塔吊的相关计算

塔吊的相关计算

按规范规定，塔吊安装时对基础的抗倾覆和地基承载力，附着杆及其预埋件进行验算，当附着按《塔吊使用说明书》要求的距离和角度进行施工时，可不用计算，，但在实际施工中，附着的施设往往和说明书要求不同，故需进行设计和验算。

第一部分附着的设计验算

一、附着的受力说明：附着主要是承受风载形成的水平剪力和扭

矩，以及塔吊运行时自身产生的扭矩。

二、附着计算式的两种状态：

1、塔基满载工作时，起重臂顺着塔身的x轴或y轴，风向垂直于

起重臂，如下图1.

2、塔基非工作时，起重臂处于塔身对角线处，风由起重臂吹向平

衡臂，如下图2.

说明：按规定状态图1情况下，风压采用工作风压，w=0.25KN/㎡，状态图2情况下没有扭矩，只有风压产生的水平剪力，故风压采用当地的基本风压W0 .

三、当塔吊在允许自由高度处，设第一道附着时，附着上部的自由

端为最大允许值时，此时的附着受力最大，如图3所示。

四、计算

1、大臂所受的风载p

P=1.4(L1+L2)×h×W k1状态1

W k1= Us×W

P=1.4×S×W k状态2

W k= βz×Us×Uz×Wo

式中：L1: 平衡臂长L2：起重臂长

h: 大臂臂身高度 W：工作风压

Wo：基本风压βz：风振系数

Us：风载体型系数Uz：风压高度变化系数 Wo、βz、Us、Uz俱可由《建筑结构荷载规范》中查取和计算。

2、塔身承受的风载

q=1.4×b1×Wk1状态1

q=1.4×b2×Wk

其中：b1：塔身高度 b2：塔身的角线长度

3、附着处，塔身截面所受的剪力和扭矩计算

（1）由p产生的剪力 V1=P/2(2+3a/L)

（2）由q产生的剪力 V2=qL/8(3+8a/L+ba2/L2)

（3）总剪力V= V1+ V2

（4）大臂上风力而产生扭矩T1= h Wk1(L22/2-L12/2)

（5）总扭矩T= T1+ T2 T2 塔身工作时最大扭矩可由说明书上查设

4、附着杆内力计算

（1）状态1情况下计算简图如图4

（2）利用力矩平衡原理

○1ΣM B=0 则：R AC×L1=T+Vx1L2+Vy1L3○2ΣM c=0 则：R BD×L4=T1+0.5a(Vx +Vy1)

○3ΣM o1=0 则：R BC ×L5=T+Vx L6

其中：T、T1绝对值相同，只是方向不同，Vx、Vy、Vx1、Vy1、其值具等于V只是大臂处于X轴或Y轴时，风向不同而产生剪力方向不同，故上式中，Vx和Vy只能取其中一个，不能两个同时取。

另：每个附着杆在不同状态下可能受拉，也可能受压，但BC杆和BD杆永远是一个受拉，另一个受压。

（3）在状态2下，用于T=0而V是按状态2的风力计算而设，可设V分解成Vx、Vy代入上面3个公式，此时，Vx、Vy同时起作用，而后计算出3个支座反力。

5、附着杆在压弯状态下的受力验算。

a、σ=R/A+M/W≤[σ]

其中： R：取两种状态下最大值 A：杆件截面积

M：自重和风载形成弯矩 W:杆件抗截面矩

b、预埋件计算

（1）预埋件处的焊缝计算

将支座反力R分解成平行于预埋件的Rx和垂直于预埋件的Ry.

则该焊缝受拉剪作用

σf=Ry/ he x Lw τf= Rx/ he Lw

其中：he：焊缝高度Lw：焊缝长度

[（σf /R f）2+τf2]1/2≤ft w

其中：ft w：角焊缝允许内力值

R f：增大系数，动载取1.0，静载取1.22 （2）预埋件的锚固筋验算：

La≥a ﹒R f y/nft﹒d

其中: La:锚固筋长度

n：锚固筋根数

ft：砼轴心抗拉强度

d：钢筋直径

a=0.16 光圆钢及，a=0.14 带肋钢筋

第二部分基础计算

塔吊基础分为整体式基础和分高式基础，分高式的比较简单，只需验算下面第一是即可，而整体式基础较复杂，我处目前大部分为整体式基础。

1、地基承载力验算，需满足以下公式1、公司2.

○1Ρ=( F+G)/A≤fa 公式1

Ρmax1.2fa 公式2

其中：F为塔吊工作的自重，起吊物和压力

G为基础自重

A为基础底面积

Fa为地基允许应力

○2Ρmax的计算，如图6，

当偏心距e≤b/σ时，Ρmax=（F+G）/A+M/W

其中: M为上部传来最大弯矩，可有说明书查设 W为基础坑截面

当偏心距e﹥b/σ时，Ρmax=2（F+G）/3La

其中： L为基础另一边宽度，

α抗倾覆验算

2、抗倾覆验算

e=(M+Hh)/(F+G)≤b/3

其中：H为基础所受水平力，可有说明书查看

H为基础高度