某工程为一综合性住宅小区的建设，由多幢多层和小高层建筑组成，其中10 号、11 号为两幢25层高层建筑，最大高度约为100 m，塔机结构高度约为125 m，每4 层楼房（约16 m）加一道附着装置，加至第23 层，共设5 道附着装置。根据施工现场的工程需要，需在两主楼之间架设1 台QTZ63 系列5013型塔式起重机，塔机中心与建筑物外墙之间的附着距离为11.17 m，附着点开间跨距为16.34 m，其平面布置如图1 所示。
根据塔机生产厂家提供的标准，附着距离一般为3～5 m，附着点跨距为7～8 m[1，2]，远不能满足本工程的具体施工要求。针对附着距离较大的问题，我们参考了德国利勃海尔88 HC 型塔机附着距离长达11.6 m 的成功设计经验[3]，提出QTZ63 系列5013型塔机超长距离附着装置设计方案，具体如下。
1 附着装置布置方案
塔机附着装置由附着框架和附着杆组成，附着框架多用钢板组焊成箱型结构，附着杆常采用角钢或无缝钢管组焊成格构式桁架结构，受力不大的附着杆也可用型钢或钢管制成。
根据施工现场提供的各层楼面顶板标高，按照QTZ63 系列5013 型塔式起重机的技术要求，需设5道附着装置，以满足工程建设最大高度100 m 的要求。附着装置布置方案如图2 所示，其中A、B、C 为3 杆，LA=10 800 mm、LB=11 320 mm、LC=14 200 mm。
附着计算工况及附着杆内力计算
1. 附着装置计算工况
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，应考虑以下两种情况，如图3 所示。
（1） 塔机满载工作，起重臂顺塔身X- X 轴或Y- Y 轴，风向垂直臂架。
（2） 塔机非工作工况，起重臂处于塔身对角线方向，风由平衡臂吹向起重臂（GB/T13752—1992 塔式起重机设计规范）。在实际使用中，塔机最上面一道附着杆受力最大[4]，本次设计只对最上面一道附着杆的内力进行计算分析。
2. 塔机满载工作时附着杆内力计算[5]
塔机正常工作状态主要受到风载（塔臂）及回转机构产生的转矩作用。其中风载q 定义为：作用在塔机（包括吊重）单位长度上的载荷。根据文献[4]中风载计算方法，并查QTZ63 系列5013 型塔式起重机技术参数，计算得出风载q=0.27 kN/m，故有：
Mf =1/2•q•l1²－1/2•q•l2² = （1）
1/2×0.27×（50.16²－14.903² )=309.68 kN·m
Mh =fk(P/ω)=370.24 kN·m （2）
式中：
Mf———由风载所产生的转矩，kN·m；
Mh———由回转机构所产生的转矩,kN·m；
l1———工作臂架长度，m；
l2———平衡臂架长度，m；
f———塔机工况系数，f=1.71；
k———载荷换算系数，随回转支撑结构的不同选取不同值，此处k=3.676；
P———回转功率，QTZ63 系列5013 型起重机
P=3.7 kW；
ω———回转角速度，由QTZ63 系列5013 型塔式起重机主要技术参数表查得ω=0.6 r/min。
塔机满载工作状态时附着杆受力分析如图4所示。
由图4 附着杆受力分析和平面力系平衡方程ΣX=0，ΣY=0，ΣM=0，可得塔机满载工作时附着杆倾角及内力如表1 所示。
3. 塔机非工作工况时附着杆内力计算[5]
当塔臂处于塔身对角线方向时，塔臂所受风载和自重对附着杆所产生的力影响最大，风载对塔身的影响可以忽略。塔机非工作工况时附着装置受力简化如图5 所示，最上一道附着装置3 根附着杆的受力分析如图6 所示。
表1 附着杆夹角及内力
杆件 LA=10800 mm LB=11320 mm LC=14200 mm
角度 α=68.5° β=62.6° γ=45°
内力 F1=245 kN F2=238 kN F3=30 kN
由图6 附着杆受力分析和平面力系平衡方程ΣX=0，ΣY=0，ΣM=0，可得塔机非工作工况时附着杆倾角及内力如表2 所示。
由上述两种工作状态下的附着杆受力计算可知C 杆受到的内力最大，因此只需验证C 杆是否满足强度及稳定性要求即可。
表2 附着杆夹角及内力
杆件 LA=10 800 mm LB=11 320 mm LC=14 200 mm
角度 α=68.5° β=62.6° γ=45°
内力 F1=- 51 kN F2=238 kN F3=270 kN
3 附着杆截面设计[5]
3.1 截面选择
附着杆结构通常由型钢(一般用角钢) 通过缀条或缀板连接而成。在本工程中采用缀条连接方式, 截面形式如图7 所示。附着杆结构参数：截面尺寸为420 mm×400 mm；附着肢件为等边角钢∠63×4；缀条为∠30×3；附着杆截面积A=19.92 cm2；惯性矩Ix=7 496.12 cm4，Iy=6 702.6 cm4；惯性半径ix=19.4 cm，iy=18.3 cm。选用钢材为Q235，取许用压应力[σ]=215
MPa，屈服强度fy=235 N/mm2，对C 杆须进行整体稳定性验算、局部稳定性验算和单肢稳定性验算。
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