［摘要］ 傳統(tǒng)的附著式塔式起重機(jī)未能滿足現(xiàn)有施工要求，內(nèi)爬外掛塔式起重機(jī)成為一種新型的垂直運(yùn)輸形式。由于超高層建筑塔式起重機(jī)具有起重量大、吊距遠(yuǎn)、吊次多等特點(diǎn)，支撐塔式起重機(jī)的外掛架就顯得特別重要。 對(duì)某超高層建筑的內(nèi)爬外掛塔式起重機(jī)循環(huán)組合掛架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，分別監(jiān)測(cè)塔式起重機(jī)負(fù)載運(yùn)行和自身爬升過(guò)程中外掛架各組成構(gòu)件應(yīng)變分布和相互之間的轉(zhuǎn)角變化。 根據(jù)測(cè)試的結(jié)果分析外掛架各構(gòu)件受力大小和特點(diǎn)，從而保證這種新型的垂直運(yùn)輸形式的安全。

  引言

現(xiàn)代超高層建筑廣泛采用“ 鋼筋混凝土核心筒＋鋼結(jié)構(gòu)外框” 的組合結(jié)構(gòu)體系，此類超高層結(jié)構(gòu)對(duì)施工階段的垂直運(yùn)輸提出了很高的要求。 施工中常常面臨垂直運(yùn)輸中吊重大、吊距遠(yuǎn)、吊次多、限制條件復(fù)雜等難點(diǎn)。 在進(jìn)行此類超高層垂直運(yùn)輸工具塔式起重機(jī)的型號(hào)及附著形式選擇時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的固定基礎(chǔ)外附式塔式起重機(jī)在此類超高框筒結(jié)構(gòu)施工時(shí)會(huì)制約核心筒的施工進(jìn)度，且隨著建筑高度增加對(duì)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的強(qiáng)度等各方面的要求也越來(lái)越高。 此外現(xiàn)代超高層由于使用功能方面的要求，核心筒平面尺寸狹小，筒內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能滿足多臺(tái)大型塔式起重機(jī)的布置及爬升空間的需求。

鑒于上述原因，內(nèi)爬外掛塔式起重機(jī)成為一種新型的垂直運(yùn)輸形式。 由于超高層建筑塔式起重機(jī)具有起重量大、吊距遠(yuǎn)、吊次多等特點(diǎn)，支撐塔式起重機(jī)的外掛架就顯得特別重要。 本文以某超高層建筑自行設(shè)計(jì)的內(nèi)爬外掛塔式起重機(jī)循環(huán)組合掛架為例，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。 塔式起重機(jī)循環(huán)組合掛架如圖１所示。 上層和下層水平框架以及斜桿構(gòu)成基本的組合掛架，其附著在核心筒的剪力墻上。 當(dāng)核心筒的剪力墻施工到一定高度需爬升塔式起重機(jī)時(shí)，安裝第３道水平框架。 然后，塔式起重機(jī)在爬帶的幫助下由其自身頂升機(jī)構(gòu)的作用而逐漸上升。 當(dāng)塔式起重機(jī)上升到上層水平框架時(shí)，固定塔式起重機(jī)。 此時(shí)上層水平框架成為下層水平框架，而第３ 道水平框架成為上層水平框架，原下層水平框架成為第３ 道水平框架為塔式起重機(jī)的再次爬升做準(zhǔn)備。 依次循環(huán)直至完成本工程的主體施工。

本工程涉及的塔式起重機(jī)屬于大型的起重設(shè)備，對(duì)掛架的承載能力要求高，塔式起重機(jī)在使用過(guò)程中對(duì)掛架結(jié)構(gòu)的影響很大，其結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)尤為重要。 因此，我們針對(duì)掛架的支撐橫梁、斜拉桿、水平支撐等主要構(gòu)件進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變和構(gòu)件之間相對(duì)轉(zhuǎn)角監(jiān)測(cè)，將數(shù)據(jù)整理后進(jìn)行評(píng)定，為以后類似工程提供借鑒。

１   測(cè)試方案

１．１   測(cè)試內(nèi)容及編號(hào)

根據(jù)本次測(cè)試目的和現(xiàn)場(chǎng)情況綜合考慮，確定了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主要內(nèi)容如下。

１）不同工況下外掛架主要構(gòu)件的應(yīng)變測(cè)試采用應(yīng)變儀測(cè)量不同工況下主要構(gòu)件的應(yīng)變。

由于外掛架基本對(duì)稱，主要在外掛架南側(cè)布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。 根據(jù)分析需要和現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)已經(jīng)附著在核心筒上的實(shí)際情況，除補(bǔ)償點(diǎn)外，共布置４６ 個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。 具體測(cè)點(diǎn)布置為：下層主梁塔式起重機(jī)支座附近截面布置測(cè)點(diǎn)，該截面外側(cè)板沿截面高度各均勻布置４ 個(gè)測(cè)點(diǎn)，頂板布置２ 個(gè)測(cè)點(diǎn)；下層主梁耳板處和支座銷軸處各２ 個(gè)測(cè)點(diǎn)；上層主梁塔式起重機(jī)支座附近截面布置測(cè)點(diǎn)，該截面兩側(cè)側(cè)板沿截面高度各均勻布置４ 個(gè)測(cè)點(diǎn)，頂板布置２ 個(gè)測(cè)點(diǎn)；拉桿離端部?jī)蓚€(gè)直徑長(zhǎng)度外沿圓周均勻布置２ 個(gè)測(cè)點(diǎn)；上層布置２ 個(gè)長(zhǎng)水平支撐桿，在距離支撐桿端部２ 個(gè)直徑長(zhǎng)度外布置 ２ 個(gè)測(cè)點(diǎn)，下層僅在南側(cè)長(zhǎng)水平支撐桿上布置。 各構(gòu)件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)點(diǎn)編號(hào)如圖２ 所示。

２）不同工況下主要構(gòu)件間的變形（轉(zhuǎn)角）測(cè)量采用位移傳感器測(cè)量不同工況下主要構(gòu)件的相對(duì)變形。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和測(cè)試需要，布置７ 個(gè)測(cè)

點(diǎn)。 由于外掛架基本對(duì)稱，測(cè)點(diǎn)均布置在南側(cè)，位移傳感器布置及測(cè)點(diǎn)編號(hào)如圖３ 所示。

１．２   測(cè)試工程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，選擇起吊重物為鋼柱，其質(zhì)量為２２．５ｔ。 根據(jù)塔式起重機(jī)荷載雙倍率曲線（見(jiàn)圖 ４），確定塔式起重機(jī)工作幅度小幅為 ６２．２°，

大幅為４１．０°。測(cè)試以塔式起重機(jī)空載，大臂仰角５７°，伸向正東為初始狀態(tài)。 測(cè)試工況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工確定，共分為６ 個(gè)工況，如表１ 所示。

２   測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)情況

測(cè)試分２ 次進(jìn)行：第１ 次塔式起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程；第２ 次塔式起重機(jī)爬升過(guò)程。 第１ 次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)從１

３８６２ 靜態(tài)應(yīng)變采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 位移傳感器安裝以前進(jìn)行了標(biāo)定。 現(xiàn)場(chǎng)起吊的鋼柱如圖５ 所示，質(zhì)量為２２．５ｔ。

第２ 次測(cè)試是在塔式起重機(jī)爬升過(guò)程中，測(cè)試各構(gòu)件應(yīng)變的大小。 由于第１ 次測(cè)試時(shí)，下層掛架是在已經(jīng)承受塔式起重機(jī)荷載作用下粘貼應(yīng)變片的。 因此，在內(nèi)力計(jì)算時(shí)必須考慮第２ 次測(cè)試結(jié)果即下層掛架卸載后應(yīng)變片的應(yīng)變。

３   測(cè)試結(jié)果

位移值如表２ 所示。 由表２ 可知位移傳感器的最大軸向相對(duì)位移值發(fā)生在第 ７ 測(cè)點(diǎn)， 其值為２．００９ｍｍ，工況為 ３ ～６。 其余測(cè)點(diǎn)最大軸向相對(duì)位

移值均未超過(guò)１ｍｍ。 將上述位移值按照三角關(guān)系換算可知主要構(gòu)件之間最大相對(duì)轉(zhuǎn)角，如表３ 所示。

   由表 ３ 可知構(gòu)件間相對(duì)轉(zhuǎn)角均較小。 構(gòu)件之間最大相對(duì)轉(zhuǎn)角發(fā)生在上層長(zhǎng)水平撐桿與埋板處，工況為３，５，最大相對(duì)轉(zhuǎn)角為０．２６５°。 由外掛架位移及相對(duì)轉(zhuǎn)角結(jié)果可知：相對(duì)測(cè)試荷載而言，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中外掛架相對(duì)變形非常小，反映外掛架還具備充分的承載富余量。３．２  應(yīng)變結(jié)果分析

以最大受力的斜拉桿為例進(jìn)行分析。 斜拉桿在塔式起重機(jī)爬升過(guò)程中的微應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系如圖６ａ 所示，其在塔式起重機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中的微應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系如圖６ｂ 所示。 需注意的是圖６ｂ所示的微應(yīng)變?yōu)榕郎葱遁d后各測(cè)點(diǎn)的平均應(yīng)變疊加塔式起重機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的微應(yīng)變。從圖６ 計(jì)算可知，在正常運(yùn)行過(guò)程中，斜拉桿的最大拉應(yīng)力為４９．３７Ｎ／ｍｍ２ ，作用時(shí)間較長(zhǎng)。 由于

塔式起重機(jī)的突然加載／ 卸載或者銷軸的移動(dòng)，可能導(dǎo)致某些測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變突然增大，但是作用時(shí)間較短（ 持續(xù)時(shí)間僅為１ ～３ｓ），對(duì)于斜拉桿可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力２７５Ｎ／ｍｍ２ ，已經(jīng)超過(guò)鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，但小于鋼材屈服強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。 依據(jù)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》ＧＢ５００１７—２００３ 中規(guī)定：容許應(yīng)

相關(guān)，建立的回歸模型是有現(xiàn)實(shí)意義的。

4\ 結(jié)語(yǔ)

從掛架兩次的測(cè)試過(guò)程中可知，其受力的大小是隨時(shí)間變化，應(yīng)按疲勞構(gòu)件進(jìn)行校核或者設(shè)計(jì)。從測(cè)試應(yīng)變和位移傳感器的結(jié)果得出，掛架的各個(gè)構(gòu)件在正常使用過(guò)程中處于彈性狀態(tài)，掛架的剛度滿足塔式起重機(jī)運(yùn)行的要求。 此外，測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：塔式起重機(jī)的突然加載／ 卸載或者銷軸的移動(dòng)，會(huì)引起某些構(gòu)件應(yīng)變的突然增加。