固定式塔式起重机基础设计
塔式起重机安装基础设计
塔式起重机安装基础设计摘要:塔式起重机械是建筑施工中广泛使用的起重设备,其安装基础的设计制作将直接影响到机械的使用安全,本文针对此情况进行了塔式起重机基础的设计,以期对今后的塔机安装施工提供借鉴。
关键词:塔式起重机安装;基础;设计1 概述固定式塔式起重机都需要安装在基础上,基础是将塔机所承载的载荷力和自身自重及风载力等传递到地基上的连接部分,基础的设计合理性以及施工质量直接关系到塔机的安全使用。
塔机基础一般分为带压重和不带压重两种,其中带压重的基础中不预埋任何构件,塔机底座直接放置于基础平面上(如FZQ2000Z型附着式塔式起重机),在底架上安放压重,满足抗倾覆稳定的要求,固定基础只承受水平剪力、水平扭矩和垂直压力,基础和连接件都可较小。
不带压重基础分为三种,固定脚式塔机基础(如STT293平臂式塔式起重机),将四个固定脚直接浇筑到基础中;地脚螺栓式塔机基础(如QTZ80塔式起重机),将地脚螺栓事先浇筑在基础中,上面与十字梁或固定脚依靠高强螺母连接;预埋节式塔机基础(如ZSC60300平臂式塔式起重机),将预埋节事先浇筑到基础中,上面通过销轴与基础节连接。
不用压重的基础,塔身与预埋在基础里的连接件连接,则基础不仅要承受水平剪力、水平扭矩和垂直压力,还要承受较大的弯矩。
因此为承受这些载荷,基础要做得大些。
2 基础所承受载荷的计算、分析塔式起重机基础的设计要求必须满足塔机的稳定性、基础的强度要求和基础均匀沉降要求三个方面。
塔机稳定性是指塔机在能保持整机的稳定而不致倾翻的特性,它是保证塔机安全使用的重要因素之一。
它由稳定性系数M稳/M倾来表示,M稳为塔机的自重、基础重和平衡重所产生的保持塔机稳定的力矩;M倾为起着倾翻塔机作用的外力产生的力矩。
稳定系数随着工况的变化而变化,稳定系数越大表示塔机的稳定性越好。
塔机在设计时以考虑到各种不同工况下稳定性的要求,在设计塔机基础时其尺寸和质量必须满足稳定性要求。
塔机基础内部的结构应具有足够的强度,即能够承受各种工况下作用于基础上的垂直力、水平力及倾覆力矩。
固定式塔式起重机抗倾翻稳定性和基础设计计算
摘
要: 验算 固定式塔 式起 重机抗 倾翻稳定性应对塔机 的基本 稳定性 、 动态稳 定性 、 向后倾 翻稳定 性、 安装 稳定性 等工作状 态
和暴风侵袭 非工作 状态进行计算. 依 据塔机 抗倾翻稳定性条件设 计混凝土基 础 , 浇 筑混凝土 基础 时应严 格按 制造单位 提供 的基 础 图施工. 用该 文的计算方法设计 的塔机基 础能满足 固定式塔式起 重机 的抗倾 翻稳定性要 求. 通 过验算 固定式塔 式起重机 不 同工 况
检 测有 风动 载工 作 状况 塔 机 向前倾 翻 的稳 定 性 , 按 最不 利 的组 合 , 风载 荷作 为前倾 翻 因素 , 风 由平 衡臂 向前 吹 向起 重臂 .
暴风 侵袭 时 , 固定式 塔机起 重 臂会 随风转 动 , 这种
1 )自重力矩. 计算同式( 1 ) .
2 )动态起 重力 矩. 应 取 动态 工况 下 的最 大起 重力
最大幅度处 , 塔机静态超载 2 5 %.
M起 = ( 1 . 2 5 Q H+G 车 +G 钩) ( R H—b / 2 ). ( 2 )
通信作者 : 刘松朝 ( 1 9 6 8 一) , 男, 湖南涟源人 , 工程师 , 研究方 向 塔式起 重机. E— m a i l : l i u — s o n g — c h a o @1 6 3 . c o i n
土基 础 的重量.
对于塔身中心线向后倾 , 此时的后倾力矩为 搴 , 能有
2 )静态超 载 时 的起 重力 矩. 在最 大起 重 量对 应 的
利于防止塔机向前倾. 自重力矩是塔机相对 于前倾翻
线向后 的保持力矩( 如图 1 ) .
塔式起重机固定式基础的设计与施工
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支筑盔 26 第 金 0 年 1期 0 1
机械安全
塔 式起 重机 固定 式 基础 的设 计 与施 工
。欧 阳政 ( 东省佛 山市房 建集 团有 限公 司) 广
2 塔 吊基础 形式 .
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维普资讯
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建筑盔 金 26 第 1 0 年 1期 0
M产 1(  ̄2 )b b ) P+ P (- -
机 械安全
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根 据 底板 内力 可 计 算截 面 每 米 所需 要 的钢 筋
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由于水 平力F 相 对 于F、 M很小 ,可 忽略 不计 ,
阶段和 每个 过程 : 职工 在全 员参 与 中获 得和加 深 使 安全知识 , 高 安全意 识 和警惕性 。 提 ( ) 强起 重机 械 的管理 二 加
1 施 工 单位 、 . 建设 单位 和监 理单 位要 从施 工组
:
3 b
钢筋 的抗 拉强度 设计 值 。
联合 公式 ( ) ( ) 3 和 4 即可得 出b h 、。
3 进 入 施工 现 场 的起 重 机 械必 须 经 过施 工 企 .
业 的 严格 验 收 , 规范 说 明 进行 安 装 , 装 完毕 经 按 安 有关 单位 验收 合格后 方可 使用 。 4 起 重机 械在使 用过程 中严 格执 行有 关标 准 、 . 规 范 , 期 检查 做 好维 护保 养 、 时修 复 存 在 的 隐 定 及 患部 位 , 到 检查 、 做 整改 、 收 闭环管 理 。对 已达到 验 报 废条 件 的设 备必 须报 废 。 起 重机 械在 建筑施 工 中发 挥举 足轻重 的作用 , 施 工 中应用越 来越 广泛 。 只要 大家从 思想上 重视起 来 , 终坚持 “ 全第 一 、 防为主 ” 始 安 预 的方 针 , 真正做 到齐抓 共管 , 就一 定能把 伤亡 事故 降下来 。
验算固定式塔吊基础
固定式塔吊基础设计计算书由长沙中联重工的塔吊说明书得:支腿固定式基础荷载:初步取塔吊基础尺寸为5米×5米×1.5米,塔吊基础设计地基承载力为160Kpa/m2一、基础几何尺寸的确定1、塔式起重机基础受偏心荷载的作用,确定方形基础的几何尺寸:按照轴心受压,用下式估算基础底面积A0:A0≥F v /(f a-r G d)式中:A0—基础底面面积(m2);f a—地基承载力,由实地勘探确定,此处由36#墩实验报告为220Kpa;r G—基础及其上覆土体的混合重度(KG/m3);F v—作用在基础上的竖向荷载标准值(KN);d—基础埋置深度(m);f a=220;r G=511.2/5×5×1.5+24=37; F v=511.2;d=1.5;A0=511.2/(200-37)=3.14(m2);取偏心荷载的基础底面积A1=1.1~1.4 A0,根据A1初步确定方形基础的边长b,同时b要满足大于等于塔吊标准节宽度乘以两倍基础厚度h。
取A1=1.3A0=4.08(m2)b=√4.08=2.02m,塔吊标准节乘以两倍的基础厚度h,=1.6×2×1.5=4.8(m)实际选择塔机基础宽度为5米>4.8米>2.02米,所以选择塔机基础尺寸5米×5米×1.5米符合设计要求。
2、固定式基础需满足整体抗倾覆要求:(F v+F g)×b/2≥Km式中F g—混凝土基础的重力(KN),Fg=rb2h,其中r为混凝土容重,取24KN/m3,h为基础高度;M—作用在基础上的弯矩标准值(KN.m);b—独立基础底边边长(m);k—安全系数,一般取2;h—基础厚度(m)将各值代入到公式:F g=rb2h=24×5×5×1.5=900(KN)kM=2×1552=3104(KN.m)(F v+F g)×b/2=(511.2+900)×5/2=3528(KN.m)由于3528>3104,所以塔机基础抗倾覆满足设计要求。
固定式塔式起重机基础和附着的设计与施工
『] 50 0 20 , 2GB 0 1— 0 2 混凝 土结构设计规范『] S. 能使用埋件处结构的设计强度值 ,而应采用在 『1G 10 9 , , 3J J 2— 9 建筑基坑支护技术规程『1 s. 焊接塔 吊附着 杆前 实际能 达到 的混凝 土强度 『I J2 — 9 , 筑 桩基 技 术规 范『1 4J 10 9 建 C s. 值。 另外 , 预埋件设计 时设计荷载应采用附着杆 对埋件的最大拉力值 。 2 . 4附着设计 与施 工中的注意事项 。在确 定塔吊的平面位置时除应考虑基础的设计方案 外, 必须充分考虑塔 吊附着的平 面布置 问题 。 过
作者简介 : 少简( 9 4 1 ~ , , 南灵 李 17 ,0 )女 河 宝人 ,助理 工程 师,9 7 19 年毕业 于武汉化工学 成 份 :O:50 % C :85 % N : 院, C 6 ,4 O :,7 H3 从事合成氨生产管理 工作。 1 .6% 21 张华 东( 9 5 1 ~ , 湖北孝 感人 , 1 7 , ) 男, 0 助理 H2 . 9 : 2 % 7 CH . 9 O 1 % Ar 0 0 % 工程 师,9 7 : .5 19 年毕业 于武汉化 工学院 , 事合 从 H2 : 8 % 0 4.4 成氨生产工艺技 术管理工作。 再生气压力 :0 — 0 mm H2 2070 0 再生气流量 :8 m/ 78 3 h 精炼再生气尾气成份( 回收后 )
合 利 用 及环 保 目的 。
关键 词 : ; 收 ; 酸 氢铵 氨 回 碳
水逆流接触 ,二氧化碳含量进一步降低后进人 回收塔 , 与% 以下 , 净化气回收至罗茨风机进 口。 主塔 内悬 浮液 中的 N HC 3 H4 0 结晶含 量达 4 %~ 0 0 6 %时 , 取出至 稠厚器 , 离心分 离后 即得 碳酸氢铵成 品。
塔式起重机混凝土基础设计
重视安全措施
详细描述
重视施工现场的安全管理,采取有 效的安全措施,确保施工人员的生 命安全。
环保与节能设计
总结词
减少资源消耗
详细描述
优化设计方案,合理利用资源,减少材料和能源的消耗 ,降低对环境的影响。
总结词
采用环保材料
详细描述
优先选用环保、可回收的材料,减少对自然资源的依赖 和浪费。
总结词
施工工艺
确定混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣和养护等施工工艺,确保施 工质量。
施工监控
采用施工监控技术,对施工过程进行实时监测和记录,及时发现和 处理施工中的问题,确保施工质量和安全。
03 塔式起重机混凝土基础设 计案例分析
案例一
总结词
复杂环境、高精度要求
详细描述
该高层建筑塔式起重机混凝土基础设计面临周边复杂环境的挑战,如地下管线、周边建筑等。设计时需充分考虑 地质勘察数据,确保基础稳定性和安全性。同时,由于高层建筑的特殊性,对混凝土基础的精度要求极高,以保 障塔式起重机的正常工作和安全性能。
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桩基基础
适用于载荷较大、地质条件较复 杂的场合,能够提供较高的承载 力和稳定性。
组合基础
根据实际情况将扩展基础和桩基 基础组合使用,以充分利用各自 的优点,提高基础的承载力和稳 定性。
基础设计的重要性
保证塔式起重机的安全运行
合理的基础设计能够为塔式起重机提供稳定 的工作平台,确保其安全运行。
提高工作效率
良好的基础设计可以减少塔式起重机在运行 过程中的振动和变形,提高工作效率。
降低施工成本
合理的基础设计能够减少施工难度和成本, 提高经济效益。
保护周边环境
塔式起重机抗倾覆计算及基础设计
塔式起重机抗倾覆计算及基础设计一、基础的设置:根据塔式起重机说明书基础设置要求的技术参数及对地基的要求选用基础设计图,基础尺寸采用5.5m ×5.5m ×1。
2m,基础砼标号为C35(7天和28天期龄各一组),要有砼检测报告,基础表面砼平整度要求≤1/1000,塔式起重机预埋螺栓材料选用40Cr 钢,承重板高出基础砼面5~8㎜左右,要有排水设施。
二、塔式起重机抗倾覆计算①、塔式起重机的地基为天然地基,必须稳妥可靠,在表面上平整夯实,夯实后的 基础的承压能力不小于200kPa,基础的总重量不得小于80T ,砼 标 号 不 得 小 于 C35,砼的捣 制应密实,塔式起重机采用预埋螺栓固定式。
②、参数信息:塔吊型号:QTZ5510,塔吊起升高度H :37。
50m ,塔身宽度B :1。
7m , 自重F K :453kN,基础承台厚度h :1。
2m ,最大起重荷载Q :60kN,基础承台宽度b :5。
50m ,混凝土强度等级:C35。
③、塔式起重机在安装附着前,处于非工作状况时为最不利工况,按此工况进行设计计算。
塔式起重机受力分析图如下:根据《塔式起重机说明书》,作用在塔吊底座荷载标准值为:M K =1654kn ·m ,F K = 530KN ,Fv K =74。
9KN ,砼基础重量G K = 835KN④、塔式起重机抗倾覆稳定性验算:为防止塔机倾覆需满足下列条件:式中e-—-—- 偏心距,即地基反力的合力至基础中心的距离;MK-——-——相应于荷载效应标准组合时,作用于矩形基础顶面短边方向的力矩值;FvK-----—相应于荷载效应标准组合时,作用于矩形基础顶面短边方向的水平荷载;FK—————--塔机作用于基础顶面的竖向荷载标准值;h ------———基础的高度(h=1.2m);GK——---—---—基础自重;b——--————-矩形基础底面的短边长度。
(b=5.5m)将上述塔式起重机各项数值MK 、FvK、FK、h、GK、b代入式①得:e =1.28< b/3=1.83m偏心距满足要求,抗倾覆满足要求。
塔式起重机基础工程设计施工手册
塔式起重机基础工程设计施工手册第一章绪论1.1 工程背景塔式起重机是一种常用于建筑工地及其他工业领域的重型起重设备,其安装需要具备坚固稳定的基础工程。
本手册旨在对塔式起重机基础工程的设计施工进行详细的规范和指导,以确保其安全可靠的使用。
1.2 编制目的本手册的编制旨在规范和指导塔式起重机基础工程的设计施工,确保其符合相关国家标准和规范要求,提高工程质量,保障安全生产。
1.3 适用范围本手册适用于塔式起重机基础工程的设计和施工,包括但不限于建筑工地、港口、码头、仓储等领域。
第二章塔式起重机基础设计2.1 地质勘察在进行塔式起重机基础设计前,必须进行地质勘察,了解地质条件,包括地下水位、土层性质、承载力等,以便合理设计基础结构。
2.2 基础类型根据地质条件和起重机的规格要求,选择适当的基础类型,常见的基础类型包括桩基础、承台基础、钢筋混凝土基础等。
2.3 基础结构设计基础结构设计应符合相关国家标准和规范,包括地基承载力计算、基础尺寸确定、钢筋混凝土配筋等内容,确保基础结构承载能力和稳定性。
2.4 基础附属设施设计除了主体基础结构外,还应考虑基础附属设施的设计,如基础排水系统、基础防腐保护等,以确保基础工程的完整性和可靠性。
第三章塔式起重机基础施工3.1 施工准备进行基础施工前,必须进行充分的施工准备工作,包括制定施工方案、搭建施工场地、采购施工材料设备等。
3.2 基础施工工艺根据设计要求,严格按照基础施工工艺进行施工,包括基础开挖、钢筋安装、混凝土浇筑等环节,确保施工质量。
3.3 施工质量控制在施工过程中,严格控制施工质量,包括基础尺寸、混凝土强度、钢筋连接等,确保施工质量达标。
3.4 施工安全在施工过程中,严格执行施工安全规范,加强安全教育培训,配备必要的施工安全设施,确保施工安全。
第四章质量验收与安全监管4.1 基础质量验收在基础施工结束后,必须进行基础质量验收,包括基础结构的尺寸、强度、平整度等,确保基础质量合格。
塔式起重机基础设计
塔式起重机基础设计1.引言2.地基选择塔式起重机的地基选择是基础设计中的首要任务。
一般来说,地基应具备良好的承载能力和稳定性。
根据地基的不同,可以选择桩基础或者浅基础。
对于较为软弱的地基,可以采用钢管桩等形式的深基础,而对于较为稳定的地基,则可以采用筏式浅基础。
3.基础形式塔式起重机的基础形式有多种选择,常见的有梅花式基础、单柱式基础和双柱式基础。
梅花式基础是最常用的一种形式,其特点是具有较高的稳定性和承载能力。
单柱式基础适用于较小的起重机,而双柱式基础适用于较大的起重机。
选择基础形式时还需考虑周围环境和工程要求等因素。
4.基础尺寸塔式起重机的基础尺寸是基础设计中的关键问题。
基础尺寸的大小直接关系到塔式起重机的承载能力和稳定性。
一般来说,基础尺寸应根据起重机的工作条件和额定承载力来确定,同时还需考虑周围交通、施工区域等因素。
在确定基础尺寸时,还需要进行充分的受力计算和结构分析。
5.基础设计要点塔式起重机基础设计的要点包括地基处理、基础的选择和设计、基础的施工等方面。
地基处理是确保地基承载能力和稳定性的重要措施,可以采用加固地基、加桩等方式。
基础的选择和设计需要根据具体情况进行,应综合考虑起重机尺寸、地基条件、施工工艺等因素。
基础的施工需要按照相关规范进行,确保施工质量和安全。
6.基础监测与维护塔式起重机基础设计完成后,还需要进行基础监测和维护工作。
基础监测可以采用传感器等设备进行,主要监测基础的沉降、倾斜等情况,及时发现并处理异常情况。
基础维护包括定期检查基础的状况、清除周围堆积物、防止基础破坏等工作,确保基础的安全可靠。
7.结论塔式起重机基础设计是确保起重机安全稳定工作的重要环节。
通过合理的地基选择、基础形式选择、基础尺寸确定以及基础设计、施工、监测维护等工作,可以保证塔式起重机的工作效果和安全可靠性。
同时,在进行基础设计时还需遵循相关规范和标准,确保设计合理、施工安全。
论固定式塔式起重机基础的设计
设塔 吊, 则 更 应选 用 桩基 础 。对 于 电厂
工程 , 如 果条 件 允许 , 最 好 采 用结 构 承 台, 如 主 厂房 框架 基础 承 台 。 2 . 1采用桩 基 础计 算
Pm=
F M ;
等 于地 基 承载 力 的 条件来 确 定 。 对 于 地基 承 载力 的计 算 , 一 般 根据 《 建 筑 地基
基础设计规范} G B S 0 0 0 7 — 2 0 0 2 确定。但此设计方法仅能解决与基础边方向平 行风( 弯矩 ) 作 用 时基 础底 面 压力 的情 况 , 而对 与基 础 边 方 向倾 斜风 作 用 时, 如
础 自重 之 和 ; A 一基础底 面积 ; M 一 作 用 于基 础 顶 面 的 弯矩 设 计 值 ; w一基
础 底 面抵 抗矩 ;
h
在 弯矩 作 用 下 , 桩 间距 对 单 桩竖 向 力( 包 括 压 力和 抟 力 ) 的 影响 最 明 显 。 桩 间距 的增 大 , 同 然可 以使塔 吊桩 基 础 受到 的竖 向 力更 加 均 匀 ( 消 除拉 力 ) , 但 也 将加 大 承 台混 凝土 的 工程 量 。且 桩距 的增 大 , 为满 足 承 台 冲切 要求 及 底
0 引言
塔 吊是工 程 建筑 中 主要 的 施 工设 备 之 一 ,虽 然 塔 吊及其 基 础 属 l 晦时建 筑, 但 塔 吊基础 设 计 的是 否 安 全对 施 工 的正 常 及 安全 进行 有 重 要影 响 。工 程 中 常选 用 正方 形 独 立 基础 , 根 据塔 吊厂 家提 供 的 图纸 进行 施 丁。但 其 承 台设 计过 于 保守 , 且对 地 基 承载力 的要求 较 高 , 在 东南 沿 海一 带 , 地 基很 难 达 到要 求, 或 者受 制 于施 工 场地 的 限制 , 无法 按 厂家 图纸 施 工 。 此 时需 变更 设 计塔 吊 基础 。本 文 通过 计 算论 证 , 得 出塔 吊基础 相 对合 理 的设 计 方法 。
TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计,整机稳定性计算
目录1、TC5013塔机稳定性计算 (3)1.1抗倾翻稳定性 (3)1.1.1验算工况 (3)1.1.2抗倾翻稳定性校核 (4)1.2基本稳定性 (4)1.3动态稳定性 (6)1.4暴风侵袭稳定性 (7)1.5突然卸载稳定性 (8)1.6安装拆卸稳定性 (8)1.7地面压应力验算: (10)2、TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计 (10)2.1计算依据: (10)2.2参数信息 (11)2.3塔吊荷载取值与基础承台顶面的竖向力与力距 (11)2.4结构设计: (12)2.4.1桩基选型: (12)2.4.2地基基础 (12)2.4.3矩形承台弯距的计算 (13)2.4.4矩形承台弯矩的计算 (13)2.4.5矩形承台截面主筋的计算 (14)2.4.6矩形承台截面抗剪切计算 (14)2.4.7桩承载力验算 (15)2.4.8桩竖向极限承载力验算及桩长计算 (15)1、TC5013塔机稳定性计算1.1抗倾翻稳定性1.1.1验算工况本塔式起重机为固定基础的自升式塔式起重机,其抗倾翻稳定性的计算包括:安装架设、拆卸和使用过程(工作状态、非工作状态)。
列表4-1如下:表4-1固定基础塔式起重机验算工况1.1.2抗倾翻稳定性校核图4.1 抗倾翻稳定性计算简图由于固定基础式的倾覆边沿不明确,GB/T13752-92提出,固定式砼基塔机整机抗倾翻稳定性验算公式:3bF F h F M e g v h ≤+⋅+=式中:e —偏心距。
M —作用于基础上的弯矩。
h —基础深度。
b —基础宽度。
Fv —作用于基础上的垂直载荷。
Fh —作用于基础上的水平载荷。
Fg —混凝土基础的重力。
作用于基础上的弯矩包括自重载荷、起升载荷、离心力、惯性力及风载荷产生的力矩,根据上述工况计算如下:1.2基本稳定性工作状态:无风静载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响,载荷放大系数:自重载荷系数取1.0,离心力系数取1.0,起升载荷系数取1.5,(1) 自重载荷计算名称质量(Kg) 重心至回转中心距离mm力距Kg.mm起重臂第一节480 2250 1080000 起重臂第二节865 10500 9082500 起重臂第三节788 20500 16154000 起重臂第四节713 30500 21746500 起重臂第五节636 40500 25758000 起重臂第六节512 50500 25856000 起重臂第七节465 57500 26737500 起重臂第八节330 62500 20625000 起重臂第九节312 67500 21060000 起重臂第十节83 70740 5871420 起重臂其他176 35630 4532000 变幅机构220 7860 1729200 平衡臂1856 -7523 13963533 起升机构1600 -8280 -1324800 平衡重14700 -16270 -189879000 司机室244 1310 319640 电气系统150 -3810 -571500 平衡臂拉杆541 -6142 -3322822 回转塔身880 0 0上转台1230 0 0回转机构500 0 0回转支承420 0 0下转台1351 0 0套架3667 0 0引进平台255 2190 493407液压顶升机构230 -1700 -391000塔身15750 0斜撑1720 0底架3150基础70000 0合计120824 -49770422表4-2 基本稳定性自重载荷(2)离心力计算:F=mw2=m(0.7×2×3.14/60)2=(8000+246+279)*0.0055*15500/10000=72.675离心力矩Fr=72.675×(42000+1000)=3125025N.mm(3)起升载荷力矩计算:F.r=(8000+246+279)×15500= 132137500 N.mm(4)偏心e计算:M=(132137500×1.5+3125025×1.0-49770422×1.0)×10=1453108030N.mmF h=0NFg+Fv=[(8000+246+279)+120824]×10=1293490Ne=1123.4mm1.3动态稳定性工作状态:有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响,载荷放大系数:起升载荷系数取1.30,离心力系数取1.0,自重载荷取1.0,风载荷系数取1.0(1)风载荷计算:部件风力风压迎风面积总面积充实率挡风风载荷到基础对基础底面系数N/m2mm2mm2ω折减系数N 距离mm力矩N.mm塔身 1.6 250 1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 23530 32669052 下转台 1.6 250 657743 1027196 0.6403 0.15 302.56 46500 1406904 支撑 1.2 250 2349500 2349500 1.0 704.85 46855 33025746 回转塔身 1.3 250 1222557 3007303 0.4065 0.39 552.37 48333 2669776司机室 1.2 250 2992000 2992000 897.60 43450 3900072起重臂 1.3 250 181526 806482 0.2251 0.66 6885.9 50050 887737 平衡臂 1.6 250 163720 375760 0.4357 0.34 100.20 49500 495000 平衡重 1.2 250 3604400 3604400 1.0 1081.3 49500 5352534 三机构 1.2 250 828000 828000 1.0 248.4 49500 1229580 电气 1.2 250 720000 720000 1.0 216 49500 1069200 载荷1800 48333 8699940 合计63472266 表 4-3 动态稳定性风载荷(2)偏心e计算:M=(132137500×1.3+3125025×1.0-49770422×1.0)×10+ 63472266×1.0×10=1886056190N.mmFg+Fv=[(8000+246+279)+120824]×10=1293490Ne = 1458mm1.4暴风侵袭稳定性非工作状态,载荷放大系数:自重载荷取1.0,风载荷系数取1.2。
TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计,整机稳定性计算
目录1、TC5013塔机稳定性计算 (3)1.1抗倾翻稳定性 (3)1.1.1验算工况 (3)1.1.2抗倾翻稳定性校核 (4)1.2基本稳定性 (4)1.3动态稳定性 (6)1.4暴风侵袭稳定性 (7)1.5突然卸载稳定性 (8)1.6安装拆卸稳定性 (8)1.7地面压应力验算: (10)2、TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计 (10)2.1计算依据: (10)2.2参数信息 (11)2.3塔吊荷载取值与基础承台顶面的竖向力与力距 (11)2.4结构设计: (12)2.4.1桩基选型: (12)2.4.2地基基础 (12)2.4.3矩形承台弯距的计算 (13)2.4.4矩形承台弯矩的计算 (13)2.4.5矩形承台截面主筋的计算 (14)2.4.6矩形承台截面抗剪切计算 (14)2.4.7桩承载力验算 (15)2.4.8桩竖向极限承载力验算及桩长计算 (15)1、TC5013塔机稳定性计算1.1抗倾翻稳定性1.1.1验算工况本塔式起重机为固定基础的自升式塔式起重机,其抗倾翻稳定性的计算包括:安装架设、拆卸和使用过程(工作状态、非工作状态)。
列表4-1如下:表4-1固定基础塔式起重机验算工况1.1.2抗倾翻稳定性校核图4.1 抗倾翻稳定性计算简图由于固定基础式的倾覆边沿不明确,GB/T13752-92提出,固定式砼基塔机整机抗倾翻稳定性验算公式:3bF F h F M e g v h ≤+⋅+=式中:e —偏心距。
M —作用于基础上的弯矩。
h —基础深度。
b —基础宽度。
Fv —作用于基础上的垂直载荷。
Fh —作用于基础上的水平载荷。
Fg —混凝土基础的重力。
作用于基础上的弯矩包括自重载荷、起升载荷、离心力、惯性力及风载荷产生的力矩,根据上述工况计算如下:1.2基本稳定性工作状态:无风静载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响,载荷放大系数:自重载荷系数取1.0,离心力系数取1.0,起升载荷系数取1.5,(1) 自重载荷计算名称质量(Kg) 重心至回转中心距离mm力距Kg.mm起重臂第一节480 2250 1080000 起重臂第二节865 10500 9082500 起重臂第三节788 20500 16154000 起重臂第四节713 30500 21746500 起重臂第五节636 40500 25758000 起重臂第六节512 50500 25856000 起重臂第七节465 57500 26737500 起重臂第八节330 62500 20625000 起重臂第九节312 67500 21060000 起重臂第十节83 70740 5871420 起重臂其他176 35630 4532000 变幅机构220 7860 1729200 平衡臂1856 -7523 13963533 起升机构1600 -8280 -1324800 平衡重14700 -16270 -189879000 司机室244 1310 319640 电气系统150 -3810 -571500 平衡臂拉杆541 -6142 -3322822 回转塔身880 0 0上转台1230 0 0回转机构500 0 0回转支承420 0 0下转台1351 0 0套架3667 0 0引进平台255 2190 493407液压顶升机构230 -1700 -391000塔身15750 0斜撑1720 0底架3150基础70000 0合计120824 -49770422表4-2 基本稳定性自重载荷(2)离心力计算:F=mw2=m(0.7×2×3.14/60)2=(8000+246+279)*0.0055*15500/10000=72.675离心力矩Fr=72.675×(42000+1000)=3125025N.mm(3)起升载荷力矩计算:F.r=(8000+246+279)×15500= 132137500 N.mm(4)偏心e计算:M=(132137500×1.5+3125025×1.0-49770422×1.0)×10=1453108030N.mmF h=0NFg+Fv=[(8000+246+279)+120824]×10=1293490Ne=1123.4mm1.3动态稳定性工作状态:有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响,载荷放大系数:起升载荷系数取1.30,离心力系数取1.0,自重载荷取1.0,风载荷系数取1.0(1)风载荷计算:部件风力风压迎风面积总面积充实率挡风风载荷到基础对基础底面系数N/m2mm2mm2ω折减系数N 距离mm力矩N.mm塔身 1.6 250 1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 23530 32669052 下转台 1.6 250 657743 1027196 0.6403 0.15 302.56 46500 1406904 支撑 1.2 250 2349500 2349500 1.0 704.85 46855 33025746 回转塔身 1.3 250 1222557 3007303 0.4065 0.39 552.37 48333 2669776司机室 1.2 250 2992000 2992000 897.60 43450 3900072起重臂 1.3 250 181526 806482 0.2251 0.66 6885.9 50050 887737 平衡臂 1.6 250 163720 375760 0.4357 0.34 100.20 49500 495000 平衡重 1.2 250 3604400 3604400 1.0 1081.3 49500 5352534 三机构 1.2 250 828000 828000 1.0 248.4 49500 1229580 电气 1.2 250 720000 720000 1.0 216 49500 1069200 载荷1800 48333 8699940 合计63472266 表 4-3 动态稳定性风载荷(2)偏心e计算:M=(132137500×1.3+3125025×1.0-49770422×1.0)×10+ 63472266×1.0×10=1886056190N.mmFg+Fv=[(8000+246+279)+120824]×10=1293490Ne = 1458mm1.4暴风侵袭稳定性非工作状态,载荷放大系数:自重载荷取1.0,风载荷系数取1.2。
固定式塔式起重机的地基与基础
固定式塔式起重机的地基与基础1.基础形式固定式塔式起重机采用钢筋混凝土基础,由C35混凝土和HPB235或HRB335钢筋浇筑而成,有整体式、分离式和灌注桩承台式钢筋混凝土基础等形式。
整体式可分为方块式和X形式;分离式又可分为双条式和四个分块式。
方块整体式和四个分离方块式常用作1000kN·m以上自升塔吊的基础,其构造和功能见表14-70。
而X形和双条形基础,则用于400~600kN·m级塔吊。
两种固定式混凝土基础构造、功能及应用范围对比表表14-70分类整体式混凝土基础分离式混凝土基础简图1-地脚螺栓;2-垫板;3-混凝土;4-钢筋;5-灰土层;6-虚土压实层功能1.将塔吊自重及由外荷载产生的作用力(倾覆力矩、水平力、垂直力)传给地基;2.起压载和锚固作用,保证塔吊具有抵抗整机倾覆的稳定性1.承受塔吊自重以及由外荷载产生的作用力,并传至地基;2.略起压载作用和增强抗倾覆稳定性的作用构造特点1.塔身节通过预埋件固定在混凝土基础上;2.混凝土用量大;3.技术要求高,预埋件的位置及标高必须经过仔细测量校正,始能保证塔身垂直度符合要求1.塔机底架直接坐在混凝土基础上,无需复杂的预埋件;2.混凝土用量比较少;3.四块混凝土基础表面标高微有差异时,可通过设置垫片进行微调适用范围1.设于建筑物内部的塔吊基础;2.与建筑结构联成一体的混凝土基础1.设于建筑物外部的附着式塔吊、固式定塔吊的基础;2.装有行走底架但无台车的塔吊当高层建筑深基础施工阶段(例如浇筑钢筋混凝土底板),如确需在基坑近旁构筑附着式塔吊基础时,建议采用灌注桩承台式钢筋混凝土基础。
灌柱桩的埋深可根据地质情况确定,桩的直径为φ800~1000mm。
桩的中心距应与塔身尺寸相对应,承台应露出地表15~25cm,承台尺寸既要满足塔吊稳定性的需要,又应符合施工现场条件。
图14-41为北京天伦饭店工程施工时256HC型塔吊的灌注桩承台混凝土基础构造示意图。
塔式起重机基础的设计计算
( 3)
式中 MI ——截面 I—I 处的弯矩( kN õm )
p imax —— 基 础 底 面 边 缘 最 大 净 反 力
( kN / m 2)
p iI —— 基础底面 I—I 净反力( kN / m 2)
s—— 截面 I—I 至基底边缘最大净反力 处距离( m)
b、bø —— 基础 底边 长及 塔 基井 架边 长
b——接触宽度之半( m m)
《建筑机械》1 99 7年第6 期
∴足够
4 综议 ( 1) 塔式起重机的基础设计, 在一般的土
建基础设计中是一个特例, 现国内还没有一较 系统阐述的书籍, 进口塔机说明书上介绍的基
础一般都有相当大的保险量。
( 2) 塔机在架设安装后, 无论是工作状态 或非工作状态, 均会承受各种不同的荷截。在进 行力分析过程中, 对于实用设计, 只需进行几个
位面积上的 地基土的净反力, 可
取最大单位净反力
f t—— 混凝土的抗拉强度设计值
3 设计实例
现以表1列北京牌 QT 80塔机为例, 试设计 计算其塔机基础。
3. 1 确定基础有关数据
( a) 确定基础底面尺寸 塔 机 作 用 轴 向 荷 载 F = 480kN; M = 1750kNõm, 先粗估基础重力 G 为2. 5倍 F, 查 地基承载力标准值 f k = 210kP a, 以此借用( 2)
《建筑机械》1 99 7年第6 期
p
max m in
=
458.08+×153.783±
1750
1 6
×
5.
8
3
p max = 109kPa
p min = 1. 3kPa, 如图7示。
图8
塔式起重机基础的设计
塔式起重机基础的设计保持塔机稳定的作用力是:塔式起重机的自重和压重。
起着倾翻塔机作用的外力是:风荷载、吊载和惯性力。
采用底架固定式的塔式起重机,塔机的稳定由塔机的自重和压重起保证作用。
塔机基础只要求保证承受塔机总荷载并保证塔机垂直度。
塔机安装后垂直度(自由高度)应小于4‰,塔机基础上平面水平度应小于等于3mm。
塔机基础对地面压力的要求,一般情况取[P B]=2×105~3×105Pa。
按照个人经验,小型塔机(100t﹒m以下)塔机基础对地面压力要求160kpa 以上、中型塔机(100t﹒m~200t﹒m)塔机基础对地面压力要求180kpa以上、大型塔机(200t ﹒m以上)塔机基础对地面压力要求250Kpa以上。
图1-1为塔式起重机整机稳定性问题计算简图。
其中图1-1a为工作状况稳定性简图,应视为有风、动载;图1-1b为非工作状况稳定性简图,应视为风从平衡臂吹向起重臂。
均要满足∑M>0。
按照GB/T13752-92要求,按图1-1c关于固定式混凝土塔机抗倾翻稳定性计算,按公式(1)验算。
图1-1a塔机工作稳定性计算简图图1-1b塔机非工作稳定性计算简图图1-1c固定式塔机稳定性计算简图3M Fn h be Fv Fg +=≤+ (1)地面压力按公式(2)验算:2()[]3B B Fv Fg P P b+=≤(2)式中:e——偏心距,即地面反力的合力至基础中心的距离m;M——作用在基础上的弯矩,N﹒m;F V ——作用在基础上的垂直载荷,N;F n ——作用在基础上的水平荷载力,N;F g ——混凝土基础的重力,N;P B ——地面计算压应力,Pa;〔P B 〕——地面计算许用压应力,由实地勘探和基础处理情况而定,一般情况取〔P B 〕=2×105~3×105Pa 。
一、独立固定式塔式起重机基础的设计:塔式起重机对基础的要求及基础的受力情况分析。
塔式起重机属于钢铁庞然大物,塔式起重机在架设后,至未附着前所产生的各种作用力均直接作用在基础上,即由塔机产生的各种荷载,完全是由基础予以平衡。
塔吊基础桩要求
塔吊基础桩要求2010-09-27 10:52:08| 分类:建设工程| 标签:|字号大中小订阅一、基础地设计要求固定式塔机根据基础地结构形式可分为:①现浇钢筋砼整体基础;②由行走式塔机改装而成地有底架、带压重地固定式基础.目前大多数采用第一种形式.塔机地基础设计必须满足以下三方面要求.1)塔机地稳定性.塔机地稳定性是指塔机在各种工况下能保持整机地稳定而不致倾翻地特性,它是保证塔机安全使用地重要因素之一.它由稳定性系数M稳/M倾来表示,M稳为塔机地自重、基础重和平衡重所产生地保持塔机稳定作用地力矩(N m);M倾为起着倾翻塔机作用地外力产生地力矩(N叫.稳定性系数随着工况地变化而变化,稳定性系数越大表示塔机地稳定性越好.塔机在设计时已考虑到各种不同工况下稳定性地要求,在设计塔机基础时其尺寸和质量必须满足稳定性地要求.2)基础地强度要求.塔机基础内部地结构应具有足够地强度,即能够承受各种工况下作用于基础上地垂直力、水平力及倾覆力矩.设计塔机基础时需要验算地脚螺栓和埋人基础内预埋铁件地强度及在检基础内地锚固力等.3)地基均匀沉降要求.塔机基础在长时间地使用过程中所受地荷载一直在不断变化,如果地基沉降不均匀可致使塔机垂直度偏差增大,从而影响塔机地稳定性,因此要求地基沉降均匀.二、基础存在地问题2.1生产厂地基础施工图存在地问题1)塔机生产厂提供地塔机基础施工图不够完善.2)在相同地基承载力条件下地同一型号塔机,各个生产厂提供地基础图中基础底面积及质量相差很大.3)大多数生产厂提供地基础图要求地耐力为2x 105Pa,而施工现场实际一般达不到上述要求.4)个别生产厂提供地基础图在检测时不能满足塔机在各种工况下稳定性地要求,存在有安全隐患.5)错误地以工作状态时塔机基础所受地荷载为计算荷载,设计出地基础不能满足非工作状态时荷载作用下地强度及稳定性地要求.因此需要规范塔机基础地设计.2.2 施工单位基础制作方面问题施工现场条件复杂多变,塔机地基础施工受现场条件限制,往往不能按生产厂提供地基础施工图施工,需要作相应变更.由于有地使用单位对塔机基础功能及要求缺少全面理解,处理不当,出现以下问题.1)基础布置不合理.塔机基础一侧座在建筑物地地下室底板、顶板或基础上,另一侧座在加固地桩基或地基上,造成使用中沉降不均匀.2)采用桩基加固地塔机基础仅考虑竖向地抗压能力而忽视抗倾覆能力,甚至有地将加固地单桩设置在基础中心位置,有地桩基与基础之间无锚固连接,或把基础设计成庞大地高桩承台,既增加了施工难度又加大了成本.3)压重不符合要求,过大则增加了地基地承受载荷,过小则不能满足抗倾翻稳定性地要求.4)使用中有地塔机基础上堆积大量地杂物或回填土,增加了基础地负荷,也不便于对基础地观测.5)埋在基础内地塔身基础节或预埋铁件错误地放在垫层上,造成基础与塔身脱离.6)基础上表面水平度偏差大,塔机安装时又未用垫铁调整,使安装后垂直度偏差过大.7)安装位置选择不当,塔机使用完毕后无法用正常拆塔方法进行拆除.8)未作排水设施.三、基础地基加固处理方案当无法满足塔机生产厂提供地基础图中对地耐力地要求时需对地基进行加固处理,常用地方法如下.1)地基处理.可采取夯实法、换土垫层法.排水固结法、振密挤密法、置换及拌人法等.不同地方法对土类、施工设备、技术有不同地要求,成本不一.最常用地是换土垫层法,其成本较低,但仅局限于地基软弱层较薄地地区.2)桩基加固.成本较高,但处理效果较好,适用于浅层土质不能满足塔机基础对地基承载力地要求而又不适宜采用地基处理方法时,特别适用于现场地下水位较高地情况.3)合理利用建筑物地永久设施.在便于安装.拆卸塔机地前提下,充分借助建筑物地基础、底板、顶板等构筑物,把塔机基础与之有机结合起来.此种方案成本低,比较理想,但因对构筑物增加了荷载,应慎重采用需经计算决定是否对其加固处理,并应征得建筑物设计部门地许可.4)加大塔机基础底面积,不再对地基进行加固处理.由于加大塔机基础时受塔机安装位置地限制,此方案仅适用于现场地耐力与基础图中所要求地地耐力值相差不大时地情况.加大塔机基础时其内部配筋需重新设计计算.4 基础地验算塔机基础地验算包括强度验算及抗倾翻稳定性验算.当直接采用生产厂提供地基础图施工时施工单位一般不再复验基础地强度,仅需验算基础地抗倾翻稳定性;对重新设计地塔机基础其强度、抗倾翻稳定性需验算.4.1 稳定性验算根据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》按下列公式进行抗倾翻稳定性验算,参看图1式中:e———偏心距,即地面反力地合力至基础中心地距离(m);L——地面反力地合力至基础边缘地距离,L=(b/2)-e(m);M——作用在基础上地弯矩(Nm);Fv、Fh——作用在基础上地垂直、水平载荷(N);Fg-------砼基础地重力(N);b、h——检基础底面宽度、高度(m);PB——地面地计算压应力(Pa);「PB」——地面许用压应力(Pa),一般取2 ×105- 3 ×105Pa.4.2 强度验算基础强度验算可参照建筑结构设计手册进行,这里不再详述.采用桩基加固地基础应验算单桩地竖向和水平承载力,具体计算方法见J GJ94-94《建筑桩基技术规范》.当采用4根桩对称布置加固时其单桩竖向承载力验算可按下列公式进行.Nmax=(F+G)/4+(M/S)<1.2 R摩擦桩:R=qpAP+up∑qsiLi 端承桩:R=qpAp式中:Nmax ——单杠最大竖向力设计值(N);R——单桩竖向承载力(N);F-----作用在基础上地竖向力设计值(荷载分项系数1.2)(N);G-----砼基础自重设计值(荷载分项系数取1.2)(N);M——作用在基础上地弯矩设计值(荷载分项系数取1.4)(Nm);S——对角线方向两桩中心距(m);qp——桩端土地承载力,以现场地质勘探报告为准(Pa);Ap一桩身地横截面面积(m2);up——桩身周边长度(m);qsi——桩周土地摩擦力(Pa);Li——按土层划分地各段桩长(m).四、塔吊基础应满足:1、混凝土强度等级采用C35;2、基础表面平整度允许偏差1/1000;.3、埋设件地位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求.4、起重机地混凝土基础应验收合格后,方可使用.5、起重机地金属结构、及所有电气设备地金属外壳,应有可靠地接地装置,接地电阻不应大于10Ω.6、按塔机说明书,核对基础施工质量关键部位.7、检测塔机基础地几何位置尺寸误差,应在允许范围内,测定水平误差大小,以便准备垫铁.8、机脚螺丝应严格按说明书要求地平面尺寸设置,允许偏差不得大于5mm.9、基础砼浇筑完毕后应浇水养护,达到砼设计强度方可进行上部结构地安装作业.如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告,强度达到安装说明书要求.10、塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块,基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼,并应作好、隐检记录.以备作塔吊验收资料.11、钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告.12、塔吊基础底部土质应良好,开挖经质检部门验槽,符合设计要求及地质报告概述方可施工.13、塔吊基础施工后,四周应排水良好,以保证基底土质承载力.14、塔机地避雷装置宜在基础施工时首先预埋好,塔机地避雷针可用圆钢或扁钢直接与基础底板钢筋焊接相连,焊接长度不小于10d,圆钢或扁钢净面积不得小于72㎜2.15、塔吊基础地钻孔灌注桩施工严格按桩基工程施工方案进行施工质量控制.16、基础砼拆模后应在四角设置沉降观测点,并完成初始高程测设,在上部结构安装前再测一次,以后在上部结构安装后每半月测设一次,发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用,并汇报公司工程技术部门分析处理后,方可决定可断续使用五、依据标准:GB50202-2002地基与基础施工质量验收规范;GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范GB50007-2002建筑地基基础设计规范;GB50017-2003钢结构设计规范;JGJ33-2001建筑机械使用安全技术规程.JGJ94-94建筑桩基技术规范评论这张转发至微博转发至微博版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏,以及其他非商业性或非盈利性用途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定,不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外,将本文任何内容或服务用于其他用途时,须征得本人及相关权利人地书面许可,并支付报酬.Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用,不得对本文内容原意进行曲解、修改,并自负版权等法律责任.Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.。
塔式起重机固定式基础的设计与施工-江苏建设监理协会
塔吊基础的设计与施工孙建飞1 ,姚燕雅2(1.江苏赛华建设监理有限公司,无锡,2140712.无锡市城市职业技术学院无锡,214071)摘要:塔吊是建筑施工中最重要的运输工具之一,在建筑施工中具有举足轻重的作用。
目前由塔吊引起的事故不断,因此,对塔吊基础的设计是否合理,施工是否规范都直接影响塔吊的使用安全。
本文从几种常用的设计理论入手,对塔吊基础的设计作了具体的推导和说明,并对其验算过程和施工要求作了详细说明,建议设计和施工单位严格按照规范设计和施工,避免由塔吊所引起的事故。
关键词:塔吊基础;设计理论;验算;施工要求引言塔吊是建筑施工中最重要的运输机械工具之一,在建筑施工中具有举足轻重的作用。
近年来,塔吊事故不断,成为施工中事故多发点和事故源,其原因是多方面的,其中一个主要原因是基础设计存在问题。
塔吊基础设计是交叉的学科,塔吊是施工机械,主要的设计理论来源是机械设计的有关理论,应用的规范是《塔吊起重机设计规范》,塔吊基础则为一般的构筑物,适用于一般的建筑设计规范,而塔吊厂家提供的塔吊内力数据是根据机械设计规范得到的,这给塔吊基础设计带来不确定性。
因此,塔吊基础设计要从实际出发,结合工程实际,具体问题具体分析。
下面是对几种常用的塔吊基础设计方法的探讨。
1 荷载的选取塔吊随建筑物的升高而不断升高,并由开始悬臂形式变成升到一定高度后的附着形式,工作状态和非工作状态时荷载差别很大,而且需要作360°旋转,因此荷载变化很大,当吊臂在基础对角线方向时,基础处于最大受力状态。
塔吊在独立高度状态下既有垂直荷载,又有很大的弯矩荷载,其总荷载一般比附着时大得多。
因此塔吊安装手册通常提供了最大独立高度状态下工作和非工作状态荷载。
非工作状态下由于风载大得多,弯矩最大,设计计算时通常选取最大独立高度状态下的非工作状态的荷载作为设计荷载。
2塔吊基础形式塔吊基础可分为天然基础和桩基础。
设计塔吊基础时应首先考虑采用天然基础,如因条件限制无法采用或必须采取更多附加措施才能采用时,可考虑直接选用桩基础。
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固定式塔式起重机桩基础的设计中天建设集团有限公司 徐荣华在高层房屋建筑施工中,为解决建筑材料和物件的垂直运输和水平运输,固定式塔式起重机得到了广泛的应用。
根据《塔式起重机设计规范》GB/T13752——92第4.6.3条规定:固定式塔式起重机基础的设计应满足抗倾翻稳定性和地基承载力的条件。
塔机在独立高度、在非工作工况受到暴风突袭时,基础所受的载荷最大,此状态最为不利,按此状态计算混凝土基础的抗倾翻稳定性(见下图一):图一: 基础抗倾翻稳定性分析图3b G F hF Me KK hK K≤+∙+=(1)地基承载力按下列公式计算:][)2(3)(23)(2max B K K K K K P e b b G F blG F P ≤-+=+=(2)式中e ——偏心距,即地面反力的合力至基础中心的距离; M K ——荷载效应标准组合下作用在基础顶面上的弯矩标准值; F K ——荷载效应标准组合下作用在基础顶面上的垂直载荷标准值;F hK ——荷载效应标准组合下作用在基础顶面上的水平载荷标准值;G K ——相应于荷载效应标准组合时,混凝土基础的重力标准值; P kmax ——荷载效应标准组合下基础底面边缘的最大压应力; [P B ]——地面许用压应力,由实地勘探和基础处理情况确定,一般取P B =200~300KPa 。
按照现行《建筑地基基础设计规范》GB50007——2002,上述[P B ]=1.2f a ,f a 为修正后的地基承载力特征值。
上式(1)与抗倾翻稳定性安全系数K =1.5是等同的,推导如下:抗倾翻稳定性安全系数K=抗倾翻力矩/倾翻力矩=5.13)(2)(2)(=∙+∙+≥+∙+b G F bG F hF Mb G F K K K K hk KK K (对图一中A 点取矩)如果地基承载力不满足要求,则应对地基进行处理,当承载力高的土层埋置深度较浅时,可采用换填处理,当承载力高的土层埋置深度较深时,采用桩基础。
下面是塔机桩基础设计内容和一个设计实例。
一. 塔机桩基础及承台(基础)计算 1. 桩基竖向承载力计算 应同时满足下列两式: 平均竖向力标准值N K =R nG F KK ≤+最大竖向力标准值 N Kmax =Rxx h H MnG F jhK KK K2.1)(2max≤+++∑R ——单桩竖向承载力特征值。
2桩身承载力(抗压)计算psc cA f N ψ≤N ——相应于荷载效应基本组合时,桩顶轴向压力设计值; Ψc ——基桩成桩工艺系数,对干作业非挤土灌注桩取0.9,对泥浆护壁非挤土灌注桩取0.7~0.8,对混凝土预制桩取0.85; f c ——混凝土轴心抗压设计值; A ps ——桩身截面面积。
3.桩基抗拔承载力计算∑+≤pi i siK iK G l q N μλ21式中 N K ——按荷载效应标准组合计算时的基桩拔力; λi ——抗拔系数;q sik ——桩侧表面第i 层土的极限侧阻力标准值; μi ——桩周周长; l i ——桩身长度;G p ——基桩自重,地下水位以下取浮重力。
4.桩身承载力(抗拔)计算s y A f N ≤N ——荷载效应基本组合下桩顶轴向拉力设计值; f y ——钢筋抗拉强度设计值; A s ——钢筋的截面面积。
5.桩基水平承载力计算h hK iK R nF H ≤=R h ——单桩水平承载力特征值;n ——桩的根数。
6.承台受冲切承载力计算 7.承台受剪切承载力计算 8.承台受弯承载力计算 二.塔机基础设计实例 (一)设计依据 1.塔机资料根据建筑物高度选用山东华夏集团QTZ63固定式塔式起重机,塔身截面主弦杆外形尺寸1.6m ×1.6m ,独立式起重高度40 m ,最大工作幅度50m ,最大幅度处额定起重量1.3t ,塔机使用说明书提供的基础载荷表如下:基础载荷表K hK K n2.各土层厚度及物理指标(采用人工挖孔桩)见下表(二)塔机桩基础设计4根人工挖孔桩,桩身直径900mm,桩底扩大头直径1000mm,桩身纵向采用9根2级钢筋直径14mm(As=1387mm2),沿桩周均匀布置,箍筋φ8@200,桩长9m,桩端进入持力层4-2层粘土夹碎石0.9m,基础承台尺寸5m×5m×1.35m,顶面标高-0.550m,桩中心距3.2m,桩及承台混凝土强度等级C25。
基础平面及立面见下图二、三。
图二: 基础平面图M KF KG KF hK图三: 基础立面图塔机在独立高度、在非工作工况受到暴风突袭时,基础所受的载荷最大,此状态最为不利,塔机使用说明书提供的基础载荷表即为此状态载荷数据,按此作为计算依据。
F K=431KN;G K=5×5×1.35×25=843.75KN;F hk=80KN;M K=1353.6 +80×1.35=1461.6KN·m。
先根据土的物理指标计算单桩竖向承载力特征值R a : R a =ψp q pa A p =(0.8/1)1/4 ×800×3.14×0.52=594KN 平均竖向力N K =KNR KN nG F a KK 5947.318475.843431=≤=+=+,满足要求。
M K 作用于过塔身对角线的竖向平面时,桩顶竖向力最大,其值为 N Kmax =KNxx h H MnG F jhK KKK 7.641)26.1(226.16.1461475.843431)(22max=⨯⨯⨯⨯++=+++∑<1.2 R a =1.2×594=712.8KN ,满足要求。
2.桩身承载力(抗压)计算KNA f KN N ps c c 681045.014.3119009.03.8667.64135.12=⨯⨯⨯=≤=⨯=ψ桩身承载力(抗压)满足要求。
3.桩基抗拔承载力计算 桩基抗拔承载力=∑+pi i siK iG l q μλ21=21×0+3.14×0.452×9×25=143.1KN (不计桩侧摩阻力) N Kmin =KNxx h H MnG F jhK KKK 3.4)26.1(226.16.1461475.843431)(22max-=⨯⨯⨯⨯-+=+-+∑N Kmin 为负表示桩受向上的拔力,桩承受向上拔力4.3KN <143.1KN ,桩基抗拔承载力满足要求。
4.桩身承载力(抗拔)计算KNN A f KN N s y 1.41641610013873008.53.435.1==⨯=≤=⨯=桩身(抗拔)承载力满足要求。
先计算单桩水平承载力特征值R h :桩身混凝土C25抗拉强度设计值f t =1.27N/mm 2=1270KN/m 2 桩截面模量塑性系数r m =2桩身配筋率ρg =1387/(3.14×4502)=0.002钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值αE =2×105 /(2.8×104)=7.14桩侧土水平抗力系数的比例系数m=24000KN/m 4 桩身计算宽度b 0=0.9 ×(1.5×0.9 + 0.5)=1.665m 扣除保护层厚度的桩直径d 0=0.9-2×0.05=0.8m 桩身换算截面受拉边缘的截面模量W 0=0729.0]8.0002.0)114.7(29.0[9.014.332122=⨯⨯-+⨯⨯m 3桩身抗弯刚度EI=0.85E C I 0 =0.85E C27069400828.00729.0108.285.02mKN d W ∙=⨯⨯⨯⨯=桩的水平变形系数1550565.0694008665.124000-=⨯==mEImb α桩长l=9m ,换算长度αl=0.565×9=5.085>4,v m =0.768 桩身换算截面面积A n =22644.0]002.0)114.7(1[9.014.341m=⨯-+⨯⨯⨯桩基受拔时ζN =1.0,因ρg =0.002<0.65%,故R h 计算如下:)1)(2225.1(75.00nt m K N g mt m h A f r N v w f r R ζρα-+=KN9.131)644.0127023.411)(002.02225.1(768.00729.012702565.075.0=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯=KNR KN nF H h hK iK 9.13120480=≤===,桩基水平承载力满足要求。
6.承台受冲切承载力计算先计算荷载效应基本组合值和基桩净反力设计值,假设桩基荷载效应基本组合值为永久荷载效应控制,则 F=1.35F K =1.35×431=581.9KNM=1.35M K =1.35×1461.6=1973.2KN ·m基桩最大净反力设计值和平均值分别为 N max =KNxx M nF j6.581)26.1(226.12.197349.58122max=⨯⨯⨯⨯+=∙+∑N=KNnF 5.14549.581==图四: 桩基础等效平面图I720(1)塔身弦杆边冲切承台高1.35m ,桩顶伸入承台100mm ,承台有效高度为h 0=1.35-0.1=1.25m ,圆形桩等效为方桩(方桩边长=0.8×900=720mm ),见图四。
α0x =σ0y =0.440m ,λ0x =α0x /h o = 0.440/1.25=0.352,λ0y =α0y /h o =0.440/1.25=0.35252.12.0352.084.02.084.000=+=+=x x λβ 52.12.0352.084.02.084.000=+=+=y y λβ95.0)9.01(8002000135020009.0=---+=hp βF l =581.9-0=581.9KN25.1127095.0)440.06.1(52.14)]()([200000⨯⨯⨯+⨯=+++h f h b t hp x c y y c x βαβαβ=18705.6KN >F l =581.9KN ,塔身弦杆边抗冲切满足要求。
(2)角桩向上冲切 C 1=C 2=1.260m ,α1x =α0x =0.440m,λ1x =λ0x =0.352,α1y =α0y =0.440m,λ1y =λ0y =0.352,015.12.0352.056.02.056.011=+=+=x x λβ015.12.0352.056.02.056.011=+=+=y y λβ0111121)]2/()2/([h f C C t hp x y y x βαβαβ+++25.1127095.0)2/440.0260.1(015.12⨯⨯⨯+⨯⨯==4531KN >N max =581.6KN, 角桩向上抗冲切满足要求。