塔吊施工专项方案 计算书

塔吊基础计算书
一、参数信息
塔吊型号：QTZ63，塔吊起升高度H：70.00m，
塔身宽度B：2.5m，基础埋深d：2.00m，
自重G：1350kN，基础承台厚度hc：1.50m，
最大起重荷载Q：60kN，基础承台宽度Bc：6.00m，
混凝土强度等级：C30，钢筋级别：RRB400，
基础底面配筋直径：18mm
额定起重力矩Me：630kN·m，基础所受的水平力P：30kN，
标准节长度b：2.8m，
主弦杆材料：角钢/方钢,宽度/直径c：120mm，
所处城市：广州，基本风压ω0：0.25kN/m2，
地面粗糙度类别：B类田野乡村，风荷载高度变化系数μz：1.86。

二、塔吊对交叉梁中心作用力的计算
1、塔吊竖向力计算
塔吊自重：G=1350kN；
塔吊最大起重荷载：Q=60kN；
作用于塔吊的竖向力：F k＝G＋Q＝1350＋60＝1410kN；
2、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数：地处广州，基本风压为ω0=0.25kN/m2；
查表得：风荷载高度变化系数μz=1.86；
挡风系数计算：
φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×2.5+2×2.8+(4×2.52+2.82)0.5)×0.12]/(2.5×2.8)=0.323；
因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.354；
高度z处的风振系数取：βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.354×1.86×0.25
=0.766kN/m2；
3、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=0.766×0.323×2.5×70×70×0.5
=1515.435kN·m；
M kmax＝Me＋Mω＋P×h c＝630＋1515.435＋30×1.5＝
2190.44kN·m；
三、塔吊抗倾覆稳定验算
基础抗倾覆稳定性按下式计算：
e＝M k/（F k+G k）≤Bc/3
式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；
M k──作用在基础上的弯矩；
F k──作用在基础上的垂直载荷；
G k──混凝土基础重力，G k＝25×6×6×1.5=1350kN；
Bc──为基础的底面宽度；
计算得：e=2190.44/(1410+1350)=0.794m<6/3=2m；
基础抗倾覆稳定性满足要求！
四、地基承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。

计算简图:
混凝土基础抗倾翻稳定性计算：
e=0.794m<6/6=1m
地面压应力计算：
P k＝（F k+G k）/A
P kmax＝(F k+G k)/A+M k/W
式中：F k──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重和最大起重荷载,F k＝1410kN；
G k──基础自重，G k＝1350kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=6m；
M k──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M k＝2190.44kN·m；
W──基础底面的抵抗矩，W=0.118Bc3=0.118×63=25.488m3；
不考虑附着基础设计值：
P k＝（1410＋1350）/62＝76.667kPa
P kmax=(1410+1350)/62+2190.44/25.488=162.607kPa；
P kmin=(1410+1350)/62-2190.44/25.488=0kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:f a=200.000kPa；
地基承载力特征值f a大于压力标准值P k=76.667kPa，满足要求！
地基承载力特征值1.2×f a大于无附着时的压力标准值
P kmax=162.607kPa，满足要求！
五、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。

验算公式如下:
F1≤0.7βhp f t a m h o
式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；取βhp=0.94；
f t--混凝土轴心抗拉强度设计值；取f t=1.43MPa；
h o--基础冲切破坏锥体的有效高度；取h o=1.45m；
a m--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；a m=(a t+a b)/2；
a m=[2.50+(2.50+2×1.45)]/2=3.95m；
a t--冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；取a t＝2.5m；
a b--冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；a b=2.50+2×1.45=5.40；
P j--扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；取P j=195.13kPa；
A l--冲切验算时取用的部分基底面积；A l=6.00×(6.00-5.40)/2
=1.80m2
F l--相应于荷载效应基本组合时作用在A l上的地基土净反力设计值。

F l=P j A l；
F l=195.13×1.80=351.23kN。

允许冲切力：0.7×0.94×1.43×3950.00×1450.00=5389233.85N
=5389.23kN>F l=351.23kN；
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
六、承台配筋计算
1.抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。

计算公式如下:
M I=a12[(2l+a')(P max+P-2G/A)+(P max-P)l]/12
式中：M I-任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；
a1--任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；取a1=(Bc-B)/2＝(6.00-2.50)/2=1.75m；
P max--相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取195.13kN/m2；
P--相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值，[BcP max-a1(P max-1.2×P min)]/Bc＝[6×195.128－1.75×(195.128－1.2×0)]/6=138.216kPa；
G--考虑荷载分项系数的基础自重，取G=1.35×25×Bc×Bc×hc
=1.35×25×6.00×6.00×1.50=1822.50kN/m2；
l--基础宽度，取l=6.00m；
a--塔身宽度，取a=2.50m；
a'--截面I-I在基底的投影长度,取a'=2.50m。

经过计算得M I=1.752×[(2×6.00+2.50)×(195.13+138.22-2
×1822.50/6.002)+(195.13-138.22)×6.00]/12=946.01kN·m。

2.配筋面积计算
αs=M/(α1f c bh02)
ζ=1-(1-2αs)1/2
γs=1-ζ/2
A s=M/(γs h0f y)
式中，αl--当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，取为0.94,期间按线性内插法确定，取αl=1.00；
fc--混凝土抗压强度设计值，查表得fc=14.30kN/m2；
h o--承台的计算高度，h o=1.45m。

经过计算得：αs=946.01×106/(1.00×14.30×6.00×103×(1.45×103)2)=0.005；
ξ=1-(1-2×0.005)0.5=0.005；
γs=1-0.005/2=0.997；
A s=946.01×106/(0.997×1.45×103×360.00)=1817.07mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:6000.00×1500×0.15%=13500.00mm2。

故取A s=13500.00mm2。

建议配筋值：RRB400钢筋，18@105mm。

承台底面单向根数54根。

实际配筋值13743mm2。

塔吊附着计算书
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《建筑结构荷载规范》（GB5 0009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《建筑施工手册》、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等编制。

塔机安装位置至附墙或桥墩距离超过使用说明规定时，需要增设附着杆，附着杆与附墙连接或者附着杆与桥墩连接的两支座间距改变时，必须进行附着计算。

主要包括附着支座计算、附着杆计算、锚固环计算。

一、支座力计算
塔机按照说明书与墙面附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。

附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算：
ωk=ω0×μz×μs×βz= 0.400×1.170×1.450×0.700 =0.475 kN/m2；
其中ω0──基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：ω0 = 0.400 kN/m2；
μz──风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：μz = 1.450 ；
μs──风荷载体型系数：μs = 1.170；
βz──高度Z处的风振系数，βz = 0.700；
风荷载的水平作用力：
q = W k×B×K s = 0.475×2.500×0.200 = 0.238 kN/m；
其中W k──风荷载水平压力，W k= 0.475 kN/m2；
B──塔吊作用宽度，B= 2.500 m；
K s──迎风面积折减系数，K s= 0.200；
实际取风荷载的水平作用力q = 0.238 kN/m；
塔吊的最大倾覆力矩：M = 500.000 kN·m；
弯矩图
变形图
剪力图
计算结果: N w = 30.9165kN ；
二、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程:
ΣF x=0
T1cosα1+T2cosα2-T3cosα3=-N w cosθ
ΣF y=0
T1sinα1+T2sinα2+T3sinα3=-N w sinθ
ΣM0=0
T1[(b1+c/2)cosα1-(α1+c/2)sinα1]+T2[(b1+c/2)cosα2-(α1+c/2)sin α2]+T3[-(b1+c/2)cosα3+(α2-α1-c/2)sinα3]=M w
其中:
α1=arctan[b1/a1] α2=arctan[b1/(a1+c)] α3=arctan[b1/(a2-
a1-c)]
2.1 第一种工况的计算:
塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩和风荷载扭矩。

将上面的方程组求解，其中θ从0 - 360 循环, 分别取正负两种情况，求得各附着最大的轴压力和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为: 42.33 kN；
杆2的最大轴向压力为: 1.18 kN；
杆3的最大轴向压力为: 27.28 kN；
杆1的最大轴向拉力为: 12.33 kN；
杆2的最大轴向拉力为: 27.41 kN；
杆3的最大轴向拉力为: 36.44 kN；
2.2 第二种工况的计算:
塔机非工作状态，风向顺着着起重臂, 不考虑扭矩的影响。

将上面的方程组求解，其中θ= 45，135，225，315，M w = 0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为: 27.33 kN；
杆2的最大轴向压力为: 13.27 kN；
杆3的最大轴向压力为: 31.69 kN；
杆1的最大轴向拉力为: 27.33 kN；
杆2的最大轴向拉力为: 13.27 kN；
杆3的最大轴向拉力为: 31.69 kN；
三、附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强度验算
验算公式:σ= N / A n≤f
其中σ--为杆件的受拉应力；
N --为杆件的最大轴向拉力,取N =36.439 kN；
A n --为杆件的截面面积，本工程选取的是12.6号槽钢；
查表可知A n =1569.00 mm2。

经计算，杆件的最大受拉应力σ=36438.580/1569.00
=23.224N/mm2，
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2, 满足要求。

2．杆件轴心受压强度验算
验算公式:σ= N / φA n≤f
其中σ--为杆件的受压应力；
N --为杆件的轴向压力，杆1: 取N =42.327kN；
杆2: 取N =13.274kN；
杆3: 取N =31.686kN；
A n --为杆件的截面面积, 本工程选取的是12.6号槽钢；
查表可知A n = 1569.00 mm2。

λ--杆件长细比，杆1:取λ=101，杆2:取λ=137，杆3:取λ=86
φ--为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：
杆1: 取φ=0.549，杆2: 取φ=0.357，杆3: 取φ=0.648；
经计算，杆件的最大受压应力σ=49.138 N/mm2，
最大压应力不大于拉杆的允许压应力215N/mm2，满足要求。

四、附着支座连接的计算
附着支座与桥墩的连接多采用与预埋件在桥墩构件上的螺栓连接。

预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定：
1．预埋螺栓必须用Q235钢制作；
2．附着的桥墩构件混凝土强度等级不应低于C20；
3．预埋螺栓的直径大于24mm；
4．预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：
0.75nπdlf=N
其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm2，C30为
3.0N/mm2）；N为附着杆的轴向力。

5．预埋螺栓数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋螺栓埋入长度不少于15d；螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。

五、附着设计与施工的注意事项
锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则:
1．附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；
2．对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；
3．在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；
4．附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。