塔吊QTZ5613超长附墙杆件设计安装专项施工方案1023.docx
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塔吊QTZ5613超长附墙杆件设计安装专项施工方案1023
QTZ80（Q5613）附墙杆件设计、安装
专
项
施
工
方
案
编制人：
审批人：
厦门市正德利实业发展有限公司
2012年10月8日
第一章：
工程概况……………………………………………………………………3
第二章：
塔机概况…………………………………………………………………4
1、塔机选型及布置……………………………………………………………4
2、塔机基本参数………………………………………………………………4
3、附墙装置相关数据……………………………………………………………5
4、编制附墙装置安全专项施工方案申请专家论证的说明…8
第三章：
编制依据…………………………………………………8
第四章：
危险源识别及相关控制措施…………………8
1、危险源识别…………………………………………………………………9
2、危险源相关控制措施………………………………………………………10
⑴、防止塔式起重机事故措施………………………………………………10
⑵、防止高处坠落措施…………………………………………………11
⑶、防止高处落物伤人措施……………………………………………12
第五章：
附墙杆件安全技术设计及计算……………12
第六章：
计算结论……………………………………………………49
第七章：
附墙装置施工要求…………………………………………50
第八章：
应急救援预案………………………………………58
第九章：
附图……………………………………………63
第一章：
工程概况：
工程地点：
集美新城核心区东北部，北面靠海翔大道；东侧紧邻杏林湾水域。
工程名称：
住宅.莲花新城项目3#地块地下室及上部工程
建设单位：
厦门市东区开发公司
监理单位：
厦门高诚信建设监理有限公司
设计单位：
厦门市泛华建筑设计有限公司
监督单位：
厦门市集美区建设工程质量安全监督站
施工单位：
厦门中宸集团有限公司
安装单位：
厦门正德利实业发展有限公司
工程规模：
本工程为住宅莲花新城项目3#地块地下室及上部工程。
由一层地下室、1#~8#高层住宅、9#~12#低层商业建筑及室外配套工程组成；总用地面积楼36531.124m2，总建筑面积142748.45m2，：
5#楼建筑面积：
13264m2，建筑物最高高度：
109.5m
Q5613塔吊
型号：
QTZ80（Q5613）（安装总高度126.6m）
附着层
附着距基础高（m）
附着位置及砼标号
7层柱（已装）
30
梁柱（C30）
13层柱（已装）
48
梁柱（C30）
19层柱（已装）
64
梁柱（C30）
25层柱（已装）
82
梁柱（C30）
31层柱（已装）
100
梁柱（C30）
第二章：
塔机概况
1、塔机选用及布置工况
5#楼现场安装的1#塔机“GJJ”牌QTZ80（Q5613）,塔机基础标高为负5.5米，塔机基础中心位于5#楼5-5轴与5-9轴之间，详见塔机基础布置方案图。
该塔机离墙距离达8.3m（塔机中心至外墙距离），附墙跨距为9.8m。
2、塔机基本参数：
1#塔机为长沙京龙工程机械有限公司生产QTZ80（Q5613）塔机，塔机标准臂长为56m。
查该塔机《使用说明书》，该塔机额定起重力矩为800KN.M,最大起重量6T,独立起升高度为40m（由1节预埋基础节、1节过渡节和13个标准节组成）,最大起升高度为160m,第一道附墙架以上塔身最大悬出段为35.2m，塔机最大工作高度为65.2米（由1节预埋基础节、1节过渡节和22个标准节组成）。
第二道附墙架以上塔身最大悬出段为35.4m，第一、二道附墙之间的距离为不大于25米，塔机最大工作高度为90.4米（1节预埋基础节、1节过渡节和31个标准节组成）。
第三道附墙架以上塔身最大悬出段为32.8m，第二、三道附墙之间的距离为不大于25米，塔机最大工作高度为112.8米（1节预埋基础节、1节过渡节和39个标准节组成）。
第四道附墙架以上塔身最大悬出段为33m，第三、四道附墙之间的距离为不大于25米，塔机最大工作高度为138米（1节预埋基础节、1节过渡节和48个标准节组成）。
第五道附墙架以上塔身最大悬出段为30.4m，第四、五道附墙之间的距离为不大于25米，塔机最大工作高度为160.4米（1节预埋基础节、1节过渡节和56个标准节组成）。
非工作状态最大倾覆力矩为2717.1KN.M；工作状态最大倾覆力矩为2117.2KN.M；工作状态下惯性扭矩为279KN.M;塔身过渡节及标准节均由方钢管组L125角钢对扣焊接而成，外表为黄色，节重约880KG，截面为均1.6m×1.6m，其主弦上下端面为8个连接螺栓套，高均为2.8m。
3、该台塔机附墙综合考虑三拉杆形式，结合现场实际情况；1#塔机第一道附墙设置在塔身30米（7层梁柱处），塔机安装悬高为65米；第二道附墙设置在塔身48米（13层柱处），塔机安装悬高为81.8米，第三道附墙设置在塔身64米（19层梁柱处），塔机安装悬高为95.8米；第四道附墙设置在塔身82米（25层柱处），塔机安装悬高为112.6米；第五道附墙设置在塔身100米（31层梁柱处），塔机安装悬高为126.6米；1#塔附墙杆件选用槽钢对焊而成的箱型组合结构，1~4道附着主肢选用[18a槽钢;第五道附着选用[20a槽钢。
1#塔机中心至外墙距离，已远远超过《使用说明书》规定的4米，且塔机附墙杆件为非原厂制作产品，计算其杆件内力大小和受力验算。
为确保施工安全，塔机的附着撑杆在施工中所受反力的确定显得非常重要，它对附着撑杆的设计以及主体结构的施工均有直接影响。
为此，应结合实际工程实践，通过对塔机及附着撑杆施工工况的力学分折，据塔机生产厂家所提供的标准附墙距离已远不能满足工程具体施工要求。
针对附墙距离很大的问题，参考使用说明书的参数数据，对1#“GJJ”QTZ80（Q5613）塔机附墙杆件进行设计计算。
住宅莲花新城3#地块5#楼1#“GJJ”牌QTZ80（Q5613）塔机荷载参数
工况荷载
Fh（kN）
Fv（kN）
M（kN.m）
Mn（kN.m）
自由高度
或悬臂高度
（m）
工作状态
24.5
701
2117.2
279
42.6
非工作状态
100.4
592.5
2717.1
0.0
42.6
工作状态
24.5
701
2024.1
279
35（第一道）
非工作状态
100.4
2335.58
0.0
35（第一道）
工作状态
24.5
701
2009.41
279
33.8（第二道）
非工作状态
100.4
2275.34
0.0
33.8（第二道）
工作状态
24.5
701
1943.25
279
29.8（第三道）
非工作状态
100.4
2004.26
0.0
29.8（第三道）
工作状态
24.5
701
1970.2
279
30.6（第四道）
非工作状态
100.4
2394
0.0
30.6（第四道）
工作状态
24.5
701
1921.2
279
26.6（第五道）
非工作状态
100.4
2256.69
0.0
26.6（第五道）
故该塔机自由高度非工作状态下（悬高为42.6m）的最大倾覆力矩M总=2717.1KN.m
M总=M风+M不平衡力矩=2717.1KN.m;风力重心高度：
H1=42.6/2=21.3;
M风=100.4*21.3=2138.52KN.m;
故M不平衡力矩=2717.1-2138.52=578.58KN.m;
在塔机允许最大风速不变的情况下，塔机的风荷载与塔身高度成正比；故该第一道附墙以上的塔机非工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2138.52*35/42.6+578.58=2335.58KN.m；
故该第二道附墙以上的塔机非工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2138.52*33.8/42.6+578.58=2275.34KN.m；
故该第三道附墙以上的塔机非工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2138.52*29.8/42.6+578.58=2074.54KN.m；
故该第四道附墙以上的塔机非工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2138.52*1.3*30.6/42.6*1.1+578.58=2394KN.m；
故该第五道附墙以上的塔机非工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2138.52*1.3*26.6/42.6*1.1+578.58=2156.69KN.m；
故该第一道附墙以上的塔机工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2117.2-24.5*（42.6/2-35/2）=2024.1KN.m；
故该第二道附墙以上的塔机工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2117.2-24.5*（42.6/2-33.8/2）=2009.4KN.m；
故该第三道附墙以上的塔机工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2117.2-24.5*（42.6/2-30.6/2）=1943.25KN.m；
故该第四道附墙以上的塔机工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2117.2-24.5*（42.6/2-28.4/2）=1970.2KN.m；
故该第五道附墙以上的塔机工作状态下所受的最大倾覆力矩为：
M1=2117.2-24.5*（42.6/2-26.6/2）=1921.2KN.m；
4、编制附墙装置安全专项施工方案申请专家论证的说明
该台塔机中心至外墙距离，已远远超过《使用说明书》规定的4米，因此，为确保塔机的安全使用，做好施工现场重大危险源的塔机的安全监控，有效遏制塔机安全事故，我司根据实际情况，特制定《厦门中宸集团有限公司住宅莲花新城3#地块5#楼1#QTZ80（Q5613）超长附墙杆件设计、安装安全专项方案》，按《建筑起重机械安全监督管理规定》建设部令166号的要求，由我司提出申请，并委托厦门市建设工程材料设备协会建筑机械分会组织建筑机械方面的专家对该施工安全专项方案进行专家论证。
第三章、编制依据
（1）《塔式起重机设计规程》GB/T13752-92
（2）《塔式起重机》（GB/T5031-2008）
（3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
（4）《钢结构设计规范》（GB50017--2003）
（5）《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）
（6）《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）
（7）《塔式起重机钢结构制造与检验》JG/T5112-1999
（8）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
（9）《施工现场安全检查标准》（JGJ59-2011）
（10）《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ46-2005）
（11）《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）
（12）《建筑起重机械安全监督管理规定》（建设部令166号）
（13）《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）
（14）《施工现场机械设备安全检查技术规程》（JGJ160-2008）、
（15）《起重机械吊具与索具安全规程》LD48-93
（16）《起重机钢丝绳维护、保养、使用、检验和报废》GB/T5972-2009
（17）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号文）
（18）《建设工程施工重大危险源辨识与监控技术规程》（DBJ13-91-2007）
（19）《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》（JGJ196-2010）
（20）长沙京龙工程机械有限公司QTZ80（Q5613）塔机《使用说明书》
（21）PKPM施工安全设计软件
（22）建筑设计、结构设计施工图纸等
（23）《建筑起重机械安全检测规程》DBJ/T13-67-2010
（24）《关于采集建筑施工特种作业人员信息资料的通知》（厦建工【2010】48号文。
第四章、危险源识别及相关控制措施
1、危险源辨识
根据该塔机附墙安装、使用的特殊情况，项目部针对性地进行了施工过程中危险源的辨识、评价如下：
序号
危险源
伤害
类型
风险
级别
风险
程度
可能性L
频率E
后果C
风险值
D=LEC
危险
程度
1
附墙杆件太细，不符合设计要求
机械
2
重大
10
6
7
420
重大
2
高空作业
高缀
2
重大
10
6
7
420
重大
3
附墙框未安装在塔身主节点处
机械
2
一般
3
6
6
108
一般
3
临边作业
高缀
2
中度
6
6
3
108
一般
4
附墙预埋件不符合设计要求
坍塌
2
重大
10
6
7
420
重大
5
预埋件安装位置的砼强度设计不满足要求
机械、坍塌、物体
打击
3
重大
10
6
7
420
重大
6
高空缀物
物体
打击
2
重大
10
6
7
420
重大
7
焊接作业
火灾
1
轻度
6
6
3
108
一般
通过以上识别，确定有五项重大危险源，分别为预埋杆件太细，不符合设计要求、高空作业、附墙预埋件不符合设计要求、预埋件安装位置的砼强度设计不符合设计要求、高空落物。
2、危险源相关控制措施
⑴防止塔式起重机事故措施
①严格控制荷载，塔机的力矩限位器、载荷限位器经检测合格后，在任何时候严禁私自调整，应杜绝超载吊装。
②禁止斜吊。
所谓斜吊，是指所要起吊的重物不在塔机起重臂顶的正下方，因而当将捆绑重物的吊索挂上吊钩后，吊钩滑车组不与地面垂直，而与水平线成一个夹角。
斜吊还会使重物在离开地面后发生快速摆动，可能碰伤人或碰撞其他物体。
③绑扎构件的吊索要经过计算，绑扎方法应正确牢靠，所有起重工具应定期检查。
④不吊重量不明的重大构件或设备。
严格执行“十不吊”标准。
⑤禁止在六级风以上使用塔机，禁止在四级风以上进行塔机顶升作业。
⑥指挥人员必须持证上岗，作业时应与塔机司机密切配合，执行规定的指挥信号。
塔机司机应听从指挥，当信号不明或错误时，塔机司机可拒绝执行。
⑦严禁起吊重物长时间悬挂在空中，作业中遇突发故障，应采取措施将重物降落到安全的地方，在突然停电时，应立即把所有控制器拨到零位，断开电源总开关，并采取措施把重物降到地面。
⑵防止高处坠落措施
①凡参加高处作业人员必须经医院体检合格，方可进行高处作业。
对患有精神病、癫痫病、高血压、视力和听力严重障碍的人员，一律不准从事高处作业。
②凡参加高处作业人员，应在开工前进行安全教育及操作规程交底。
高空作业人员及搭设高处作业安全设施人员超过2米必须系好安全带，高空作业人员施工前安全带应“先生根”，高挂低用。
③参加高处作业人员应按规定要求戴好安全帽、系好安全带，衣着符合高处作业要求，穿软底鞋，不穿带钉易滑鞋，并要认真做到“十不准”：
一不准违章作业；二不准工作前和工作时间内喝酒；三不准在不安全的位置上休息；四不准随意往下面扔东西；五严重睡眠不足不准进行高处作业；六不准打赌斗气；七高处作业的用具不准没有固定.八不准违反规定要求使用安全用品、用具；九不准在高处作业区域追逐打闹；十不准随意拆卸、损坏安全用品、用具及设施。
④保证施工进度与安全工作同步进行。
⑤禁止立体交叉作业，立体交叉作业要有相应的安全防护隔离措施，无措施严禁同时进行施工。
⑥高处作业前应进行安全技术交底，作业中发现安全设施有缺陷和隐患必须及时解决，危及人身安全时必须停止作业。
⑦高处作业必须有可靠的防护措施。
如悬空高处作业所用平台等设备设施均需经过检验后方可使用。
无可靠的防护措施绝不能施工。
在特殊施工环境安全带没有地方挂，这时更需要想办法使防护用品有处挂，并要安全可靠。
⑧高处作业中所用的物料必须堆放平稳，不可置放在临边或洞口附近，对作业中的走道、通道板和登高用具等，必须随时清扫干净。
拆卸下的物料、剩余材料和废料等都要加以清理及时运走，不得任意乱置或向下丢弃。
各施工作业场所内凡有可能缀落的任何物料，都要一律先行撤除或者加以固定，以防跌落伤人。
⑨雨天、高空作业必须采取可靠的防滑措施，六级以上大风、大暴雨等恶劣气候不得进行露天高空作业，待恶劣气候过后应及时检查高空安全设施，发现问题立即整改，恢复完善。
⑩实现现场交接班制度，前班工作人员要向后班工作人员交待清楚有关事项，防止盲目作业发生事故。
⑶防止高处落物伤人措施
①地面操作人员必须正确佩戴安全帽；
②高处操作人员使用的工具、零配件等，应放在随身佩带的工具袋内，不可随意向下丢掷；在高处用气割或电焊切割时，应采取措施，防止火花落下伤人或酿成火灾。
③地面操作人员，应尽量避免在高空作业面的正下方停留或通过，也不得在塔机的起重臂或正在吊装的构件下停留或通过；构件安装后，必须检查连接质量，只有连接确实安全可靠后，才能松钩或拆除临时固定工具；
④设置吊装禁区，禁止与吊装作业无关人员入内；安装下方周边10米范围内应划定警戒区域，并设专人监护，防止无关人员进入作业范围和落物伤人。
第五章、附墙杆件安全技术设计及计算
一、5#楼1#QTZ80（Q5613）塔吊附着计算（共五道）
根据附着式塔机所受载荷、塔身内力及支反力的计算分析，对于附着装置来说，应考虑以下情况：
①塔机满载工作状态，受自身的扭矩和风载所给的扭矩（风载按20m/s取值，即按0.25KN/mm2），且扭矩方向相同。
②塔机非工作状态（塔机使用高度不超过100m）,风荷载按暴风状态取值1.1KN/mm2；起重臂处于塔身对角线方向，风水平吹向塔臂且与塔臂竖直面垂直。
③塔机非工作状态（塔机使用高度超过100m,风荷载按暴风状态取值1.3KN/mm2）；起重臂处于塔身对角线方向，风水平吹向塔臂且与塔臂竖直面垂直。
④在实际使用中，塔机最上面一道附墙受力最大，在此只对最上面一道附墙杆的内力进行计算分析；
⑤每道附墙均计算，按其中受力最大的一道附墙杆件进行设计计算。
（一）、住宅莲花新城3#地块5#楼1#QTZ80（Q5613）塔吊三附着计算（第一道附墙）
A、5#楼1#QTZ80（Q5613）塔吊三附着计算（第一道附墙非工作状态下）
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。
一.参数信息
塔吊高度:
65.00（m）
附着塔吊最大倾覆力距:
2335.58（kN.m）
附着塔吊边长:
1.60（m）
附着框宽度:
2.00（m）
回转扭矩:
0.00（kN.m）
风荷载设计值W0:
1.1（kN/m2）
附着杆选用：
两根[18a槽钢对焊而成的箱型结构
附着节点数:
1
各层附着高度分别:
30.0（m）
附着点1到塔吊的竖向距离:
7.30（m）
附着点1到塔吊的横向距离:
4.10（m）
附着点1到附着点2的距离:
9.80（m）
二.支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算
其中W0──基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用：
W0=
1.10kN/m2；
uz──风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用：
uz=2.200；
us──风荷载体型系数：
Us=2.400；
z──风振系数,依据《建筑结构荷载规范》结构在Z高度处的风振系数按公式
风荷载的水平作用力
Nw=Wk×B×Ks
其中Wk──风荷载水平压力,Wk=4.066kN/m2
B──塔吊作用宽度,B=1.60m
Ks──迎风面积折减系数，Ks=0.20
经计算得到风荷载的水平作用力q=1.30kN/m
风荷载实际取值q=1.30kN/m
塔吊的最大倾覆力矩M=2335.58kN.m
计算结果:
Nw=216.717kN
三.附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程为:
其中:
四.塔机非工作状态下工况的计算
塔机非工作状态，风向顺着起重臂，不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解，其中
=45,135,225,315，Mw=0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为：
233.15kN
杆2的最大轴向压力为：
71.42kN
杆3的最大轴向压力为：
171.80kN
杆1的最大轴向拉力为：
233.15kN
杆2的最大轴向拉力为：
71.42kN
杆3的最大轴向拉力为：
171.8kN
五.附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
=N/An≤f
其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=233.15kN；
──为杆件的受拉应力；
An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是[18a槽钢对焊而成,查表可知An=2×2569.00=5138mm2；
经计算，杆件的最大受拉应力
=233.15×1000/（2569.00×2）=45.38N/mm2。
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力205N/mm2,满足要求!
2．杆件轴心受压强度验算
验算公式:
=N/
An≤f
其中
──为杆件的受压应力；
N──为杆件的轴向压力,杆1:
取N=241.91kN；杆2:
取N=95.56kN；杆3:
取N=171.80kN；
An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是[18a槽钢对焊而成,查表可知An=2×2569.00=5138mm2；
──为杆件的受压稳定系数,是根据
查表计算得,
杆1:
取
=0.448,杆2:
取
=0.383,杆3:
取
=0.459；
──杆件长细比,杆1:
取
=118.929,杆2:
取
=131.559,杆3:
取
=116.252。
经计算，杆件的最大受压应力
=105.05N/mm2。
最大压应力不大于拉杆的允许压应力205N/mm2,满足要求!
六.焊缝强度计算
附着杆如果采用焊接方式加长，对接焊缝强度计算公式如下:
其中N为附着杆的最大拉力或压力，N=233.15N；
lw为附着杆的周长，取618.00mm；
t为焊缝厚度，t=7.00mm；
ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取160N/mm2；
经过焊缝强度
=233150/（618.00×7.00）=53.89N/mm2。
对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!
B、5#楼1#QTZ80（Q5613）塔吊三附着计算（第一道附墙工作状态下）
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。
一.参数信息
塔吊高度:
65.00（m）
附着塔吊最大倾覆力距:
2024.10（kN.m）
附着塔吊边长:
1.60（m）
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