塔吊基础设计计算.docx

塔式起重机方形独立基础的设计计算余世章余婷媛《内容提要》文章通过对天然基础的塔吊基础设计,详细论述整个基础的设计过程,经济适用,安全可靠、结构合理,思路清晰,论述精辟有据;在现场施工中,有着十分重要的指导意义。关键词:塔机、偏心距、工况、一元三次方程、核心区、基底压力。一、 序言随着建筑业迅猛发展,塔式起重机(简称塔机)在建筑市场中是必不可少的一项重要垂直运输机械设备;塔机基础设计,在建筑行业中是属于重大危险源的范畴,正因为如此,塔机基础设计得到各使用单位的高度重视;本人通过网络查阅过许多塔机基础设计方案,除采用桩基外,塔基按独立基础所设计的方形基础,绝大部分都按厂家说明书所提供的基础尺寸进行配筋,按规范设计计算的为数不多,厂家所提供基础大小数据有些是不满足规范要求,而塔机基础配筋绝大多数情况是配筋过大,浪费较为严重;厂家说明书所提供数据表明,地基承载力特征值小的基础外形尺寸就较大,承载力特征值较大,基础尺寸就相应的小点,似乎看起来这种做法是正确的,其实并非如此。塔机基础型式方形等截面最为普遍,下面通过一些规范限定的条件,对方形截面独立基础规范化的设计,很有参考和实用价值。下面举例采用中联重科的塔吊类型进行论述和阐明。二、 塔吊基础设计步骤、确定塔吊型号首先根据施工总平面图,根据建筑物外形尺寸(长、宽、高)及材料堆放场地和钢筋加工场地,根据塔机覆盖率情况,按塔机说明书中的主要参数确定塔机型号。、根据塔机型号确定荷载厂家说明书中都有荷载说明,按塔吊自由独立高度条件提供两组数据(中联重科),一组为工作状态(工况)荷载,另一组为非工作状态(非工况)荷载,确定出一组最不利的工况荷载。、确定塔吊基础厚度h根据说明书中塔机安装说明,基础固定塔基及有两种形式,种是地脚螺栓,另一种是埋入固定支腿式;因此根据塔机地脚螺栓锚固长度和支腿的埋深,可以确定塔机基础厚度 h。、基础外形尺寸的确定根据荷载大小和基础厚度h,确定独立方形基础的边长尺寸。、基础配筋计算求出内力进行基础配筋计算,并根据《规范》的构造要求进行配筋和验算。、基础冲切、螺杆(支腿)受拉或局部受压的验算三、 ,塔机基础尺寸的确定是方形基础的计算关键。利用偏心距限定条件,可求出基础最小截面尺寸。根据偏心距e(荷载按标准组合):对于偏心受压方形基础:当e二MkFvh/B/6时,基底压力呈梯形分布;Fk+Gk当©二MkFvh》b/6时,基底压力呈三角形分布;Fk+GkB为方形基础宽度,在基础设计时,为了使基础截面尺寸不至于过大,造成不必要浪费,因此可取上限值e>b/6;即:MkFvh>b/6 (1)Fk+《建筑地基基础设计规范》GB50007-,对于挡土墙大偏心受压构件,偏心距 e<B/4;而《高耸结构设计规范》GB50135-:一基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4。对于方形基础,最不利情况,由条件可得出双向偏心距,当ex=ey=B/4时,由《高耸规范》-4式,可得axay=。按《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-<B/4。这里需要特别强调指出,偏心距e<B/4与“基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4”是不同两个概念。故可得:e=MkFvh<B/4 (2)Fk+,对于方形基础任一轴的惯性矩为a4/12,(一般采用W=a/6);《塔式起重机砼基础工程技术规程》JGJ187-:, 塔机倾覆力矩的作用方向应取基础对角线方向,基础底面的压力(偏心荷载在核心区外)应符合下列公式要求:(3)331 、当偏心荷载作用时Pk,max=、当偏心荷载作用在核心区外时,(Pkmin/0,见图b)(a)偏心荷载在核心区内 (b)偏心荷载在核心区外双向偏心荷载作用下矩形基础的基底压力—根据《高耸》:R,max=(Fk+G)/(3axay) .(4)axay> (5)ax---合力作用点至ex一侧基础边缘的距离,按(b/2-ex);ay---合力作用点至ey一侧基础边缘的距离,按(b/2-ey);ex---x 方向的偏心距;按Mkx/(Fk+G)ey---y 方向的偏心距;按Mky/(Fk+G)根据上式,对方形基础,取:ex=ey,即:Mkx二My二M/=