［摘要］ 傳統(tǒng)的附著式塔式起重機未能滿足現(xiàn)有施工要求，內(nèi)爬外掛塔式起重機成為一種新型的垂直運輸形式。由于超高層建筑塔式起重機具有起重量大、吊距遠、吊次多等特點，支撐塔式起重機的外掛架就顯得特別重要。 對某超高層建筑的內(nèi)爬外掛塔式起重機循環(huán)組合掛架進行現(xiàn)場測試，分別監(jiān)測塔式起重機負載運行和自身爬升過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)測試的結(jié)果分析外掛架各構(gòu)件受力大小和特點，從而保證這種新型的垂直運輸形式的安全。

  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)對施工階段的垂直運輸提出了很高的要求。 施工中常常面臨垂直運輸中吊重大、吊距遠、吊次多、限制條件復(fù)雜等難點。 在進行此類超高層垂直運輸工具塔式起重機的型號及附著形式選擇時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的固定基礎(chǔ)外附式塔式起重機在此類超高框筒結(jié)構(gòu)施工時會制約核心筒的施工進度，且隨著建筑高度增加對塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的強度等各方面的要求也越來越高。 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，不能滿足多臺大型塔式起重機的布置及爬升空間的需求。

鑒于上述原因，內(nèi)爬外掛塔式起重機成為一種新型的垂直運輸形式。 由于超高層建筑塔式起重機具有起重量大、吊距遠、吊次多等特點，支撐塔式起重機的外掛架就顯得特別重要。 本文以某超高層建筑自行設(shè)計的內(nèi)爬外掛塔式起重機循環(huán)組合掛架為例，對其進行現(xiàn)場測試。 塔式起重機循環(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時，安裝第３道水平框架。 然后，塔式起重機在爬帶的幫助下由其自身頂升機構(gòu)的作用而逐漸上升。 當(dāng)塔式起重機上升到上層水平框架時，固定塔式起重機。 此時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屬于大型的起重設(shè)備，對掛架的承載能力要求高，塔式起重機在使用過程中對掛架結(jié)構(gòu)的影響很大，其結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測尤為重要。 因此，我們針對掛架的支撐橫梁、斜拉桿、水平支撐等主要構(gòu)件進行了現(xiàn)場應(yīng)變和構(gòu)件之間相對轉(zhuǎn)角監(jiān)測，將數(shù)據(jù)整理后進行評定，為以后類似工程提供借鑒。

１   測試方案

１．１   測試內(nèi)容及編號

根據(jù)本次測試目的和現(xiàn)場情況綜合考慮，確定了現(xiàn)場測試主要內(nèi)容如下。

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

由于外掛架基本對稱，主要在外掛架南側(cè)布置應(yīng)變測點。 根據(jù)分析需要和現(xiàn)場塔式起重機已經(jīng)附著在核心筒上的實際情況，除補償點外，共布置４６ 個應(yīng)變測點。 具體測點布置為：下層主梁塔式起重機支座附近截面布置測點，該截面外側(cè)板沿截面高度各均勻布置４ 個測點，頂板布置２ 個測點；下層主梁耳板處和支座銷軸處各２ 個測點；上層主梁塔式起重機支座附近截面布置測點，該截面兩側(cè)側(cè)板沿截面高度各均勻布置４ 個測點，頂板布置２ 個測點；拉桿離端部兩個直徑長度外沿圓周均勻布置２ 個測點；上層布置２ 個長水平支撐桿，在距離支撐桿端部２ 個直徑長度外布置 ２ 個測點，下層僅在南側(cè)長水平支撐桿上布置。 各構(gòu)件應(yīng)變測點布置及測點編號如圖２ 所示。

２）不同工況下主要構(gòu)件間的變形（轉(zhuǎn)角）測量采用位移傳感器測量不同工況下主要構(gòu)件的相對變形。 根據(jù)現(xiàn)場情況和測試需要，布置７ 個測

點。 由于外掛架基本對稱，測點均布置在南側(cè)，位移傳感器布置及測點編號如圖３ 所示。

１．２   測試工程

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

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

２   測試現(xiàn)場情況

測試分２ 次進行：第１ 次塔式起重機運行過程；第２ 次塔式起重機爬升過程。 第１ 次現(xiàn)場測試試驗從１

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

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

３   測試結(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位移值發(fā)生在第 ７ 測點， 其值為２．００９ｍｍ，工況為 ３ ～６。 其余測點最大軸向相對位

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

   由表 ３ 可知構(gòu)件間相對轉(zhuǎn)角均較小。 構(gòu)件之間最大相對轉(zhuǎn)角發(fā)生在上層長水平撐桿與埋板處，工況為３，５，最大相對轉(zhuǎn)角為０．２６５°。 由外掛架位移及相對轉(zhuǎn)角結(jié)果可知：相對測試荷載而言，整個測試過程中外掛架相對變形非常小，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行分析。 斜拉桿在塔式起重機爬升過程中的微應(yīng)變與時間的關(guān)系如圖６ａ 所示，其在塔式起重機正常運行過程中的微應(yīng)變與時間的關(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后各測點的平均應(yīng)變疊加塔式起重機正常運行時的微應(yīng)變。從圖６ 計算可知，在正常運行過程中，斜拉桿的最大拉應(yīng)力為４９．３７Ｎ／ｍｍ２ ，作用時間較長。 由于

塔式起重機的突然加載／ 卸載或者銷軸的移動，可能導(dǎo)致某些測點的應(yīng)變突然增大，但是作用時間較短（ 持續(xù)時間僅為１ ～３ｓ），對于斜拉桿可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力２７５Ｎ／ｍｍ２ ，已經(jīng)超過鋼材的屈服強度設(shè)計值，但小于鋼材屈服強度的標(biāo)準(zhǔn)值。 依據(jù)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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)實意義的。

4\ 結(jié)語

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