抗剪塊在塔機附著裝置錨固支座上的應用

趙京運，王漢建，孫延春

（1.山東中誠機械租賃有限公司，山東 濟南 250010；2.中建八局第一建設有限公司，上海 200120；3.濟南晟睿工程機械有限公司，山東 濟南 250014）

1 塔機附著裝置常見結構

塔機附著裝置的常見結構形式如圖1～圖4。圖1 中A處，圖2 中B和C處，圖3 中D和E處，圖4 中F 和G 處均為附著裝置與建筑物連接的錨固支座。在塔機自重荷載、吊物重力以及風荷載的作用下，在錨固支座與建筑物的結合面處，存在著平行于建筑物表面的剪力Fx，以及垂直于建筑物表面的拉力Fy（或者壓力）。

圖1 外掛式

圖2 內爬式

圖3 外附式

圖4 臨時結構式

塔機附著裝置是直接承受動力荷載的構件，當錨固支座與建筑物的連接采用螺栓連接時，應采用摩擦型高強度螺栓。通過對高強度螺栓施加預緊力，將錨固支座緊緊地壓在建筑物表面，依靠兩者接觸面間的摩擦力來傳遞剪力，同時螺栓群承受拉力。這就要求錨固支座和建筑物表面要有良好的接觸面。

在工程施工中，錨固支座采用焊接成型，必然存在著焊接變形，其底板一般不進行機械切削加工，因此無法保證其平面度；建筑物一般為混凝土結構，其表面也很難保證平面度。因此施工中很難保證錨固支座和建筑物表面有良好的接觸面（圖5），從而造成結構實際承載能力遠遠小于計算結果的狀況，造成重大安全隱患的存在。

圖5 接觸面示意

普通螺栓的連接是螺栓桿在承受拉力的同時也承受剪力。受構造要求（螺栓桿和連接孔之間有間隙）和加工精度（螺栓孔中心距存在加工誤差）的影響，無法保證所有螺栓均勻受力，特別是無法保證所有螺栓共同承受剪力，因此存在螺栓群剪力狀況不明確的情況，給計算和施工造成很大的困難。

為解決以上問題，本文在錨固支座結構中增加抗剪塊，在附著裝置安裝完畢后，錨固支座處的剪力由抗剪塊承受，螺栓僅承受拉力，從而使錨固支座與建筑物連接處的受力狀況更明確，使受力計算更加反映工程實際受力狀況，從而消除安全隱患。

2 抗剪塊在塔機附著裝置上的應用分析

本文在某工程中的實例進行計算比較兩方案，圖6 為采用高強螺栓式，圖7 為采用抗剪塊式。

圖6 采用高強螺栓式

圖7 采用抗剪塊式

2.1 高強度螺栓式

圖8 為采用高強度螺栓式載荷。

圖8 采用高強度螺栓式載荷

錨固支座底板采用t30×800×1 000／Q355B；采用12 根M33／8.8 級的高強度螺栓，螺栓有效計算面積Al=694mm2，螺栓的名義屈服極限σsl≥640MPa。

2.1.1 單個螺栓拉力計算

γm——抗力系數，取1.1；

β——載荷分配系數，取0.472。

故FN

2.1.2 承受剪力和拉力組合載荷的計算

式中μ——抗滑移系數，取0.7；

Fl——螺栓的預緊力，310000N；

Zs——接頭摩擦面數，取1；

γs——連接孔影響系數，取1.14；

γm——抗力系數，取1.1。

故Flt≤limFlt。

2.2 抗剪塊式

圖9 為抗剪塊式載荷。

圖9 抗剪塊式載荷

此種方式抗剪塊承受剪力，螺栓僅承受拉力。錨固支座底板采用t30×800×800／Q355B；抗剪塊采用?120 的圓鋼，Q355B，計算面積A=11309mm2，抗剪塊屈服極限σ≥355MPa。

用8 根M33／8.8 級的高強螺栓，螺栓有效計算面積為Al=694mm2，螺栓的名義屈服極限σsl≥640MPa。

2.2.1 單個螺栓拉力計算

2.2.2 抗剪塊剪應力計算

2.2.3 抗剪塊處混凝土受壓承載能力計算

圖10 為抗剪塊示意圖。

圖10 抗剪塊示意圖

抗剪塊所受剪力Nv=950500N，爬錐處混凝土局部受壓承載能力

式中fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，C50 混凝土對應數值為23.1MPa；

βc——混凝土強度影響系數，取0.9；

βl——混凝土局部受壓時的強度提高系數，取1.732；

Aln——混凝土局部受壓凈面積。

結論：Nv<1166668N。

2.3 比較分析

首先，引入抗剪塊后，剪力和拉力的承受體明確，從而使受力計算更加符合工程實際情況，消除了安全隱患。其次，引入抗剪塊后，螺栓的數量減少，錨板面積減小，降低了對加工精度的要求，降低了加工、預埋以及安裝的難度，從而提升了工作效率。

3 結語

通過引入抗剪塊，對塔機附著裝置和建筑物的連接進行了改進和優化，明確了其受力狀況，改善了其使用安全性。本方法對于超大型塔機，特別是用于超高層建筑的爬升式塔機和用于斜拉索大橋索塔施工的外附式塔機更加適用。