刘悦昕
中铁建设集团有限公司 北京市 100040
摘 要：外挂塔式起重机安装在超高层建筑物核心筒外部，其不占用核心筒内部结构，不妨碍结构施工，使施工能力极大增加。本文通过对外挂塔式起重机预埋件的受力分析，充分考虑施工方便、通用性、安全性、经济性，提供了一种设计方法，可以取得良好的经济效益和社会效益，有利于外挂塔式起重机的使用推广和环保低碳型建筑业的发展。
关键词：塔式起重机；外挂；预埋件
1 前言
塔式起重机（简称塔机）是用于建筑施工中应用非常广泛的一种起重设备。国内超高层建筑普遍采用钢结构框架-钢筋混凝土核心筒结构，由于施工时核心筒结构普遍高出外围钢结构框架几层到十几层，高度达到几十米，施工进度快、物资运量大，要求塔机必须布置合理，运转高效。
考虑超高层建筑核心筒内结构复杂无法满足内爬空间的需求，或核心筒尺寸无法满足多台塔机联合作业，目前很多项目采用外挂式塔机安装，即在核心筒剪力墙浇筑混凝土前预安装预埋件，浇筑混凝土后在预埋件处安装外挂架，将塔机安装在外挂架上。塔机的载荷全部由预埋件承载，因此预埋件的受力集中，且载荷较大，而且核心筒剪力墙厚度随楼层高度的增加在逐渐减小，其安全可靠性直接影响塔机的使用。预埋件的安装作业工序复杂，精度要求高，其安装效率直接影响了土建的工程进度。
外挂塔机在超高层建筑的应用已经相当普遍，越来越多的中小型企业参与外挂塔机的施工，但是预埋件的设计和施工还处于相对原始的阶段，以一栋400m超高层选用2台500吨米外挂动臂塔机为例，预埋件制造和施工成本超过120万。相对落后的设计能力阻碍了外挂塔机的推广应用。
2 工程概况
以南京某超高层建筑(南京世贸中心A栋)项目为例，采用钢结构框架-钢筋混凝土核心筒结构，建筑地下3层，地上67层，楼高343.1m，核心筒尺寸24x24m，建筑外廓尺寸47x47m，总建筑面积15.3万m2。合同工期360天，结构平面图见图1，核心筒剪力墙厚度见表1。
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图2 塔吊安装简图
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图5 预埋件焊接图
序号1—预埋钢板；序号2—锚筋；序号3—双头螺纹杆；序号4—螺母。
传统做法的缺点是预埋钢板上的喇叭孔加工难度高，钢筋与预埋钢板的焊接要求高。整体厚度精度不易保证。
3.2新结构设计
采用钢板代替锚筋，增加调节螺栓保证整体厚度精度，钢材质量和焊接质量可以有效保证。
考虑核心筒剪力墙厚度逐渐减小，L61-L65层时剪力墙厚度只有300mm，采用剪力墙两侧预埋钢板,墙内为锚筋为竖向钢板的结构型式，包括预埋钢板a、预埋钢板b、锚筋、双头螺纹杆、螺母等，如图4。在两块预埋钢板的四角加工工艺孔，在安装预埋件时，在四角钻工艺孔，穿双头螺纹杆，依靠拧紧螺母调整两块预埋钢板之间的距离使预埋钢板外间距等于墙厚，即两块锚板外间距L等于剪力墙厚度。序号1与序号3使用气保焊，双面角焊缝。序号2与序号3现场气保焊，外侧塞焊，满焊，最外侧序号3与序号2角焊。
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图6 预埋件结构及安装简图
序号1-预埋钢板a。尺寸：A×B×t1（长×宽×厚），四角钻孔4×φ30；
序号2—预埋钢板b。尺寸：A×B×t1（长×宽×厚）。加工锚筋插槽，插槽间距a×b，插槽尺寸比锚筋每边富余量5mm。四角钻孔4×φ30；
序号3-锚筋。尺寸：d×t2（宽×厚）；
序号4—双头螺纹杆。螺纹规格M24；
序号5—螺母。螺母M24。
3.3预埋件计算
3.3.1 当预埋件受剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，见图5。应按下列两个公式计算，并取其中的较小值：
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图7 预埋件受力简图
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—锚筋板厚。
其余同上。
3.4新型预埋件优点
新结构型式在保证使用功能和安全可靠的前提下，以革新为宗旨，打破了传统设计的存在的弊端。具有如下优点：
1）安装精度高。利用调节螺杆辅助安装，定位精准，提高了工作精度；
2）适应性强。两侧预埋钢板可以满足较小墙体厚度时预埋件抗拔力要求。锚筋采用竖向钢板，减少了锚筋数量，有效避免了锚筋与剪力墙主筋干涉的问题；
3）安全可靠，焊接质量可以更有效的控制，在不增大预埋钢板外廓面积的前提下抗拉、剪能力更强；
4）经济。整体重量降低，安装简便，降低作业人员劳动强度，提高工作效率。
4 结束语
本文方法用于南京某工程，实践证明预埋件的安装作业工序简单，定位精度高，能够较好的满足项目要求，取得了良好的经济效益和社会效益，为以后在施工中遇到类似问提供了宝贵的经验。
参考文献
[1] JGJ196-2010中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施 工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] GB50017-2003中华人民共和国建设部.钢结构设计规范
[S].北京：中国计划出版社，2003
[3] GB50010-2010中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010