塔机附墙设计计算说明书

塔机附墙设计计算说明书

一、工程概述

本工程位于惠南镇中心位置，东南面临南汇中学体育场，在体育场的西北角有一信号塔，距小区5号楼南外墙皮约20米左右，东北面临近复旦大学太平洋金融学院，南侧临拱北路，西侧临观海路。

本项目总用地面积55103.4平方米，总建筑面积133288.98平方米（含保温建筑面积）。地上总建筑面积101191.19平方米（含保温建筑面积），包含4栋15层高层住宅，5栋16层高层住宅，2栋11层高层住宅,1栋5层多层住宅，3栋6层的多层住宅，1栋2层的商业配套用房及高层住宅群房的配套公建，地下总建筑面积32097.79平米。

本工程8#楼和9#楼合用安装一台南通惠尔建设机械有限公司出厂的QTZ63型（5510型）塔式起重机，臂长为58米，塔吊设置在9号楼东侧，（图1）安装高度超过使用说明书规定的最大独立高度，需进行附墙锚固，楼层高度为45.6m，塔机最大安装高度约为53m，设置有2道附墙，如图2所示。生产厂家在使用说明书中标明了建筑物外墙与塔吊中心的距离在4.0m左右，但由于该工程建筑物表面结构及工程施工工艺等因素的影响，塔吊安装后，塔吊中心距离建筑物外墙8.997m。所采用的附墙杆件的长度以及与建筑物间的夹角，与原说明书的规定有所不同。为了保证塔吊安全使用，我们对附墙杆件及其连接件作了稳定性及强度验算。

图1 22号楼1#塔吊布置图

图2 塔吊附墙示意图

二、编制依据

本方案编制主要依据为：GB/T 13752-1992《塔式起重机设计规范》、GB 50017《钢结构设计规范》、GB/T 3811-2008 《起重机设计规范》和永发QTZ63型塔式起重机使用说明书。

三、设计方案

1．原说明书要求

按照产品安装使用说明书：附着架由四根撑杆和一套环梁等组成，它主要是把塔机固定在建筑物的柱子上，起着依附作用。（见图3）

图3 原附着架示意图

2．改进设计方案

根据现场实际情况，塔机中心到连接点距离为8.997米。设计方案如图4所示。

图4 塔吊附墙杆设置图

四、计算说明

1．计算附墙架对塔身的支反力

假设塔身为一连续梁结构（见图5），以此进行结构的受力分析，可用力法求出附墙受力。实际使用中，塔机最上面的一道附墙受力最大，因为该道附墙节点力除由M引起的附墙受力外，还有承受由塔机悬臂端风

载及旋转件的离心水平惯性力在悬臂根部引起的水平切力F w 及下部塔身的水平风载。

图5 塔机附着受力分析简图

其中

Z M ——倾覆力矩 2P ——水平荷载 1）风荷载计算

根据GB/T 13572-92《塔式起重机设计规范》和GB/T 3811-2008《起重机设计规范》

式中：W F ——作用在塔式起重机上和物品上的风荷载；

W C ——风力系数； W p ——计算风压；

A ——垂直风向的迎风面积；()21220.1ηφ=+= A A A m L ——塔身风载计算高度；36= L m q ——单位长度风荷载。

（1）工作状态

其中：()()=1.71 1.710.7772 3.021η+=⨯+=W C 根据充实率0.184ϕ=查表得出0.7772η=

解出1421= q N m

（2）非工作状态 2）支反力求解

M Z

Z X

Y

（1）工作状态

根据图5受力分析简图和表1，并结合力学计算可以得出

工作状态下：

2

102.077 =

R kN

工

（2）非工作状态

根据图5受力分析简图和表1，并结合力学计算可以得出

非工作状态下：

2

192.286 =

R kN

非工

2．附墙杆内力计算

附着以上的塔吊结构是基本暴露在建筑物之上的，而风载荷的方向是随着风向在变化的，且塔机可以在工况和非工况下作360°回转，因此塔机上的不平衡力矩、横向力、风载荷等对塔身而言是变化的，水平方向的合作用力是可变的，为安全计算取其最大值计算。假设合作用力为2

R'，方向如下图所示。选取第二道附墙结构为受力分析对象，由力法可求出杆件的最大轴向内力。

图7 受力分析图

1）工作状态

工作状态时，塔身承受扭矩和支反力的作用。

2102.077

==

R R kN

工，0360

θ

≤<

以上的计算过程将θ从0到360循环，解得每个杆件的最大轴压力，最大轴拉力。

2）非工作状态

非工作状态时，塔身只承受支反力的作用。

2192.286'== R R kN 非工，0360θ≤<

同理可以求出每个杆件在非工作状态下的最大轴向拉力和压力。

表3 非工作状态下杆件受力情况

3．附墙杆结构验算 1）附墙杆参数

附墙杆材料选用Q235角钢组成的格构柱。由于长度太大，将杆件分为2段，段与段之间采用高强螺栓连接，见附墙示意图。其中主弦杆（∟63×63×6mm ）、腹杆（∟40×40×4mm ）、主弦杆间距300×300mm 。与建筑物之间用销轴联接。截面图如图7所示。

图7 附墙杆截面

材料安全系数：=1.48n 工作 截面尺寸：300mm×300mm

主弦杆型钢：∟63×63×6 单位重量：5.72kg/m

单个角钢截面面积：7.29cm 2

腹杆型钢：∟40×40×4 单位重量：2.420kg/m

总截面面积：A = 4×7.29 = 29.16cm 2 惯性矩：

其中：04

27.12z I cm = 030

15 1.7813.222

a z cm =

-=-= 抗弯模量：3max

393.7I I

W cm y a

=

=

=