赵中原 周文凯 周 克 罗立峰 张 薇

中国建筑第八工程局有限公司 上海 200125

1 工程概况

马来西亚吉隆坡标志塔由塔楼和裙楼组成，其中塔楼地上93层、地下7层，东西两侧裙楼地上4层，南侧裙楼地上5层，总高度438.37 m，为超高层综合楼。

本工程塔楼为钢框架-混凝土核心筒结构，钢结构构件总质量24 000 t。主塔楼采用2台L500-32外附着于核心筒和1台ZSL-380塔吊设置于楼梯井内配合主楼结构施工，塔吊分2个阶段布置：33层以下施工阶段，4#塔吊通过设在核心筒楼梯井内的钢支承架进行内爬，支承架间距16 m；33层以上东西侧混凝土墙取消，此时4#塔吊转换为外附着于核心筒外侧的楼梯井中。本文主要讨论5#、6#塔吊（图1）。

图1 标准层塔吊平面布置

2 支撑架吊杆的构造及设计

2.1 吊杆的构造

结合塔吊塔身外框的布置特点和吊杆的功能要求，将吊杆（图2）设计成高度1.42 m（塔身2个卡扣之间的距离），伸出塔身长度为1.5 m（塔身外表面至支撑架大梁中心之间的距离）。

2.2 吊杆的分析计算

2.2.1 塔吊整体受力分析

根据塔吊手册中提供的反力，结合荷载分析简图（图3），可得弯矩M=1 839.8 kN·m。

图2 吊杆示意

图3 荷载分析简图

2.2.2 标准节受力计算

由于塔吊吊臂方位的不同，致使标准节受到的内力不同，现将塔吊吊臂方位分为5个方位（图4）。

图4 吊臂方位

1）方位1、方位3、方位5。塔身角部钢柱所受到的竖向力（钢柱之间的距离d为2.3 m。由于拆装塔吊支撑架时塔吊自身停止工作，故荷载计算仅考虑塔吊非工作状态）分为：V1=V2=V/4＋M/（2d）=884.2 kN；V3=V4=V/4－M/（2d）=84.8 kN。

2.2.3 建立计算模型

该吊杆使用结构分析软件MIDAS建立模型进行计算，并考虑6种工况：

1）工况1：方位3，吊杆钢丝绳正常工作。

2）工况2：方位2或方位4，吊杆钢丝绳正常工作。

3）工况3：方位3，吊杆钢丝绳非正常工作。

4）工况4：方位2或方位4，吊杆钢丝绳非正常工作。

5）工况5：方位1或方位5，吊杆钢丝绳非正常工作。

6）工况6：方位2或方位4，吊杆钢丝绳非正常工作。

其中，吊杆钢丝绳非正常工作是指吊杆上2根钢丝绳中的一根破断。

2.2.4 施加荷载

最大的塔吊支撑架杆件质量为7 t，正常工作（工况1、工况2）时每个吊杆端部受到35 kN的竖向力和35 kN的水平力（考虑吊绳与水平面的夹角为45°）；当吊杆的一根吊绳断时，吊绳直接作用70 kN的竖向力（工况3～6）。

2.2.5 分析结果

根据6种荷载工况，采用表1的荷载组合系数，计算出最大应力为162 MPa，满足规范要求。

表1 荷载组合系数

2.3 连接节点验算

2.3.1 节点构造

吊杆与塔吊塔身间的连接形式直接关系到施工过程中的使用效率，由于施工过程中需要在高空中拆除和安装吊杆，为便于操作，吊杆与塔吊塔身间采用易于拆卸的高强度销轴（材质为40Cr调质处理）进行单铰固定，此外销轴连接可以较好地实现铰接边界条件，与理论的边界模型能较好地吻合，最大限度地降低吊杆弯矩带来的不利影响。

销轴连接节点主要由公接头板、母接头板、销轴3个部分构成。本节点中钢板厚度有20、12 mm这2种。

2.3.2 销轴节点验算

经相关强度及承载力计算，采用材质40Cr，直径D=30 mm的销轴和连接板能满足规范承载力要求。

3 吊杆安装注意事项

1）吊杆需联合验收合格后方可允许使用。每次使用前，需经技术负责人确认吊杆上吊耳、杆件连接处所有焊缝及底部销轴连接可靠后，方可使用。

2）该吊杆最大承载量为7 t，严禁超载。且在吊杆所在区域下部需拉设警戒线，禁止人员经过。

3）吊杆起吊前，必须检查吊索钢丝绳、吊链、卸扣，确认其不存在裂纹、气泡等影响安全使用的危险状况，确认吊索具与吊杆已经可靠连接后，方可将其投入使用。

4）起重吊运支撑架至吊杆过程中，应当采取措施确保其平稳，严格防止起重伤害事故、落物伤人事故的发生。

4 结语

本文以马来西亚吉隆坡标志塔塔吊支撑架吊杆为研究对象，提出了在确定支撑架吊杆结构荷载工况时必须考虑的2个塔吊吊臂的主要方位，这对于支撑架吊杆结构的安全设计至关重要[1-4]。另外，基于塔吊支撑架吊杆在超高层施工过程中的重要作用，特别考虑了支撑架吊杆在灾害情况下（吊杆中的一根钢丝绳失效）“高空不倒”的要求，总共给出了6种荷载工况。最后研究的节点设计是保证支撑架吊杆结构安全的关键，精心设计构件之间的节点是支撑架吊杆在高空“不散架”的保障。超高层建筑高度高、垂直运输量较大，塔吊使用频繁，安全管理至关重要。在使用过程中严禁吊杆超载，以此保证超高层建筑施工的安全。