度，不能满足现场施工安全要求。如果采取限制塔吊回转范围的方法，具有极大地安全隐患，同时吊次也不能满足施工进度的要求，因此将2#塔吊在自由高度的基础上增加2 节高3 m的加强节，这样塔吊安装标准节数可增加至第16 节，钩底标高为57.7 m，超出已建实验楼4.69 m，满足塔吊安全运转距离要求。

2 受力分析计算

塔吊受力情况分析如图1与表1所示。

整机稳定性条件[1,2]：

图1 塔吊受力分析示意

表1 塔吊受力分析表

3 整机倾翻稳定性计算[3-5]

3.1 工作状态

3.2 非工作状态

3.3 暴风侵袭稳定性

非工作状态，考虑风载荷对整机稳定性的影响，风载荷取为1.2倍。M=4 506 532.2 N·m，Fh=171 594 N，Fv=1 110 000 N，则：

3.4 突然卸载稳定性

工作状态，有风，考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，起升载荷取为-0.2 倍。M=－3 433 873 N·m，Fh=－42 034 N，Fv=1 072 000 N，则：

3.5 安装拆卸稳定性

非工作状态，有风，考虑吊具对整机稳定性的影响，起升载荷取为吊具质量的1.25 倍。M=－2 883 112 N·m，Fh= －42 034 N，Fv=1 104 160 N，则：

综上所述，在5 种工况计算中，稳定力矩的代数和均大于其倾翻力矩代数和，因此，塔机是稳定的。

4 塔身计算

原塔身节配置为1+14节，现改为1+16节，且1、2两节标准节主肢内侧焊Φ50 mm的圆钢。则其截面特性为：面积A=96.03 cm2，稳定性系数φ=0.91。

由图2所示，分析可知A面为最危险面，只校核A面即可。

原始参数为整机质量110 t，由自重产生不平衡力矩Mfz= －1 382 800 N·m。

4.1 非工作状态

此工况风压取值H＜20 m，取P=800 Pa；H＞20 m，取P=1 100 Pa。

经计算，风载荷产生的对A面的弯矩为：Mff=4 768 216 N·m，总弯矩为M1= Mあ+Mfz=3 385 416 N·m。

图2 塔身受力分析

主肢应力NA=G/4+M1/2.666=1 544 848 N，，满足校核强度。

4.2 工作状态

有风动载，风压为P=250 Pa，起升载荷按1.25 倍计算。

计算得风载产生的对A面的弯矩Mgf=1 424 617 N·m，由吊重产生的对A面的弯矩Md=140 000×1.25×19.67=3 442 250 N·m。回转惯性弯矩nx=473 668 N·m。

则总弯矩为：M2=Mgf+Md+nx+Mfz=3 957 735 N·m，主肢应力NAA=（G+1.25Q）/4+M2/2.666=1 803 272 N，，满足校核强度。

5 实施效果与分析

（a）本塔吊独立高度增加后，其安装高度高于已有建筑物，塔吊的使用效率得到较大的提高，保证了项目施工进度的要求。

（b）本塔吊独立高度增加后，其余3台塔吊的安装高度可做相应增加，为后期塔吊的附墙作业提供了更有利的施工便利条件，同时减少了塔吊的附墙次数。

（c）通过垂直度监测和对塔吊各组成结构的安全检查，各项数据均在国标要求的范围内，符合安全作业要求。

（d）独立高度增加后，塔吊起重臂的旋转范围避开了已有建筑物的阻挡，消除了相互碰撞的安全事故隐患。