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摘要：随着经济建设的快速推进，我国的公共建筑及住宅也开始向多、高层发展。到目前为止，已有大量高层建筑分布全国各地，说明我国在高层设计和施工方面已有相关的设计经验和技术条件。在高层组合结构的施工过程中，塔吊一般附着在混凝土筒上，但是随着高度的增加，混凝土筒不再随着钢结构一起攀升，需要将塔吊设置在钢结构构件上。钢结构对塔吊而言，属于柔性基础，在施工过程中的变形比较大，特别是沿海地带，在台风作用下，塔吊对钢结构的影响不可忽视。通过某工程的施工仿真分析，简要描述施工塔吊对主体钢结构的影响。
关键词：建筑施工；塔吊支撑架；设计；主结构；影响
1工程概况
某工程建筑面积3886.88m2；建筑层数为地下1层，地上18层；屋顶塔刹顶部建筑标高为97.598m。主体结构分为两类：60.90m标高以下采用钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系；60.90m标高以上采用钢框架-中心支撑结构体系。主体结构施工时主要采用1台QTZ5810塔吊，设置5道塔吊护墙。
2高层建筑施工中的塔吊设计分析
2.1高层建筑施工中的塔吊支撑架设计要点
对于整体的塔吊支撑架的设计以及选择上要保证严格数据吻合，整个箱体的选择过程中截面的尺寸要按照国家的相关标准，并采用基础的性能钢管，尺寸在Φ350*20，能充分保证整体项目的稳定性。另外在竖向支撑项目元件的选择上也要保证相应的性能系数，要在安装过程中保证竖向支撑要对塔吊和支架的反力形成支撑。而水平的支撑项目主要就是预防整体支架的不平衡，从本质上要保证在整体结构的稳定性，主要采取的元件尺寸是Q345B，GL1，保证整体元件与相应的外框架形成良性的组装和整合。并且相应的项目管理人员要对基本箱体，以及外框柱的具体界面进行数据的收集和核算，保障整体系统的稳定架构。
2.2高层建筑施工中的塔吊荷载取值设计要点
对于塔吊的搭建和管理，前提就是要保证相应的工程监管人员能对塔吊的基本资料进行技术化的分析，生成科学的工程施工报告，从根本上保证相应的塔吊结构能维持正常的工作状态，并且若是产生基本的非工作状态，也要对基础的支撑架反力值进行相应的核对和分析。相应的数值见表1：
另外对于基本的恒载值和活载值都能需要进行有效的数据核对和分析。对于恒载值要求具体的数据复合相应设备的自重，并且要根据基本程序自动进行数据的计算和生成。另外，对于活载值的要求更为精细化，要求相应的施工活性荷载要保证在0.8kN/m2-1.1kN/m2，并且对于基础塔吊的方向设计也要保证和支承架反力形成优化的互动以及系数的贴合。
2.3高层建筑施工中的塔基础工况分析
相应的工程人员在进行高层建筑物塔吊设计的过程中，不能闭门造车，要对相应的项目数据以及基本的工程环境进行集中的数据收集和情况分析，保证相应设计符合相应的项目要求。在设计过程中，对于工作状态以及非工作状态的基本强度要进行比对，并进行相应情况的基础优化设计，保证设计出的塔吊能从根本上保证相应的稳定性和变形要求。
3塔吊支承架设计
3.1设计方案
1～4道护墙支撑架中的杆件采用120mm×120mm×8mm的钢方管和覫60mm×5mm与覫108mm×6mm的无缝钢管，杆件之间为铰接，支撑架与结构的预埋件铰接。第5道护墙支撑架中的杆件为H型钢（H250mm×250mm×8mm×14mm）和覫60mm×5mm与覫108mm×6mm的无缝钢管。
3.2计算模型
采用MIDASGEN对塔吊桁架、5道护墙杆、主体结构以及支撑架进行整体建模。释放附墙杆两端的约束，确保其两端为铰接；释放支撑架中杆件的端部约束，使其与实际支撑架端部约束一致。
3.3荷载与工况
3.3.1荷载
恒荷载：在塔吊的顶端设置16.165t的质量块（包括吊机、吊钩、爬升架等的质量）；结构的自重。施工荷载：施工机具荷载和人群荷载以及地面堆载，总共30kPa。
风荷载：根据GB50135—2006《高耸结构设计规范》和GB50009—2012《建筑结构荷载规范》进行风荷载计算，基本风压0.25kN/m2，50年风压0.35kN/m2，100年风压0.40kN/m2，挡风系数φ=0.27，塔吊的基本周期为0.13s，不考虑风振效应。
3.3.2工况
塔吊非工作状态：对结构施加50年一遇风荷载。根据集中荷载F（183kN）作用位置和方向以及风向（X与Y向）分为24种工况，扭矩为0kN•m。塔吊工作状态：风荷载取基本风压。根据集中荷载F（158.8kN）作用位置和方向（见图4）以及风向（X与Y向）分为24种工况，扭矩为225kN•m。
4计算结果
4.1塔吊支撑架对主体结构的影响
采用MIDASGEN进行数值模拟，总共模拟了上述总共48种工况下塔吊支撑架对主体结构、塔吊的影响。塔吊支撑架对主体结构的钢筋混凝土部分影响较小，结构最大应力出现在钢结构部分，为165.4MPa，满足强度要求；塔吊附着对主体结构层间位移角影响不大，钢筋混凝土结构部分层间位移角满足规范规定的1/800，最大层间位移出现在钢结构部分（主体结构17层，层高3600mm），满足规范规定的1/250。第5道支撑架的H型钢与护墙杆节点处出现应力集中现象，但应力不超过规范要求，建议在图5所示的节点处设置横向加劲肋以缓解应力集中状况，确保支撑架在塔吊工作时有一定的安全强度储备。
4.2H型钢连接验算
非工作状态下整体结构遇到台风、塔吊水平荷载方向为240°时，H型钢中的内力达到最大，其中轴力达到74.7kN，平面内弯矩和剪力相对轴力较小，对连接部位的强度影响较小，故对荷载进行简化，仅考虑轴力对连接部位的影响。H型钢与预埋板均采用Q345钢材，拟采用焊接的连接方式，焊缝形式为侧面角焊缝，焊条为E50，3级焊缝，抗压强度为250MPa，抗拉强度为170MPa，根据GB50017—2003《钢结构设计规范》构造要求，取hr=12mm，焊缝名义长度为4mm×250mm，实际计算长度为4mm×226mm。根据GB50017—2003《钢结构设计规范》验算焊缝的强度：
5结论
综上所述，高层钢结构在安装施工过程中，特别是在台风多发区，塔吊对钢结构的影响是不可小视的。本文主要针对高层钢结构的施工安装，设计了一种高空塔吊的支承平台，通过对具体工程实例在台风作用下的施工模拟分析得出:塔吊支承架所在区域的钢构件在台风影响下，其应力比变化幅度比较大，特别是当风荷载方向与塔吊呈45°时，支承架只有2个支点承担竖向荷载，靠近支承架的主结构杆件的应力提高很大，因此，在安装施工过程中，需要对该区域的钢构件进行加强处理，如采取加大构件截面尺寸、提高构件材料强度或设置临时支承等措施，以防止施工中结构构件因强度不足而破坏。
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