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塔吊基础设计讲解
塔吊基础设计讲解
、概述
1.1编制依据
1.地基基础设计规范GB50007—2002
2.塔吊起重机设计规范GB/T13752—92
3.砼设计规范
4.桩基技术规范JGJ94—94
5.塔吊说明书
1.2塔吊基础设计要点
1.2.1塔吊基础所承受的外力
根据塔式起重机设计规范(GB/T13752-92),塔机设计荷载包括
基本荷载自重荷载,起升荷载,包括或不包括起升机构传动机构加速荷载,坡度荷载
附加荷载工作状态的风荷载
特殊荷载非匀速提升重物荷载,非工作状态风载,动或静态试验荷载,碰撞荷载,突然停机荷载。
上述各项荷载和荷载组合往往以塔吊作用于基础顶面的,分为非工作状态和工作状态的竖向力,水平力和弯矩表示。
但仅限于塔吊自由高度时的外力,附墙后外力如何变化说明书中未作说明,依据力学分析可知附墙后再增加塔吊高度时垂直荷载有所增加但弯矩和水平力大为减少有利于塔吊的安全。
1.2.2依据说明书选择塔吊基础存在的问题
当前塔吊基础的选型或基础外力仅与塔吊吊钩的高度有关,其中存在如下问题:
1)未反映不同地域风载的不同:
基本风压在内陆约0.3~0.4KN/m2,在沿海约0.9KN/m2二者相差三倍左右。
影响风载的高度变化系数,距地面40m为1.56距地面100m为2.09,二者
相差约30%。
而风载值在很大程度上决定塔吊的水平力与部分弯矩。
2)若干塔吊说明书提供的塔吊对基础的作用力仅示有压力和拉力,未说明
是何种情况下的外力;也未说明作用在单肢上抑或双肢上;也未提供计算必不可少的水平作用力;以此为据设计基础条件不足。
3)说明书中的基础构造不合理:
说明书提供的基础块配筋既不合理又偏大,以H3/36B为例选M169N,基础
尺寸为6.45X6.45X1.7m,双层双向配55©25钢筋Ag=4X55X490=107800mm而按砼规范计算Ag=2X6416=12832mrT二者相差甚远。
1.2.3塔吊基础设计内容:
塔吊对基础的基本要求是:
塔吊通过基础或承台传递的作用力不大于天然(人工)地基承载力特征值或桩的承载力,以及塔吊在各种工况下均能保持其稳定性。
1)确定基础外力:
根据施工项目特点选择塔吊型号,臂长,初始立塔高度,极限高度,附墙道数,标高和具体立塔位置。
塔吊供应厂家根据上述条件提供初始立塔高度及顶升附墙后的,非工作状态
及工作状态时,作用在基础顶面的竖向力N,水平力H和弯矩M。
厂家尚应提供附墙装置类型、塔吊中心与附墙点的距离和作用力;提出予埋节(件)的位置和埋深等资料。
2)确定基础型式:
塔吊基础应在基坑方案确定以后进行选型和计算。
塔吊基础型式与基坑边坡有关:
当塔吊座落于基坑内,可在天然地基或人工地基上作独立的塔吊基础;若塔吊在基础底板完成后安装,且有安装条件时也可利用或部分利用建物底板作塔吊基础。
当塔吊位于基坑侧壁以上:
灌注桩护坡时,可部分利用护坡桩支承塔吊,被利用的护坡桩应具有支护和支承双重功能。
边坡为自然放坡时,可采用独立式塔吊基础,地基应有足够的承载力和稳定性。
采用土钉墙护坡除地基应有足够的承载力外,土钉应保证塔基的稳定性。
3)计算基础对地基的压力:
理论上应计算塔吊最大自由高度及附墙后最大高度时非工作与工作状态,四
种情况下对地基的压力,取其中最大值。
塔吊基础设计,可以只计算非工作状态下最大自由高度时,作用力沿塔吊基
础对角线时的基础对地基的作用力,满足此种要求则同时满足了其它要求。
4)核算地基承载力:
采用天然地基时可依据地基的物理,力学指标确定地基的容许承载力,或用
其他方法确定地基容许承载力并进行修正后以核算是否满足基础的要求。
当使用桩基则需进行桩基设计
5)基础或承台强度计算:
各种基础均需核算冲切受剪是否满足要求,并计算配筋。
对于承受拉力的桩尚应核算桩的承拉力以及承台在反向作用力时的强度与
配筋。
6)基础稳定性核算:
基础稳定性计算包括滑移和倾覆均需具有足够的安全度。
1.3塔吊对基础的作用力
h—基础或承台咼(m)
弯矩:
M=M'+Hh(KN.m)
1.3.2型式II(图1-2)
提供条件为
竖向力FiF2
水平力H
F1F2为塔吊起重臂与塔吊之对称轴呈45°方向时单肢的作用力,若需反算
弯矩和垂直力,可近似取
N=(F1-F2)2
M=(F1+F2)0.707A'
式中F1F2均取绝对值
133常用塔吊的计算参数
FO/23B
(塔身2mX2m)
吊钩高
重量
N
弯矩
M
水平力
H
支座反力
重量
N
弯矩
M
水平力
H
支座反力
拉力
压力
拉力
压力
m
kg
mkg
kg
kg
kg
kg
mkg
kg
kg
kg
8.8
54130
99376
1831
23725
50790
44130
72760
4628
16246
38311
11.8
55710
103850
1989
25008
52863
45710
72760
5133
15851
38706
14.8
57290
108799
2147
26468
55113
47290
72760
5638
15456
39101
17.8
58770
114071
2295
28075
57460
48770
72760
6862
15086
39471
20.8
60250
119786
2443
29848
59973
50250
72760
7335
14716
39841
23.8
61730
125946
2591
31787
62652
51730
72760
7809
14346
40211
26.8
63210
132550
2739
33893
65498
53210
72760
8460
13976
40581
29.8
64690
139597
2887
36165
68510
54690
98036
9111
23083
50428
32.8
66170
147088
3034
38604
71089
56170
125913
9762
33165
61250
35.8
67650
155023
3182
41209
75034
57650
155742
10413
43979
72804
38.8
69130
163402
3330
43981
78546
59130
187525
11063
55525
85090
41.8
70610
172225
3478
46918
92223
60610
221261
11714
67803
98108
44.8
72070
181491
3626
50023
86068
62090
256949
12365
80814
111850
47.8
73570
191201
3774
53293
90078
63570
294591
13016
94556
126341
50.8
75050
201356
3922
56730
94255
65050
334185
13667
109031
141556
53.8
76530
211954
4070
60334
98599
66530
375732
14318
124238
157503
56.8
78010
222996
4218
64104
103109
68010
419233
14969
140178
174183
59.8
79490
234481
4366
68040
107785
69490
464685
15520
156849
191594
FO/23C(塔身1.6mX1.6m)
工作状态
非工作状态
吊钩咼
重量
N
弯矩
M
水平力
H
支座反力
重量
N
弯矩
M
水平力
H
支座反力
拉力
压力
拉力
压力
m
kg
mkg
kg
kg
kg
kg
mkg
kg
kg
kg
8.8
51200
98596
1631
33740
59340
41200
72760
3988
24045
44645
11.8
52350
102842
1764
35457
61632
42350
72760
4413
23757
44932
14.8
53500
107486
1897
37362
64112
43500
72760
4838
23470
45220
17.8
54650
112529
2030
39455
66780
44650
72760
6013
23182
45507
20.8
55800
117970
2162
41736
69636
45800
72760
6438
22895
45795
23.8
56770
123571
2284
44137
72522
46770
72760
6827
22652
46037
26.8
57740
129537
2406
46711
75581
47740
72760
7362
22410
46280
29.8
58710
135868
2527
49457
78812
48710
84478
7897
27699
52054
32.8
59680
142563
2649
52374
82214
49680
108852
8432
38962
63802
35.8
60650
149623
2770
55464
85789
50650
134832
8967
50982
76307
工作状态
非工作状态
38.8
61620
157047
2892
58727
89537
51620
162415
9502
63760
89570
41.8
62590
164837
3013
62161
93456
52590
191603
10036
77295
103590
44.8
63560
172990
3135
65767
97547
53560
222395
10571
91588
118369
H3/36B
(塔身2mX2m)
起升
咼度
N
自重
M最
大力矩
H
剪切力
支座反力
N
自重
M最
大力矩
H
剪切
力
支座反力
拉力
压力
拉力
压力
m
kg
mkg
kg
kg
kg
kg
mkg
kg
kg
kg
9.7
70415
155725
2075
40781
75989
66232
184984
5050
52797
85913
12.7
72185
160967
2243
42304
78396
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