大型动臂式内爬塔吊附墙支撑系统受力特性分析研究

摘要

在目前的超高层建筑施工过程中，大型动臂式内爬塔吊的作用十分突出，其安全性和稳定性问题同样重要。塔吊附墙支撑系统主要由支撑框架与附着墙体两部分组成，是保证内爬式塔吊正常工作的重要结构体系。由于超高层建筑中主塔吊自重和额定起重力矩较大，对附墙支撑系统有较高的力学性能要求，在相关数据不能由理论计算完全确定的情况下，需要设计试验进行实际检测以及数据分析。
　　本文以实际工程为依托，通过理论分析与现场试验，对塔吊附墙支撑系统在塔吊作用下的受力特性进行了两部分研究:一是对支撑框架在复杂受力情况下的理论性检验，二是对附墙节点处墙体受力特性的研究性分析。主要研究内容与结论包括以下几个方面:
　　①塔吊对附墙支撑体系的作用可分为竖向荷载与水平荷载两部分，竖向荷载起主要作用，支撑系统在两种荷载作用下产生的内力可以叠加。上层支撑主要受水平荷载作用，下层支撑受水平荷载与竖向荷载共同作用。
　　②塔吊吊重在不同方位时，竖向荷载在下层框架两道支撑梁之间的分配并不均匀，但差距不大，对支撑框架，最不利情况为大臂吊重方向与支撑梁方向垂直情形，对附墙节点处墙体，最不利情况为大臂吊重方向与支撑梁方向平行情形，最不利情况下，竖向荷载与水平荷载引发支撑结构产生同向内力以及变形。
　　③支撑框架传力明确，牛腿与埋件都具有很高的强度储备，支撑梁强度满足设计要求，高层支撑系统中附加的水平支撑杆可承担15％-20％的竖向荷载。
　　④支撑墙体截面变形满足平截面假定，有效宽度是埋件宽度的2.0倍左右，塔吊荷载对埋件边缘2.0m外墙体的影响很小。塔吊爬升与起吊重物时，竖向荷载大于静载，起升系数在1.10左右。
　　⑤附墙支撑系统在顶层内力最大，控制工况为塔吊最大起重重量工况。若支撑墙体厚度减小到300mm,则必须保证与400mm厚墙体具有相同配筋率，并将起吊重量限制在50t以下。
　　以上是本文通过试验分析得到的相关结论与参数，既可为类似超高层工程中内爬塔吊附墙节点的设计提供帮助，也可为高层施工设计规范提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 大型动臂式内爬塔吊研发现状

1．2．2 内爬式塔吊附墙支撑系统研究现状

1．3 本文主要的研究工作

1．3．1 课题研究内容

1．3．2 课题研究方法

第二章 ZSL2700内爬式塔吊及其附墙支撑系统

2．1 工程背景

2．1．1 工程概况

2．1．2 ZSL2700大型动臂式内爬塔吊

2．2 ZSL2700内爬式塔吊附墙支撑系统

2．2．1 附墙支撑系统组成

2．2．2 附墙支撑系统安装

2．3 塔吊爬升原理

2．4 附墙支撑架设计与受力简明分析

第三章 附墙支撑框架受力特性试验与分析

3．1 支撑框架现场试验

3．1．1 试验仪器设备

3．1．2 测点布置

3．1．3 现场布置应变计

3．1．4 现场数据采集

3．2 测试数据分析

3．2．1 上框架测试数据分析

3．2．2 爬升过程测试数据分析

3．2．3 下框架测试数据分析

3．2．4 数据波动情况分析

3．3 本章总结

第四章 附墙节点处墙体受力特性试验与研究

4．1 墙体试验安排

4．2 前期墙体试验

4．2．1 测点布置

4．2．2 墙体截面应变分析

4．2．3 墙体有效影响宽度确定

4．2．4 塔吊起升系数

4．3 后期墙体试验

4．3．1 水平荷载影响分析

4．3．2 竖向荷载影响分析

4．3．3 最不利情况分析

4．4 本章总结

第五章 高层附墙支撑系统安全性评估

5．1 支撑框架安全性评估

5．1．1 最大工作幅度工况分析

5．1．2 最大起重重量工况分析

5．2 支撑墙体安全性评估

5．2．1 最大工作幅度工况分析

5．2．2 最大起重重量工况分析

5．3 本章总结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢