裝配式建筑施工塔機附著的設(shè)計與應(yīng)用

于春雷，王開發(fā)，孫齊超

(中核華興達豐機械工程有限公司，上海 200333)

近年來，隨著裝配式建筑的迅速發(fā)展，塔機在裝配式建筑中的應(yīng)用也越來越多，本文對裝配式建筑中塔機的附著形式進行詳細的描述，同時針對裝配式建筑的結(jié)構(gòu)特點，在裝配式建筑的附著處合理的采取附著加固措施，保證塔機附著處的建筑結(jié)構(gòu)強度，成功解決了塔機附著在裝配式建筑中應(yīng)用的難題，為塔機在裝配式建筑中的推廣和應(yīng)用起到促進作用。

1 裝配式建筑的塔機附著

目前裝配式建筑的主流形式為現(xiàn)澆混凝土梁+預(yù)制模塊。針對此種形式，塔機附著形式可依據(jù)塔機的定位來分為預(yù)埋件，穿墻螺栓，附著抱箍的形式。若塔機定位剛好處在裝配式建筑的現(xiàn)澆梁或者現(xiàn)澆柱的位置時，可采用預(yù)埋件的形式；若塔機附著位置處為裝配式結(jié)構(gòu)（PC），且為PC 柱子，則需考慮附著抱箍的形式，若為PC墻，則需考慮高強螺栓的形式。如果附著處的PC墻結(jié)構(gòu)強度不滿足，則需要對附著處采取相應(yīng)的加固措施。三種工況附著支座如圖1 所示。

圖1 裝配式建筑塔機附著支座

預(yù)埋附著形式因其位置受限，在裝配式建筑中應(yīng)用較少。塔機在位置在布置時，需布置在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)梁或者柱子處，以此提供塔機附著預(yù)埋件預(yù)埋的位置。此類附著與現(xiàn)澆建筑的附著一致，附著預(yù)埋件的設(shè)計需考慮梁和柱子中存在的勁性柱，如果存在勁性柱，則需要考慮勁性柱的位置，必要時在與勁性柱干涉的位置需要跟勁性柱進行焊接，同時在避開勁性柱的位置，將錨筋拉長，以此增加錨固長度。現(xiàn)場預(yù)埋形式附著施工如圖2 所示。

圖2 裝配式建筑預(yù)埋件附著

2 預(yù)制型附著

當(dāng)塔機定位與結(jié)構(gòu)施工準(zhǔn)確的情況下，可采用工廠預(yù)制的形式。即在PC 結(jié)構(gòu)預(yù)制時，根據(jù)塔機附著的標(biāo)高，將預(yù)埋件放置在PC 結(jié)構(gòu)中，隨后澆筑混凝土，整體預(yù)制成模塊化的建筑結(jié)構(gòu)。該方法附著形式要求附著標(biāo)高與平面位置定位準(zhǔn)確，稍有誤差就會發(fā)生無法進行附著的情況。具體附著形式如圖3 所示。

圖3 提前預(yù)制型附著標(biāo)高控制

在預(yù)埋件與PC 結(jié)構(gòu)共同預(yù)制時，附著標(biāo)高應(yīng)結(jié)合塔機標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的要求和具體施工難易共同確定。附著位置不宜太高，附著標(biāo)高距離每層樓板面的高度應(yīng)控制在500～1 500mm 之間，便于工人操作施工。考慮到建筑結(jié)構(gòu)施工過程中不可避免會出現(xiàn)誤差，因此不建議此種附著形式，盡量采用根據(jù)現(xiàn)場具體情況以來進行施工，以此增加附著形式的可實施性。

3 穿墻螺栓附著形式

當(dāng)塔機附著位置處為PC 墻時，則需考慮穿墻附著形式。采用穿墻螺栓時，應(yīng)根據(jù)塔機的附著撐桿的軸力來確定采用高強螺栓的數(shù)量與直徑。在采用穿墻螺栓時，塔機附著的布置應(yīng)盡可能使高強螺栓承受拉壓力，減小螺栓的剪切力。當(dāng)螺栓承受較大的剪切力時，應(yīng)增加螺栓的數(shù)量。高強螺栓的計算校核應(yīng)按照GB50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中式（1)進行復(fù)核

式中：為受剪承載力設(shè)計值；為受拉承載力設(shè)計值；Nv為受剪承載力；Nt為受拉承載力。

計算高強螺栓的承載力設(shè)計值

式中：μ為摩擦面抗滑移系數(shù)，取0.3；nf為傳力摩擦面的數(shù)目，取2。

高強螺栓預(yù)應(yīng)力設(shè)計值

式中：fu為螺栓材料經(jīng)過熱處理后的最低抗拉強度，對于8.8 級高強螺栓，fu=830N/mm2；對于10.9 級高強螺栓，fu=1040N/mm2；Ae為高強螺栓螺紋處的有效面積。

設(shè)計時高強螺栓的長度不應(yīng)太長，注意與前壓板焊接的耳板進行避讓，同時螺栓孔中心不宜距離邊緣過近，高強螺栓設(shè)計與現(xiàn)場施工如圖4所示。

圖4 裝配式建筑穿墻螺栓附著形式

塔機附著處的PC 墻需要滿足塔機附著撐桿軸力的拉壓強度需求，以保證塔機的安全使用。高強螺栓的數(shù)量最低不應(yīng)少于4 顆，隨著塔機型號及塔機附著反力的增加，高強螺栓的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)增加。前后壓板應(yīng)為整塊鋼板鉆孔加工，以增加建筑的受力面積，減小附著處單位面積的拉壓力。

當(dāng)附著處的PC 結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆混凝土強度不足，且采用高強螺栓時，應(yīng)對附著處的建筑結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的加固。以中聯(lián)W600 塔機為例，該項目為裝配式建筑，附著處墻厚為200mm，采用整體單元裝配式建造。塔機附著處為現(xiàn)澆混凝土建筑，且位于墻體轉(zhuǎn)角處，結(jié)合該項目附著形式的特殊性，對該塔機的附著進行設(shè)計，如圖5所示。

圖5 塔機附著處加固示意圖

加固形式采用三角筋板進行加固，從圖5 可以看出，塔機附著耳板位于墻體邊緣，建筑結(jié)構(gòu)強度不足，因此將2 個單耳板采用三角筋板進行連接，將撐桿的軸力傳遞至下方墻體之上，以此滿足塔機附著后的塔機安全使用。此外，為保證螺栓避開撐桿，且考慮施工過程中的操作便捷性，將雙頭螺栓替換為單頭螺栓進行連接，極大地方便了操作施工。圖5 中上方固定耳板的高強螺栓主要受拉力和剪力，下方耳板則主要受剪力，兩者均按照式（1）進行校核，強度滿足要求。

4 附著抱箍形式

當(dāng)塔機定位位于PC 柱之間時，當(dāng)PC 柱無法采用預(yù)埋的形式時，塔機附著只能采用抱箍的形式。以上海一在建工地1 臺中聯(lián)L400 動臂塔機附著為例，塔機附著處為PC 柱，經(jīng)與項目溝通，采用附著抱箍的形式進行附著，該柱子截面為700mm×700mm，采用8 根M36 高強螺栓進行連接，設(shè)計與現(xiàn)場施工如圖6 所示。

圖6 附著抱箍設(shè)計與施工

采用附著抱箍作業(yè)時，需考慮以下問題：①附著抱箍的卡緊固定措施，在PC 柱的四角焊接4個鋼板條，以此卡緊附著抱箍；②若附著處的柱子截面過大，則附著抱箍需采取防墜措施，防止附著抱箍下墜，可在附著前壓板或者后壓板焊接一塊耳板，附著抱箍安裝結(jié)束后，采用鋼絲繩將附著抱箍豎直方向固定在建筑結(jié)構(gòu)上，避免附著抱箍在使用過程中出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。同時該耳板也可用于將抱箍就位過程中的吊裝；③附著抱箍前壓板受力主要集中在PC 柱的邊角處，若前壓板強度不足，可采用焊接槽鋼的形式將前后壓板進行連接，以此增加前壓板的抗彎性能；④高強螺栓與螺母的連接處應(yīng)做好保護措施，避免附著抱箍在拆卸時，螺紋因工地惡劣條件出現(xiàn)生銹難以拆除的情況。

5 結(jié)論

介紹了裝配式建筑中塔機附著的類型，結(jié)合裝配式建筑的特點，對不同裝配式建筑針中塔機附著方式進行設(shè)計，并給出采用不同附著形式時需注意的問題及事項，最后將裝配式附著的設(shè)計應(yīng)用于施工現(xiàn)場，較好地解決了裝配式建筑中塔機附著的問題，為后續(xù)裝配式建筑中塔機附著提供了理論分析思路及重要的施工實踐依據(jù)。O