| 摘 要: 提出了用逆作钢格构柱承台法和逆作钢格构柱钢梁法，解决深基坑建筑施工中遇到的塔式起重机既要在基坑开挖前安装在深基坑中，又要在基坑开挖后保证塔式起重机安全使用的问题，为解决目前高层建筑深基坑施工中的突出的垂直运输问题，提供了一种可行的方法。
关键词: 逆作 钢格构柱 塔式起重机 基础
随着建筑业的快速发展，塔式起重机已成为现代工业和民用建筑施工中不可缺的垂直运输机械。目前建筑施工工期短，垂直运输量大，一般都需在基坑开挖前安装好塔式起重机，以解决垂直运输的问题。但在高层建筑的施工中，由于一般设有多层地下室，且基坑工程具有平面尺寸大、开挖深度深，垂直运输矛盾突出，施工场地狭小等原因，塔式起重机可能被定位在深基坑中。而此时基坑尚未开挖，无法将塔式起重机基础承台标高下降至主楼结构底板处直接利用底板下的工程桩，从而无法实现在基坑开挖前安装塔式起重机以解决垂直运输的问题。如果采用主楼间的沉降缝或后浇带而在地基施工时将混凝土工程桩加长至地面，塔式起重机是可以实现在基坑开挖前安装，但在塔式起重机安装后，随着基坑的开挖，塔式起重机基础承台下的土要被逐渐挖掉的，基坑土层的标高在逐渐降低，这时加长的混凝土桩将会暴露在外，原先的低承台桩基变成高承台桩基，随着开挖深度的加大，桩的暴露长度过大，原先的桩实际上成为了一个柱，随着柱长度不断加大容易造成柱的长细比过大而引发失稳，但混凝土桩由于自身材料和结构等方面的原因对其进行加固难度极大，此时根本无法发挥塔式起重机的作用，尚需花时花钱进行抢险来保证安全。因此为了实现塔式起重机既能在基坑开挖前安装，又能保证其在整个施工中的安全，和在整个施工中充分发挥其作用，本文提出逆作钢格构柱承台法（见图1 ）和逆作钢格构柱钢梁法解决施工中遇到的这一问题。
图1 基坑开始开挖但未开挖到底板位置的逆作钢格构柱承台基础示意图
1 设计原理
塔式起重机基础的主要作用是传递载荷到地基和增加抗倾覆的稳定性。因此只要能找到一种既能顺利传递塔式起重机的各种载荷，又能确保其抗倾覆稳定性的方法，就可以实现基础的功能，并解决塔式起重机既在基坑开挖前在基坑中安装使用，又在基坑开始开挖后继续安全发挥其作用的问题。逆作钢结构柱承台方法是利用承台增加抗倾覆稳定性，利用承台下的钢结构传递塔式起重机的各种载荷到基坑桩基础，在开挖后通过对钢结构的经逆作成钢格构柱来解决其水平承载和稳定性，故这种方法从原理是可行的。而逆作钢结构柱钢梁法是解决逆作钢结构柱承台基础在塔式起重机拆除后，对庞大的混凝土承台处理困难且费时费力而提出的用既方便拆除又可重复利用的钢梁结构替代混凝土承台的功能来承受上部塔式起重机的荷载。因此只要设计的基础钢梁满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个方面的要求，该方法就能满足塔式起重机的使用。其中承台下的钢结构实际上是基坑未开挖前的实腹式钢桩或钢格构龙骨灌
注桩破桩后钢格构龙骨。
2 基础计算模型
2.1 逆作钢格构柱承台式基础计算模型（见图2）
由于考虑开挖过程中，开挖面以下土的扰动，以及在在开挖过程中，挖机撞上钢结构等外部因素的对钢
结构稳定性的影响，在模型中假定：（1 ）钢结构与承台及钢结构与其底部桩的连接为铰接；（2 ）钢结构的布置与塔身中心线成双轴对称；（3 ）由于塔式起重机的转矩不大，不考虑其对基础的影响。该模型计算结果是偏于安全的。
2.2 逆作钢格构柱承台式基础钢梁计算模型（见图3）
在模型中假定( 1 ) 钢梁底部与逆作钢格构柱的连接为铰接，一端为固定铰接，一端为活动铰接；( 2 )逆作钢格构柱、钢梁的布置与塔身中心线成双轴对称；( 3 )不考虑塔式起重机转矩对基础的影响。
3 设计计算方法
3.1 逆作钢格构柱承台式基础
（1 ）根据计算模型计算塔式起重机工况和非工况下出逆作钢格构单肢和承台的受力，选择基中最不利
组合作为设计依据。计算时自重应取塔式起重机使用到最大高度时的自重。
（2 ）按桩基础设计塔式起重机基础，设计时注意：一是单桩的承载力不能计入基坑底面以上桩土对桩侧摩擦力；二是验算桩对承台的冲切；
（3 ）根据工程桩的情况确定逆作钢格构单肢的型式：如工程桩采用的是实腹式钢桩，则依据逆作钢格构单肢最不利的受力，计算出钢结构不失稳的最大长度
，即逆作处理前基坑允许的最大开挖深度，并验算其强度、刚度、稳定性；如工程桩采用灌注桩的则应依据逆作钢格构单肢最不利的受力及桩径设计逆作钢格构单肢的格构型式，并计算出逆作处理前基坑允许的最大开挖深度，并验算其强度、刚度、稳定性；
（4 ）根据逆作钢格构的受力确定其截面大小，设计计算缀条或缀板及连接，同时计算出逆作钢格构需附着锚固加固前允许的最大独立高度。
（5 ）对开挖到基坑底逆作完的钢格构柱进行强度、刚度、稳定性、单肢稳定性及连接部分的复核。
3.2 逆作钢格构柱钢梁式基础
除按逆作钢格构柱承台式基础进行逆作钢格构柱的设计外，尚需增加以计算模型计算出的钢梁受力
为依据对钢梁进行设计验算。
4 施工中的注意事项
（1 ）承台式基础逆作钢格构柱单肢要插入承台足够深度，并在承台基础制作前在其底部焊接托架加
固；
（2 ）钢梁式基础逆作钢格构柱单肢顶部要加焊过渡钢板，在钢梁连接部位需进行加强，并严格控制
钢梁安装后钢梁的不平度。
（3 ）工程桩是灌注桩时，在破桩时不能对逆作钢格构柱单肢进行同时破桩；
（4 ）在每次逆作施工后，均应对焊接部分质量进行验收；
（5 ）在塔身能够附着锚固时及时附着锚固，以减小水载荷和弯矩对底部的影响。
（6 ）在使用中要经常观察检查各连接部位的情况，发现问题及时进行分析加固。经常观察塔式起重
机的垂直度，发现超差及时采取办法纠正。
5 结束语
逆作钢格构柱作为高层深基坑施工中塔式起重机基础制作的一种新工艺，已在工程中开始被使用，该
方法安全有效地解决了高层深基坑建筑施工中垂直运输的问题。
参考文献
1. 肖宁海，郭智勇. 塔式起重机方形承台复合桩基设计
2. 李亚楠. 装配式钢结构塔式起重机基础的设计与有限元分析
南京建工建筑机械安全检测所 张 健/ZHANG
Jian
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