塔式起重机板式基础设计

浅谈塔式起重机板式基础设计

汪少波

（苏州中正建设工程有限公司）

【摘 要】： 板式塔式起重机基础作为最基本的基础形式被广泛应用于建设领域，几乎每个项目技术人员都会遇到板式塔吊基础的设计。本文对板式塔吊基础设计的规范及常见问题进行了分析，以期帮助技术人员更好的理解板式塔吊基础设计。

【关键词】：塔式起重机 板式基础

1引言

1.0.1 根据集团公司统计，近两年我们每年的塔吊安装台次近170余台，其中70%以上都采用了板式基础的形式，目前执行的主要规范依据为《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T 187-2009，另外《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-2010、《高耸结构设计规范》GB50135-2006、《塔式起重机设计规范》GB/T 13752-92都可以作为设计参考依据。

1.0.2 从技术部门对塔吊基础方案的审批反馈情况来看，方案的设计情况差异较大，过分依赖软件，对规范理解不够，考虑因素不全面，加之不同规范有不同的条文规定，因此本文对板式塔吊基础的设计参考规范及常见问题进行了分析，希望通过本文的分析，帮助技术人员更好理解目前几本发行的有效规范，在塔吊基础设计时能采用合理参数，使塔吊基础设计兼具安全与经济性。

1.0.3 板式塔吊基础的设计主要包含地基承载力特征值确定于修正、塔吊传递给基础的荷载、基础尺寸确定、板式基础偏心距、承载力验算及基础脱开面积校核、软弱下卧层验算、地基变形计算、地基稳定性计算、冲切验算与配筋计算。

1.0.4 本文的一些计算分析结论主要依据无锡巨神生产的QTZ5013塔式起重机参数，在同级别的塔式起重机中，无锡巨神QTZ5013塔吊说明书所提供的荷载参数偏大且最全面，具有代表性，这个级别的塔吊也是应用最广泛的塔式起重机。无锡巨神QTZ5013塔式起重机荷载参数及荷载示意图见表1.0.4、图1.0.4-1、图1.0.4-2所示。

表1.0.4 无锡巨神QTZ塔式起重机荷载参数表

吊钩高度固定

方式

混凝土基础承受的载荷

工作状态非工作状态H1 H2 M1 M2 M3 P H1 H2 M1 M2 M3 P

40.1m a / 27.8 564 996 170 513

40.1m a 24.5 / 1252 / 67 513 73.5 / 1796 / / 434 40.1m b 24.5 / 1211 / 67 513 66.2 / 1628 / / 434

注：表中中固定方式a为大臂沿塔身对角线方向，b为大臂与塔身平行方向。P为基础所受的垂直力（kN），H1、H2为基础所受水平力（kN），M1、M2为基础所受的倾覆力矩（kN·m），M3为基础所

受的扭矩（kN·m）。本表中所列荷载不含基础自重在内。

固定方式（a）固定方式（b）

图1.0.4-1 塔吊荷载示意图

图1.0.4-2 板式基础尺寸及荷载示意图

注:以上均为说明书所提供，关于荷载的示意图及荷载参数表，个人认为应体现（对板式基础来说）单向偏心与双向偏心（沿塔身对角线方向）两种受力状态下的荷载参数，但目前很多厂家只提供单向的荷载参数，数据不够全面。

1.0.5 对于其他大吨位的塔式起重机，也可根据本文进行另外测算。

2地基承载力特征值修正

2.0.1 地基承载力设计值可以直接采用未经修正的地勘报告提供的地基承载力特征值 。

2.0.2 由于板式塔吊基础的宽度一般都大于3m，埋置深度也大于0.5m，因此根据建筑地基基础设计规范，对于地勘报告提供的地基承载力特征值fak可以根据基础宽度和深度按下式对其进行修正并得出设计值。

= + ( −3)+ ( −0.5)

（2.0.2）

2.0.3 塔吊基础的宽度一般都不低于5m，宽度较大，有利于荷载的传递与扩散，因此可以进行修正。

2.0.4 对于深度修正，规范是基于回填至原自然地面、基础周边回填土的压重对基础两侧滑动土体向上滑动具有抵抗作用的前提条件下，但目前塔吊基础在安装前进行回填的情况很少，塔吊安装前其基础基本处于基坑内敞开状态，因此不建议对深度进行修正。

2.0.5 当塔吊基础设计为下图2.0.5形式且塔吊安装前基础周边土（2～4倍基础宽度范围内）经压实回填至原自然地面标高时，可以对地基承载力特征值予以深度修正。

图2.0.5 地基承载力特征值可以进行深度修正时的设计形式示意图

2.0.6 当地勘报告所提供的地基承载力特征值fak值不小于100kPa时，根据塔式起重机混凝土基础工程技术规程所设计的板式基础地基最大压应力 一般都小于 1.2 ，因此这种情况下对地基承载力特征值是否进行修正影响有限。

2.0.7 经计算分析，对于长三角冲积平原的软土地基，当地勘报告所提供的地基承载力特征值在70～100kPa左右时，对地基承载力特征值进行修正有利于板式塔吊基础设计，可以提高板式基础设计的经济性，但此时对基础偏心距及基础允许脱开面积应从紧控制。

3塔吊传递到基础的载荷

3.0.1 《塔式起重机设计规范》GB/T 13752自1993年实施，2010年启动修订，2014年海南岛台风导致130余台塔吊倾覆事件发生后，设计规范修订加速，并提高了安全系数，风压值提高约30%。新规范已于2014年底报批，预计将于2016年左右颁布实施。

3.0.2 根据《塔式起重机设计规范》GB/T 13752-92，塔吊在设计时已经充分考虑了如下因素：

1. 各类可能产生的载荷，塔吊设计载荷参见图3.0.2所示。

2. 各类载荷都有规范明确规定的载荷系数。

3. 对基本稳定性、动态稳定性、暴风侵袭、突然卸载都要进行工况验算。

4. 对抗倾覆稳定性进行校核。

5. 对防风抗滑安全性进行验算。

6. 对支承反力进行确定。

7. 对基础（和轨道）进行抗倾覆稳定性验算。

3.0.3 根据3.0.2条，一般塔吊说明书所提供的塔身传递到基础的荷载为考虑荷载组合后的最大