装配式建筑施工塔机附着的设计与应用

于春雷，王开发，孙齐超

(中核华兴达丰机械工程有限公司，上海 200333)

近年来，随着装配式建筑的迅速发展，塔机在装配式建筑中的应用也越来越多，本文对装配式建筑中塔机的附着形式进行详细的描述，同时针对装配式建筑的结构特点，在装配式建筑的附着处合理的采取附着加固措施，保证塔机附着处的建筑结构强度，成功解决了塔机附着在装配式建筑中应用的难题，为塔机在装配式建筑中的推广和应用起到促进作用。

1 装配式建筑的塔机附着

目前装配式建筑的主流形式为现浇混凝土梁+预制模块。针对此种形式，塔机附着形式可依据塔机的定位来分为预埋件，穿墙螺栓，附着抱箍的形式。若塔机定位刚好处在装配式建筑的现浇梁或者现浇柱的位置时，可采用预埋件的形式；若塔机附着位置处为装配式结构（PC），且为PC 柱子，则需考虑附着抱箍的形式，若为PC墙，则需考虑高强螺栓的形式。如果附着处的PC墙结构强度不满足，则需要对附着处采取相应的加固措施。三种工况附着支座如图1 所示。

图1 装配式建筑塔机附着支座

预埋附着形式因其位置受限，在装配式建筑中应用较少。塔机在位置在布置时，需布置在现浇结构梁或者柱子处，以此提供塔机附着预埋件预埋的位置。此类附着与现浇建筑的附着一致，附着预埋件的设计需考虑梁和柱子中存在的劲性柱，如果存在劲性柱，则需要考虑劲性柱的位置，必要时在与劲性柱干涉的位置需要跟劲性柱进行焊接，同时在避开劲性柱的位置，将锚筋拉长，以此增加锚固长度。现场预埋形式附着施工如图2 所示。

图2 装配式建筑预埋件附着

2 预制型附着

当塔机定位与结构施工准确的情况下，可采用工厂预制的形式。即在PC 结构预制时，根据塔机附着的标高，将预埋件放置在PC 结构中，随后浇筑混凝土，整体预制成模块化的建筑结构。该方法附着形式要求附着标高与平面位置定位准确，稍有误差就会发生无法进行附着的情况。具体附着形式如图3 所示。

图3 提前预制型附着标高控制

在预埋件与PC 结构共同预制时，附着标高应结合塔机标准节的要求和具体施工难易共同确定。附着位置不宜太高，附着标高距离每层楼板面的高度应控制在500～1 500mm 之间，便于工人操作施工。考虑到建筑结构施工过程中不可避免会出现误差，因此不建议此种附着形式，尽量采用根据现场具体情况以来进行施工，以此增加附着形式的可实施性。

3 穿墙螺栓附着形式

当塔机附着位置处为PC 墙时，则需考虑穿墙附着形式。采用穿墙螺栓时，应根据塔机的附着撑杆的轴力来确定采用高强螺栓的数量与直径。在采用穿墙螺栓时，塔机附着的布置应尽可能使高强螺栓承受拉压力，减小螺栓的剪切力。当螺栓承受较大的剪切力时，应增加螺栓的数量。高强螺栓的计算校核应按照GB50017-2017《钢结构设计标准》中式（1)进行复核

式中：为受剪承载力设计值；为受拉承载力设计值；Nv为受剪承载力；Nt为受拉承载力。

计算高强螺栓的承载力设计值

式中：μ为摩擦面抗滑移系数，取0.3；nf为传力摩擦面的数目，取2。

高强螺栓预应力设计值

式中：fu为螺栓材料经过热处理后的最低抗拉强度，对于8.8 级高强螺栓，fu=830N/mm2；对于10.9 级高强螺栓，fu=1040N/mm2；Ae为高强螺栓螺纹处的有效面积。

设计时高强螺栓的长度不应太长，注意与前压板焊接的耳板进行避让，同时螺栓孔中心不宜距离边缘过近，高强螺栓设计与现场施工如图4所示。

图4 装配式建筑穿墙螺栓附着形式

塔机附着处的PC 墙需要满足塔机附着撑杆轴力的拉压强度需求，以保证塔机的安全使用。高强螺栓的数量最低不应少于4 颗，随着塔机型号及塔机附着反力的增加，高强螺栓的数量应适当增加。前后压板应为整块钢板钻孔加工，以增加建筑的受力面积，减小附着处单位面积的拉压力。

当附着处的PC 结构或者现浇混凝土强度不足，且采用高强螺栓时，应对附着处的建筑结构进行相应的加固。以中联W600 塔机为例，该项目为装配式建筑，附着处墙厚为200mm，采用整体单元装配式建造。塔机附着处为现浇混凝土建筑，且位于墙体转角处，结合该项目附着形式的特殊性，对该塔机的附着进行设计，如图5所示。

图5 塔机附着处加固示意图

加固形式采用三角筋板进行加固，从图5 可以看出，塔机附着耳板位于墙体边缘，建筑结构强度不足，因此将2 个单耳板采用三角筋板进行连接，将撑杆的轴力传递至下方墙体之上，以此满足塔机附着后的塔机安全使用。此外，为保证螺栓避开撑杆，且考虑施工过程中的操作便捷性，将双头螺栓替换为单头螺栓进行连接，极大地方便了操作施工。图5 中上方固定耳板的高强螺栓主要受拉力和剪力，下方耳板则主要受剪力，两者均按照式（1）进行校核，强度满足要求。

4 附着抱箍形式

当塔机定位位于PC 柱之间时，当PC 柱无法采用预埋的形式时，塔机附着只能采用抱箍的形式。以上海一在建工地1 台中联L400 动臂塔机附着为例，塔机附着处为PC 柱，经与项目沟通，采用附着抱箍的形式进行附着，该柱子截面为700mm×700mm，采用8 根M36 高强螺栓进行连接，设计与现场施工如图6 所示。

图6 附着抱箍设计与施工

采用附着抱箍作业时，需考虑以下问题：①附着抱箍的卡紧固定措施，在PC 柱的四角焊接4个钢板条，以此卡紧附着抱箍；②若附着处的柱子截面过大，则附着抱箍需采取防坠措施，防止附着抱箍下坠，可在附着前压板或者后压板焊接一块耳板，附着抱箍安装结束后，采用钢丝绳将附着抱箍竖直方向固定在建筑结构上，避免附着抱箍在使用过程中出现下滑的现象。同时该耳板也可用于将抱箍就位过程中的吊装；③附着抱箍前压板受力主要集中在PC 柱的边角处，若前压板强度不足，可采用焊接槽钢的形式将前后压板进行连接，以此增加前压板的抗弯性能；④高强螺栓与螺母的连接处应做好保护措施，避免附着抱箍在拆卸时，螺纹因工地恶劣条件出现生锈难以拆除的情况。

5 结论

介绍了装配式建筑中塔机附着的类型，结合装配式建筑的特点，对不同装配式建筑针中塔机附着方式进行设计，并给出采用不同附着形式时需注意的问题及事项，最后将装配式附着的设计应用于施工现场，较好地解决了装配式建筑中塔机附着的问题，为后续装配式建筑中塔机附着提供了理论分析思路及重要的施工实践依据。O