塔吊基础计算

1．基础

1．1 固定式基础

现在不少塔式起重机生产厂提供的说明书中，对基础的地耐力要求很高，不现实，笔者认为只要符合GB／T 13752中抗倾翻稳定性和地面压应力的要求即可，如图1。

1．1．1 混凝土基础的抗倾翻稳定性

1．1．2 地面压应力

式中：e —偏心距，即地面反力的合

力至基础中心的距离，m；

M —作用在基础上的弯距，N•m；

Fv —作用在基础上的垂直载荷，N；

Fh —作用在基础上的水平载荷，N；

Fg —混凝土基础的重力，N；

pB —地面计算压应力，Pa；

[pB] —地面许用压应力，由工程地质勘探和基础处理情况确定，Pa；

b —混凝土基础的截面尺寸，m；

h —混凝土基础的厚度（高度），m；

M、Fv、Fh、Fg均可在塔式起重机说明书中找到。

1． 2 钻孔灌注桩基础

有时，地面许用压应力很低或塔式起重机安装的

地理位置太小，不能使用占地面积较大的固定式基础，

此时使用钻孔灌注桩是一种很好的解决问题的方法。

在计算时，水平力和扭矩可以略去不计，主要考虑

塔式起重机的重力Fv和倾翻力矩M，如图2。

每根钻孔灌注桩的轴向力：

式中：n —桩的根数；

X —每根桩到基础（塔机）中心的距离，m；1．2．1 轴向承压验算

根据经验公式和地质勘探资料：

Pa=πdΣLi•f i+A•Rj＞N压 (6)

式中：Pa —桩的轴向受压允许承载能力，N；

d —桩的直径，m；

Li —桩的入土范围第i层的厚度，m；

f i —桩的入土范围第i层的允许摩擦阻力，N／㎡；

A —桩的横截面积，㎡；

Rj —桩的底端土的允许端承载力，N／㎡；1．2．2 抗拔验算

根据经验公式：

N=λπdΣLi•f i+0.9Gs＞N拉 (7)

式中：λ—抗拔允许摩阻力与受压摩阻力比例系数；Gs —桩的自重，N；（地下水位以下取浮容重）2．附墙

在施工过程中，很多情况塔

式起重机的附墙杆件需要加长，

随机的附墙杆件不能使用，因此

附墙杆件必须重新计算。

2．1 公式推导

如图 3 ，根据EJy″=M得

EJy″

式中：E —弹性模量；

J —截面惯性矩；

q —附墙杆件单位长度自重；

P —轴向力。

解（8）式得：

y＂

很显然杆件中点C，即当时，杆件的弯矩最大，挠度最大。

式中 F —杆件截面积；

W —截面抗弯模量。

2．2 方程（8）是考虑自重时的平面曲杆微分方程，当P接近临界压力时，杆件失稳。

2．3 在q、P共同作用下，变形是非线性的。

2．4 当λ＞130时，建议在计算长附墙杆件时要考虑自重，笔者曾经计算当λ=140时的长附墙杆件，考虑自重与不考虑自重，Mc误差23．2%，误差8．5%。

3．结束语

塔式起重机的基础与附墙如处理不好，后果不堪设想，因此在制定方案时必须谨慎从事，马虎不得。

QT40塔吊受力情况

型式与工况

载荷Q T40A Q T40

工作工况非工作工况工作工况非工作工况

混凝

土基

础载

荷垂直P(kN) 296.82 264.49 282.61 250.28

水平H(KN) 17.717 68.691 15.789 60.192

倾覆My(KN•m) 872.112 1471.65 783.2 1090.07

扭矩Mz(KN•m) 27.079 0 27.079 0

QT40A塔吊安装高度36米，臂长40米。

QT40塔吊安装高度31米，臂长40米。

独立固定式。

常见的有2个方法，1是将塔吊基底的面积括大，意思就是（给你计算过程）A=原底面积*160/200 *1.05（安全系数）

2是加强基底的承载力，主要有2种方法：采用强夯，使局部的承载力达到要求还有就是打桩法：就是用方木制成1米长的木桩，按每平方米不少于12根打入地下，在木桩上施工塔吊基础

就你的情况看，建议采用第一种，安全，经济，快捷

QTZ40型塔吊基础剖面图适用于地基承载力≥200kPa情况但根据该项目岩土工程勘察报告，拟设置塔吊处的地基承载能力仅为75kPa。因此，需要对基础进行重新设计。根据该塔吊使用手册上提供的数据，塔吊工作期间承受的上部荷载为：竖向力280KN，竖向倾履力矩611kN.M，水平力60.5kN，水平扭矩98.6kN.M，如下图所示： QTZ40型塔吊基础所受的上部荷载对此情况进行基础重新设计，有两种方案，一是加大基础与地基的接触面积，由于该方案施工速度较快，且施工方便，一般情况下会优先考虑。二是对地基进行强化处理，一般采用桩基础方案。为方便施工，本处先采用加大基础截面的方案进行试算，原塔吊基础方案中塔吊基础的中心距结构边缘4M，根据该塔吊使用手册，基础边缘距结构应留有不小于300㎜。为方便使用原塔吊厂家提供的附墙，拟采用的方案基础中心距结构边缘也采用4M，先按7M×7M×1M的钢筋混凝土基础计算方形基础方案的可行性

当无法满足塔机生产厂提供的基础图中对地耐力的要求时需对地基进行加固处理，常用的方法如下：

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。不同的方法对土类、施工设备、技术有不同的要求，成本不一。最常用的是换土垫层法，其成本较低，但仅局限于地基软弱层较薄的地区。

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的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的情况。

3）合理利用建筑物的永久设施。在便于安装。拆卸塔机的前提下，充分借助建筑物的基础、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的许可。

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的限制，此方案仅适用于现场地耐力与基础图中所要求的地耐力值相差不大时的情况。加大塔机基础时其内部配筋需重新设计计算。

软弱地基塔吊综合加固方法

工程往往因地基勘察或结构设计失误、施工中地基处理或桩基质量失控、盲目施工等原因导致荷载超出地基基础或结构本身的承受能力，从而产生严重的安全隐患甚至发生事故。本文所要介绍的是塔吊基础未经桩基施工，而将塔吊直接安装在钢筋混凝土基础平台，从而导致塔吊垂直度出现异常的加固处理方法。

一、塔吊倾斜的原因分析

太仓港区海关监管大楼，是一座主楼带裙房的框剪结构，主楼二十层含一层地下室，裙房四层含一层地下室，裙房布置在主楼南、西、北三侧。根据建筑布置及建筑高度，本工程在主楼南侧离入口4米处布置塔吊基础，塔身将穿过裙房楼层，最终顶升高度为95米。由于之前已考虑到塔吊基础的下卧地基为淤泥质土（设计承载力为50KPA），故将承台扩大到5米×5米×1.4米，承台中间再增设一道φ20@200钢筋，埋深3.4米，其下还打入5米的松木桩。根据计算，承台本身的承载力和抗剪力完全符合塔吊本身使用要求，但忽略了地基承载能力，故在安装7节塔吊节并使用近一个月后，其垂直度向南偏7.5厘米，向东偏

6.8厘米，超过了规范要求，为此必须进行加固，以清除隐患。

二、加固方案的选用

地基基础的加固应遵循“安全适用，经济合理，技术先进”的原则，同时还应考虑加固时施工的难易程度。常用的方法有扩大基础底面积法，其适用范围为刚性基础或扩展基础。锚杆静压桩法，其适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等地基土上。树根桩法，一般适用于淤泥质土、非粘土、粉土、砂土及人工填土等地基土上，作为基础加固或基坑边坡稳定加固之用。注浆加固法，一般适用于砂土、粉土、粘土、粘性土和人工填土等地基加固。