鋼構塔吊吊裝能力的分析和研究

◎ 中建八局鋼結構工程公司 解永鑫 段江華

1、提出問題

在施工策劃階段中，定出塔吊位置后，我們不僅要測出主要構件到塔吊的距離，然后結合塔吊的性能曲線判斷該構件是否能被吊重，還要根據現場地形條件和環境特點決定構件的倒運、堆場和運輸。因此塔吊的位置是靈活變動的，于是問題就來了，開始時我們花了好多時間在圖紙里面測量構件到塔吊的距離，現在塔吊位置調整了，前面的工作全部要重做；過兩天施工現場規劃改變，塔吊的位置再次調整，吊裝分析又要重新來過，如此變動三五次，工作就要相應地重做，降低了效率，費時又費力，其他工作進展受影響。

試想一下，當面臨上百個乃至成千個構件的時候，若能“一處變，處處變”，同時快速準確地分析每個位置上的起重能力，其帶給我們的工作效率是相當可觀的。

2、解決思路

施工現場里任何一個位置都是有坐標的，如果確定了所有鋼構件的坐標，那么當塔吊位置變化時，只需確定改變后的坐標，即可得到每個構件到塔吊的距離，進而判斷該位置的起重能力。所以我們需要解決的問題有：如何根據吊裝性能曲線推斷任意位置的起重能力；如何快速提取出圖紙里面構件的坐標放入excel里面；如何整合統計數據進行吊裝分析得到想要的結果。以下內容開始講述解決辦法。

3、解決方法

現以青島世園會項目主題館項目介紹函數的使用方法。主題館用地位于2014青島世界園藝博覽會F2線、B2線、G線之間，地塊面積52000平方米，東西長約257米，南北長約230米，場地地形高差較大，南北高差約15米（北高南低），東西高差約17米（西高東低）。主題館由服務館（A館）、展示館（B館）、多功能館（C館）和競賽館（D館）四部分組成。現場塔吊布置如下：

3.1 根據吊裝性能曲線推斷任意位置的起重能力

世園會主題館項目總計使用兩臺7030的塔吊。圖是ZSC7030塔吊的荷重性能曲線，只精確到5m，將曲線中的數據引入excel，如下所示：

吊裝荷重曲線

荷重曲線數據寫入excel

我們需要根據已有的數據采用線性差值的方法，得到塔吊在任何距離上的起重能力。首先定義數據集，然后寫出能夠根據距離查詢數據源的函數。

3.1.1 定義數據集

選中全部數據，定義為“crane”；選擇距離那一列，定義為“dist”，同時在數據集旁邊列出20m到70m的表格，如下所示：

定義crane數據集

定義dist數據集

吊裝表格（精確到0.5m）

3.1.2 推導吊裝函數

以D2為例，在E2單元格寫入如下函數：

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

拖拽單元格，得到結果如下：

距離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

距離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

距離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

距離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

距離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()函數中的參數分別為：既定y值列表，既定x值列表，已知x值；得到的結果是在該數列下線性差值的結果；OFFSET()函數得到需求的選區；MATCH()函數通過查詢目標可以得到所在的位置。

現在只要給出吊裝范圍內的任何一個位置到塔吊的距離，就能根據線性差值自動算出該位置的起重能力，讀者可以自行檢驗。

3.2 提取構件坐標信息

3.2.1 建立整體坐標系

所有構件和塔吊必須處在同一個坐標系統里，工作過程中不得改動坐標系。

3.2.2 使用多段線連接各構件

以世園會多功能館（C館）為例，我們事先對鋼柱編號，然后使用PL多義線命令將所有鋼柱按順序連接在一起，對PL線使用“li”命令，會得到這個pl線中每個節點的坐標信息。

cad中用pl線連接各個構件

cad中使用”li”命令得到坐標信息

3.2.3 推導坐標函數

將得到的結果按構件號復制到excel中，綜合套用find()和mid()函數得到相應的x坐標和y坐標。

X坐標通過以下函數提取：

Y坐標通過以下函數提取：

上述函數引用思路是以關鍵字“X”或“Y”為關鍵字，得到我們需要的x坐標和y坐標。最后再絕對引用塔吊的坐標使用sqrt()函數求出該構件到塔吊的距離，如此，完善一個單元格的函數內容后，對剩下的鋼柱進行拖拽操作即可得到塔吊到鋼構件的距離。

3.3 吊裝分析

距離通過在cad里面的pl線提取出坐標使用mid()、f i nd()、sqrt()等函數得到；起重能力使用trend()、offset()、match()函數從塔吊荷重性能表中查詢；起重差值是起重能力和構件凈重的差值，在excel中使用條件格式刪選出差值小于0.5的數值標識出吊裝不了的構件。

3.3.1 查詢塔吊在每個構件的吊裝能力

經過上述操作，每根構件相對塔吊的距離得到了，在套入3.1.2的函數，即可得到塔吊在該構件位置的起重能力。

3.3.2 判斷吊裝能力

通過整理，所有構件的吊裝工況如下所示：

現在我們可以迅速地判斷每個構件是否能吊動，還可以判斷在當前塔吊工況下可吊裝百分率。塔吊位置改變了，只需更改以下坐標；塔吊型號換了，只需再輸入一遍荷重曲線原始數據；不斷地調整塔吊位置和型號，比較得到最優的可吊裝百分率。

4、總結

世園會項目在前期策劃階段使用了這種方法確定出了塔吊的最優位置和最優型號，節約了成本，推動了進度。

構件名 凈重t 距離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