生态家园塔吊附墙方案

中洋·生态家园
塔
吊
附
墙
施
工
方
案
编制人：刘桂堂
审核人：宋培军
批准人：刘华
编制单位: 江苏江中集团
编制日期：2014年9月20日
塔吊附墙施工方案
目录
一、工程概况
二、编制依据
三、附墙布置及尺寸
四、塔吊附着计算
五、附着支座与建筑物构件连接的计算
六、附着支座力学计算七、附着设计与施工的注意事项
八、塔吊的附着的安装
九、附墙安装安全措施
塔吊附墙施工方案
一、工程概况
建设单位：南通中洲置业有限公司
设计单位：南通中房建筑设计院有限公司
监理单位：江苏建达工程项目管理有限公司
总承包单位：江苏江中集团有限公司
南通中洋·生态家园工程位于南通市港闸区永和路北侧，友谊路西侧，本工程总面积约22万平米，地上建筑共计11栋，地下1层，地上主楼33层，建筑总高度99.6米。

根据工程需要，安装的QTZ63塔式起重机必须安装附墙才能满足施工高度的要求。

二、编制依据
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：
《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《建筑安全检查标准》（JGJ59-2011）
《建筑施工手册》、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《FS5510塔式起重机说明书》
三、附墙布置及尺寸
根据工程需要,1#、2#楼安装5道附墙装置。

第一道在距塔吊基础平面21米处安装。

2#楼的附墙是在梁上增加700高的支墩，该支墩长是为与下部梁同长，宽为200mm,配筋为8Φ16，箍筋为Φ8@100，1#楼的附墙采用原有的结构梁。

塔吊附墙杆由厂家按现场情况设计制造，为安全起见，进行需要对
附着支座、附着杆等验算。

四、塔吊附着计算
1、塔机附着杆参数
2、风荷载及附着参数
着
悬臂端121.5 27.5 1.754 1.95 1.95 1.565 1.63 0.604 1.416 附图如下:
塔机附着立面图
3、工作状态下附墙杆内力计算
3.1、在平衡臂、起重臂高度处的风荷载标准值q k
q k=0.8βzμzμsω0α0h=0.8×1.565×1.754×1.95×0.2×0.35×1.06=0.318kN/m
3.2、扭矩组合标准值T k
由风荷载产生的扭矩标准值T k2
T k2=1/2q k l12-1/2q k l22=1/2×0.318×352-1/2×0.318×13.62=165.366kN·m
集中扭矩标准值（考虑两项可变荷载控制的组合系数取0.9）
T k=0.9(T k1+ T k2)=0.9×(454.63+165.366)=557.996kN·m
3.3、附着支座反力计算
计算简图
剪力图
得：R E=59.772kN
在工作状态下，塔机起重臂位置的不确定性以及风向的随机性，在计算支座6处锚固环截面内力时需考虑塔身承受双向的风荷载和倾覆力矩及扭矩。

3.4、附墙杆内力计算
支座6处锚固环的截面扭矩T k（考虑塔机产生的扭矩由支座6处的附墙杆承担）,水平内力N w=20.5R E=84.53kN。

计算简图：
塔机附着示意图
塔机附着平面图
α1=arctan(b1/a1)=55.081°
α2=arctan(b2/a2)=45°
α3=arctan(b3/a3)=45°
α4=arctan(b4/a4)=55.081°
β1=arctan((b1-c/2)/(a1+c/2))=42.455°
β2=arctan((b2+c/2)/(a2+c/2))=45°
β3=arctan((b3+c/2)/(a3+c/2))=45°
β4=arctan((b4-c/2)/(a4+c/2))=42.455°
四杆附着属于一次超静定结构，用力法计算，切断T4杆并代以相应多余未知力X1=1。

δ11× X1+Δ1p=0
X1=1时，各杆件轴力计算：
T11×sin(α1-β1)×(b1-c/2)/sinβ1+T21×sin(α2-β2)×(b2+c/2)/sinβ2-T31×sin(α3-β3)×(b3+c/2)/sinβ3-1×sin(α4-β4)×(b4-c/2)/sinβ4=0
T11×cosα1×c-T31×sinα3×c-1×cosα4×c-1×sinα4×c=0
T21×cosα2×c+T31×sinα3×c-T31×cosα3×c+1×sinα4×c=0
当N w、T k同时存在时，θ由0～360°循环，各杆件轴力计算：
T1p×sin(α1-β1)×(b1-c/2)/sinβ1+T2p×sin(α2-β2)×(b2+c/2)/sinβ2-T3p×sin(α3-β3)×(b3+c/2)/sinβ3 +T k=0
T1p×cosα1×c-T3p×sinα3×c+N w×sinθ×c/2-N w×cosθ×c/2+T k=0
T2p×cosα2×c+T3p×sinα3×c-T3p×cosα3×c-N w×sinθ×c/2-N w×cosθ×c/2-T k=0
δ11=Σ(T12L/(EA))=T112(a1/cosα1)/(EA)+T212(a2/cosα2)/(EA)+T312(a3/cosα3)/(EA)+12(a4/cos α4)/(EA)
Δ1p=Σ(T1×T p L/(EA))=T11×T1p(a1/cosα1)/(EA)+T21×T2p(a2/cosα2)/(EA)+T31×T3p(a3/cosα3)/( EA)
X1= -Δ1p/δ11
各杆轴力计算公式如下：
T1= T11×X1+ T1p，T2= T21×X1+T2p，T3=T31×X1+T3p，T4=X1
（1）θ由0～360°循环，当T k按图上方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=0kN，T2=229.521kN，T3=0kN，T4=224.653kN
最大轴压力T1=225.319kN，T2=0kN，T3=230.506kN，T4=0kN
（2）θ由0～360°循环，当T k按图上反方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=225.319kN，T2=0kN，T3=230.507kN，T4=0kN
最大轴压力T1=0kN，T2=229.522kN，T3=0kN，T4=224.653kN
4、非工作状态下附墙杆内力计算
此工况下塔机回转机构的制动器完全松开，起重臂能随风转动，故不计风荷载产生的扭转力矩。

4.1、附着支座反力计算
计算简图
剪力图
得：R E=117.22kN
4.2、附墙杆内力计算
支座6处锚固环的水平内力N w=R E=117.22kN。

根据工作状态方程组Tk=0，θ由0～360°循环，求解各杆最大轴拉力和轴压力：最大轴拉力T1=33.653kN，T2=93.709kN，T3=93.764kN，T4=33.653kN
最大轴压力T1=33.653kN，T2=93.709kN，T3=93.763kN，T4=33.653kN
5、附墙杆强度验算
σ=N/A=230507/6565.929=35.107N/m m2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
5.2、杆件轴心受压强度验算
附墙杆1长细比：
λ1=L0/i=(a12+b12)0.5/i=(37002+53002)0.5/73.977=87.375≤[λ]=100，查规范表得：
φ1=0.639
满足要求！
附墙杆2长细比：
λ2=L0/i=(a22+b22)0.5/i=(37002+37002)0.5/73.977=70.733≤[λ]=100，查规范表得：
φ2=0.746
满足要求！
附墙杆3长细比：
λ3=L0/i=(a32+b32)0.5/i=(37002+37002)0.5/73.977=70.733≤[λ]=100，查规范表得：
φ3=0.746
满足要求！
附墙杆4长细比：
λ4=L0/i=(a42+b42)0.5/i=(37002+53002)0.5/73.977=87.375≤[λ]=100，查规范表得：
φ4=0.639
满足要求！
附墙杆1轴心受压稳定系数：
σ1＝N1/(φ1A)=225319/(0.639×6565.929)=53.703N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆2轴心受压稳定系数：
σ2＝N2/(φ2A)=229522/(0.746×6565.929)=46.859N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆3轴心受压稳定系数：
σ3＝N3/(φ3A)=230506/(0.746×6565.929)=47.059N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆4轴心受压稳定系数：
σ4＝N4/(φ4A)=224653/(0.639×6565.929)=53.545N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
五、附着支座与建筑物构件连接的计算
附着支座与建筑物的连接采用与预埋件在建筑物构件上的连接采用钢筋拉钩与构件上的主筋连接。

预埋件钢筋的规格和施工要求按照下面要求确定： 1．预埋件钢筋拉钩必须用HPB300钢制作；
2．附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20；
3．预埋螺栓的直径大于24mm；
4．预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：
其中n为预埋钢筋数量；d为预埋钢筋直径；l为预埋钢筋埋入长度；f为预埋钢筋与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；N为附着杆的轴向力。

5．预埋钢筋数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋钢筋埋入长度不少于15d；钢筋埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。

计算：
本工程采用螺栓为HPB300圆钢，直径为25 mm，附着的建筑物构件混凝土强度等级C40，每个预埋件数量为4根，
0.75*4*3.14*25*400*3.0=282600N=282.6KN
根据以上受力分析，附着杆最大的轴向力为112KN〈282.6KN
故：附着支座与建筑物的连接满足结构安全要求。

六、附着支座力学计算
1、塔机满载工作，起重臂顺塔身x-x轴或y-y轴，风向垂直于起重臂；
2、塔机处于非工作状态，起重臂处于塔身对角线，风向由起重臂吹向平衡臂。

对于第一种受力状态，塔身附墙承担吊臂制动和风力产生的扭矩和附墙以上自由高度下塔身产生的水平剪力。

对于第二种受力状态，塔身附墙仅承受附墙以上自由高度下塔身产生的水平剪力。

以下分别对不同受力情况进行计算：
（二）、对第一种受力状态，附墙上口塔身段面内力为：
弯矩：M=164.83（T.m）
剪力：V=3.013（T）
扭矩：T=12（T.m）,则:
1、当剪力沿x-x轴时，
由∑MB=0，得
T+V*L1 -LB0’*N1=0
即：N1=（T+ V*L1）/ LB0’
=（12+3.013*3.65）/5.932
=3.88（T）
通过三角函数关系，得支座A反力为：
RAY= N1*sin52.3426=3.88*sin52.3426=2.84（T）
RAx= N1*cos52.3426=3.88* cos52.3426=2.64（T）
由∑MC=0，得
N3*LG0’+T+V*0.8=0
即：N3=-（T+ V*0.8）/ L G0’
=-（12+3.013*0.8）/0.966
=-14.92（T）
由∑M0’=0，得N2*LC0’-(T+V*L6)=0
即：N2 =（T+ V*L6）/ L C 0’
=（12+3.013*0.027）/0.98
=12.33（T）
由力平衡公式∑Ni=0，得
RAY+RBY=0和-RAX-RBX +V =0，故
RBY= -RAY =-2.84（T）(负值表示力方向与图示相反,以下同) RBX = -RAX +V =-2.64+12.33=9.48（T）
2、当剪力沿y-y轴时，
由∑MB=0，得
T-（V*L4+LB0’*N1）=0
即： N1=（T-V*L4）/ LB0’
=（12-3.013*4.5）/5.932
=-0.263（T）
通过三角函数关系，得支座A反力为：
RAY= N1*sin52.3426=-0.263*sin52.3426=-0.171（T）
RAx= N1*cos52.3426=-0.263* cos52.3426=-0.2（T）
由∑MC=0，得
N3*L C0’ +T+V*0.8=0
即：N3=-（T+ V*0.8）/ L C0’
=-（12+3.013*0.8）/0.98
=-14.91（T）
由∑M0’=0，得N2*LC0’-(T+V*L5)=0
即：N2 =（T+ V*L5）/ L G 0’
=（12+3.013*0.2）/0.966
=13.05（T）
由静力平衡公式∑Ni=0，得
RAY +RBY+V =0和RAX+ RBX =0，故
RBY= -(RAY +V)=-(-3.16+12)=-8.84（T）
RBX = -RAX =2.93（T）
（二）、对第二种受力状态(非工作状态)，附墙上口塔身段面内力为：弯矩：M=191.603（T.m）
剪力：V=10.036（T），剪力沿塔身横截面对角线，
对图c,由∑MB=0，得
V*LBH +LB0’*N1=0
即：N1=-V*LBH/ LB0’
=-10.036*0.6/5.932
=-1.015（T）
通过三角函数关系，得支座A反力为：
RAY= -N1*sin52.3426=-1.015*sin52.3426=-0.8（T）
RAx= -N1*cos52.3426=-1.015* cos52.3426=-0.62（T）
由∑MC=0，得
N3*L0’C+ V* LC0=0
即：N3=- V* LC0/ L C0’
=-10.036*1.132/0.98
=-11.6（T）
由∑M0’=0，得N2*LC0’-V*L7=0
即：N2 = V*L7/ L C 0’
=10.036*0.17/0.98
=1.74（T）
由力平衡公式∑Ni=0，得
RAY +RBY+V*cos45°=0和-RAX-RBX +V*sin45° =0，故
RBY= -RAY- V*cos45° =0.8-10.036*cos45°=-6.3（T）
RBX = -RAX +V* sin45° ==0.62+10.036*sin45°=7.79（T）
由∑MB=0，得
V*LBG +LB0’*N1=0
即：N1=-V*LBG/ LB0’
=-10.036*5.67/5.932
=-9.6（T）
由∑MC=0，得
N3*0+ V* LC0=0，即
N3=0
通过三角函数关系，得支座A反力为：
RAY= N1*sin52.3426=-9.6*sin52.3426=-7.6（T）
RAx= -N1*cos52.3426=-9.6* cos52.3426=-5.87（T）
由静力平衡公式，得
RAY +RBY+V*sin450=0和RAX+RBX +V*cos450 =0，故
RBY=-RAY-V*sin450=7.6-10.036*cos450=0.5（T）
RBX=-RAX-V*sin450=-5.87-10.036*sin450=-13（T）
根据如上计算,附墙杆件和支座受力最大值见下表：
AB杆 BC杆 BD杆 A支座 B支座
RAX RAY RBX RBY
N1=-9.6t N2=13.05t N3=-14.92t 7.6t 5.87t -13t 0.5t
由于外力方向可向相反方向进行，故以上数值可正可负，均按压杆进行设计。

三、结构梁抗剪切和局部压力强度验算
附墙埋件受力面积为300×400,锚固深度按200计算，最小梁断面为200×500，箍筋为φ8@200，由上面的计算结果可知，支座最大拉力（压力）为（RBX 2+RBY2）1/2=（13 2+0.52）1/2=13.01T=130.1KN。

结构抗剪切计算公式为：
式中：Ft：砼的轴心抗拉强度，取1.5*75%Mpa(C30的12天强度等级)
um:距集中反力作用面积周边h0/2处的周长um =2340
h0:截面有效高度h0=235
fyv:钢筋的抗剪强度，取fyv =235Mpa（φ12，Ⅲ级钢）
Asyu：与剪切面积相交的全部箍筋截面面积，
Asyu =2*113=226mm2
K：安全系数，K=2.5
故：
右式/K=(1.5*0.75*2340*235+0.8*235*226)/2.5
=661125.5/2.5
=264450.2N
=264.45KN>130.1KN
结论：利用结构已有的箍筋φ8@200其抗剪强度能满足受力要求。

四、附墙与结构连接予埋件锚筋强度验算
附墙与结构连接予埋件受力最大值为X轴方向的13T和Y轴方向的0.5T。

附墙杆与予埋件的连接销栓到锚筋根部的距离取250mm，则X轴方向的5.83T将产生弯矩M=250*5.83*104=154575000（N.mm）。

弯矩和Y轴方向15.1T拉力作用下，边锚筋抗拉强度验算如下：
RBY/AS总+M/Wn< fy
其中，RBY为15.1T=151000N
AS总为锚筋总面积，为4172mm2(锚筋为6根直径为16的三级螺纹钢+2根植筋为20的三级螺纹钢)
M为154575000N.mm
Wn抵抗矩，值为：
Wn =6*AS1*（h12+h22）/ h1
=6*490.9*(2502+1002)/ 250
=73752816mm3
故此，
RBY/AS总+M/Wn =151000/4172+154575000/73752816
=38 N/mm2<<f=310N/mm2
可知锚筋强度满足要求。

七、附着设计与施工的注意事项
锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则:
1．附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切
不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；
2．对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；
3．在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；
4．附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。

八、塔吊的附着的安装
1、起重机附着的建筑物其锚固点的受力强度满足起重机的设计要求。

附着杆高的布置方式、相互间距和附着距离等，应按出厂使用说明书规定执行。

2、装设附着框架和附着杆件，应采用经纬仪测量塔身垂直度，并应采用附着杆进行调整，在最高锚固点以下垂直度允许偏差为2/1000。

3、在附着框架和附着支座布设时，附着杆倾斜角度不得超过10度
4、附着框架宜设置在塔身标准节连接处，箍紧塔身。

塔架对角处在无斜撑时应加固。

5、塔身顶升节高到规定锚固间距时，应及时增设支建筑物的锚固装置。

塔身高出锚固装置的自由端高度，应符合出厂说明书规定。

6、起重机作业过程中，应经常检查锚固装置，发现松动或异常情况时，应立即停止作业。

故障未排除不得继续作业。

7、拆卸起重机时，应随着降落塔身的进程拆卸相应的锚固装置。

严禁在落塔之前先拆锚固装置。

8、遇有六级及以上大风时，严禁安装或拆卸锚固装置。

9、锚固装置的安装、拆卸、检查和调整，均应有专人负责，工作时应系安全带和戴安全帽，并应遵守高处作业有关安全操作的规定。

10、各处的销子连接处，必须使用开中销，严禁用铁丝来代替。

九、附墙安装安全措施
1、塔吊附着的建筑物，其锚固点的受力强度要满足塔吊的设计要求，附着杆系的布
置方式、相互间距和附着距离等，要按照出厂说明书规定执行，如变动时，应另行设计。

2、在附着框架和附着支座布设时，附着杆倾斜角不得超过10°。

3、塔身高出附墙的自由高度，应符合出厂规定。

4、装设附墙前，应采用经纬仪测量塔身的垂直度，并应采用附墙进行调整，要求：
在最高锚固点以下垂直度允许偏差为2／1000。

5、附墙的安装租赁单位必须设专人负责，作业工人必须为专业工人，持证上岗，工
作时要戴好安全帽，系好安全带（尤其在塔身操作平台操作的工人），并遵守高处作业有关安全操作的规定，防止出现高空坠落事故的发生。

6、附墙螺栓要采用双螺帽。

7、塔吊附墙杆件的吊运必须设有专人指挥。

8、禁止附墙杆件和外架相接触，以避免因塔吊的巨大水平荷载传导外架上，导致外
架变形。

9、因安装附墙而拆除的安全网和移动的外架钢管在安装附墙完毕后，应进行恢复和
紧固。

10、遇有六级及以上大风时，严禁安装附墙。

11、做好有关资料，例如垂直偏差测量记录等。