塔吊选型.docx

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塔吊选型

一、塔吊选型需考虑的问题

  1、塔吊选型首选取决于工程规模，如小型多层建筑工程，可选择小型的经济型塔吊，因小型工程所需要的吊次并不多，为了考虑增加塔吊的覆盖面，经常采用行走式。

中大型工程，尤其是高层建筑的塔吊选择，宜选大不选小，因垂直运输能力直接决定结构施工速度的快慢，要考虑选择不同塔吊的差价与加快进度的综合经济效果进行比较，要合理选择。

2、塔吊应满足吊次的需求

塔吊吊次计算：

一般中型塔吊的理论吊次为80~120次/台班，塔吊的吊次应根据所选用塔吊的技术说明中提供的理论吊次进行计算。

计算时可按所选塔吊所负责的区域，每月计划完成的楼层数，统计需要塔吊完成的垂直运输的实物量，合理计算出每月实际需用吊次，再计算每月塔吊的理论吊次（根据每天按排的台班数），当理论吊次大于实际需用吊次即满足要求，当不满足时，应采取相应措施，如混凝土全部采用泵送施工，增加每日的施工班次，增加吊装配合人员，提高塔吊的利用率等。

实际施工中，塔吊的每台班的吊次往往达不到理论吊次数，主要原因为，施工过程中不可避免出现塔吊有忙、有闲的情况，塔吊不能均衡连续作业；施工过程中，随着结构楼层的增高，每吊次的需用时间相对增长，另外，在模板安装和拆除过程中，每吊次所需要的时间相对长一些，因此实际统计的每台班平均吊次可能达不到理论吊次数。

我们仍对东方广场东区工程施工过程中塔吊进行吊次实测（仅作参考），当时正在四~五层结构施工，为了了解塔吊实际吊次对施工的影响，派了三名实习学生，对二台H3-36B塔吊和一台FO/23B进行了5个白班不断统计记录，结果为：

二台H3-36B塔吊白班平均吊次分别为61次、67次，FO/23B塔吊白班的平均吊次为60次。

3、塔吊覆盖面的要求

塔吊型号决定了塔吊的臂长幅度，布置塔吊一般要求避免出现覆盖盲区，但不是绝对的，对一个工程一般有主楼、有裙房，高层主体结构部分，塔臂应全面覆盖，裙楼争求塔臂全部覆盖，当出现难于解决的边、角覆盖时，可考虑采用临时租用汽车吊解决裙房边、角垂直运输问题，不能盲目加大塔型，应认真进行技术经济比较分析后确定方案。

4、最大起重能力的要求

关于满足吊重的要求：

主要考虑本工程施工过程中，可能出现各种重物对塔吊能力的要求，如建筑构件、最大重量的大模板、筒模等，应根据其存放的位置、吊运的部位，距塔中心的距离，确定该塔吊是否具备相应起重能力，确定塔吊方案时应留有余地，塔吊不满足吊重要求，必须调整塔型使其满足。

二、塔吊定位（应认真考虑如下问题）

  1、所确定的塔吊位置是否可行，首先能否保证塔吊安全稳定，避免塔吊设在回填土上，要考虑塔吊距基坑底角的水平距离是否满足安全要求，即塔吊基础面（前支腿位置）与基坑底角点连线，此线与水平线的夹角应≤450安全剪切角的要求，按此要求，塔吊距建筑物较远，尤其是深基坑，给塔吊附着带来困难，如要减小此距离，应提前与边坡支护设计单位联系，在边坡支护方案中，进行局部加载设计，或将塔基改为桩基。

2、塔吊布置要充分考虑塔吊的需利用率，根据主要材料的存放场地，要便于起吊，尽量减小吊运过程中塔臂转角，以提高塔吊利用率。

在群塔平面布置时，既要任务区域明确，又要方便互相应急支援。

在群塔平面设计时，各相邻塔吊之间，必须满足低塔吊的塔臂不危及高塔吊塔身的安全。

3、塔吊的定位应根据现场实际条件和综合技术及经济效果确定，如现场确无立塔条件或考虑覆盖面问题或考虑塔吊附着问题等，可考虑将塔吊设计在建筑结构内，如设在仅有地下室的结构部分，特殊情况设在电梯井筒内或穿越裙房楼层，如采取塔吊立于建筑结构内，必须提前认真考虑如下问题：

①所立塔吊位置拆塔是否方便，②塔吊位置是否会影响结构施工，是否影响上部悬挑构件施工，③塔身穿越地下室时，避免遇柱、遇梁，应尽量避免穿越人防顶板，④提前做好塔身穿越基础底板的防水及止水节点设计。

4、高层建筑施工的塔吊平面位置，应考虑满足塔吊的附着条件，塔吊应附着于柱或墙上，尽量选择大截面构件进行附着，塔吊应位于左右附着结构的中间位置，附着点的要提前征得设计单位的认可（塔吊的水平推力结构能否承受）。

塔吊不能距主体结构太近、太远，否则均会造成附着困难。

5、所选塔吊的位置，应满足立塔、拆塔时的起重设备就位条件。

应选择好起重臂的方向，在升塔或降塔时，塔臂方向是一致的，不能调头，如选择不好，有时会造成拆塔困难。

三、塔吊基础形式

1、轨道行走式：

一般用于多层建筑且作业区较大的情况。

2、先行走后固定：

由于受前期现场施工条件的限制，立塔时不能一次到，待基础或非标层施工完成后，再将塔吊行走到预定位置后固定，使其提高利用率，且便于附着。

先行走后固定塔吊应立于轨道上，如后固定位置处于回填土上时，其基础作特殊处理，必须满足承载要求。

3、固定式塔吊基础：

固定式塔吊基础目前广泛使用，其分为两种：

（1）塔吊基础考虑承载安全要求，采用在塔吊底部附加压重满足塔吊稳定平衡要求。

（2）独立式塔吊基础，塔吊基础既要满足承载要求，又要满足塔吊的稳定平衡要求（不设压重）。

独立式塔吊基础相对投入费用高，其优点占地小、选择立塔位置灵活、安全稳定性好。

4、需用基础底板作塔吊基础，在基础底板施工时将塔吊的基础节埋设好，直接在基础节上立塔。

能节约塔吊基础费用，安全稳定，但立塔比较困难，且只能待基础底板完成后才能立塔，立塔时会影响结构施工进度。

四、塔吊附着

塔吊附着就是保证塔吊在允许的自由高度条件下工作，在施工过程中如果附着工作跟不上，将会直接导致结构施工暂停。

因此附着点的设计要提，附着杆的安装工作要合理安排。

现以塔吊自由高度55m为例，计算第一道附着锚固点的高度位置：

在无附着的情况下，该塔吊升至55m高（塔吊吊础面至塔臂高度）后不能再顶升，在塔吊顶升前塔吊应满足使用要求，从塔臂开始从上往下计算至附着点距离，使用情况下有钢丝绳及吊钩的最小高度1.5m、有吊物的高度3m（满足最大高度的吊物要求）、有作业层钢筋绑扎高度4.5m，其下为已浇筑完成的结构，考虑附着杆安装时，附着部位的混凝土柱或墙应达到足够强度（确定此高度时，与施工速度、层高和构件截面大小有关），如按作业面往下三个楼层考虑，作层面往下约8m，具体附着点的位置应位于塔身节的上下连接处，将以上各数字相加为17m（塔臂至第一道附着点的间距），第一道附着点距塔吊基础面不应大于（55-17）38m。

塔吊附着以后，其自由高度将会减小，具体减小的数值由塔吊租赁公司提供，第二道及以上各道附着点的计算方法同上。

五、塔吊施工的安全注意事项

1、严格遵守塔吊作业安全操作规程，提前做好详细的安全、技术交底。

2、塔吊接地电阻应不大于4欧姆。

3、防止塔吊基础积水的措施，定期观测塔吊基础沉降及塔身倾斜，尤其是雨期施工。

4、群塔作业要求

（1）项目部应召集所有塔司一起进行安全交底，以确保塔吊安全作业。

施工过程中要保持紧密的联络，有问题必须及时解决。

（2）群塔作业要精选塔司，并在塔吊司机上岗前进行专门培训。

  （3）制定群塔作业准则：

“低塔让高塔、轻塔让重塔、静塔让动塔、外区让本区”。

司机必须听清信号后方可行塔。

  （4）传递信号全部采用对讲机，要求对讲机的频道锁定，采用先呼塔号，然后再发出行塔信号。

  （5）夜间行塔配备足够的照明条件和明显的安全标志。

  （6）提前设计顶塔方案，升塔应协调进行，如存在两个单位施工时，升塔前必须通知对方。

  （7）要求塔吊使用后，小车到根，吊钩收到最高，塔吊大臂的顺向要满足规定要求。

 塔吊基础设计计算书实例

　　一、工程概况

　　施工项目为13层住宅，其中地下室一层，建筑总高为42米，结构形式为框剪；塔吊选用昆明产***型塔吊。

　　二、基础计算

　　1、已知条件：

　　塔吊总重：

920KN[=（自重+其他活载）×增大系数]，塔吊搭设总高为50米，塔吊基础采用桩上承台基础，桩身混凝土采用C20，钢筋采用一级钢；承台基础混凝土为C30，钢筋采用二级钢；根据工程实际情况，采用工程桩桩径进行塔吊基础桩的施工，即桩采用426桩管，振动沉管灌注，成桩直径不少于450mm。

　　2、受力分析：

　　从塔式起重设备的工作原理进行分析，该生产设备在以下方面对设备的安全使用关系相当重要：

设备的基础，设备结构，设备结构的材料，设备的工作性能和操作系统；在计算中重点求出设备基础的稳定性及设备抗倾覆的能力；因该工程的塔吊设备由生产厂家进行安装和施工中的施工材料垂直运输操作，现只对设备基础进行计算。

　　根据设备厂家的要求，结合工程实际情况，本设备基础（以下简称基础）不能完全按厂家提供的基础图进行施工，根据基础的受力特点，除求出基础的垂直承载力外，还应求出塔吊在最不利荷载组合下对桩基的抗拔能力。

因此，根据前面的已知条件，同时按由昆明市建筑设计研究院对本施工项目进行的地质勘察报告中第33孔的土层勘察情况对桩基进行设计，该孔土层力学性能指标如下：

　　土层号名称Liqiskλiui（1.413）

　　①,杂填土1.3

　　②粉质粉土0.635

　　④3粉土1.845

　　④1砾砂4.1500.6

　　⑥粘土2420.75

　　⑥4粉砂1.7480.60

　　⑥1有机质土2.4480.75

　　⑥4粉砂2480.6

　　3、计算

　　为满足塔吊对基础的稳定性要求，采用四桩承台，则：

　　920000÷4=230000N（即单桩最大承载力）

　　按上述土层力学参数，求单桩极限抗拔力，考虑到本工程基坑开挖3米后对单桩抗拔力的影响，因此，从自然地面下3米开始根据各土层的力学性能指标进行计算：

　　UK=Σλi.qsik.uili

　　=0.60×50×1.413×4.1+0.75×42×1.413×2.0+0.60×48×1.413×1.7+0.75×48×1.417×2.4+0.6×48×1.417×2=536.05Kqa<230Kpa（满足）

　　桩身配筋计算：

　　不考虑混凝土的抗拉强度，根据已知单桩总抗拔力为23000N计算，如采用一级钢筋，则：

　　As=N/fC=230000/210=1095.24mm2

　　选用8φ14=1231.51>1095.24mm2（满足）箍筋φ6＠200/100

　　承台计算：

　　设H=900b×h=2.3×2.3

　　按上述条件验算承台斜截面极限承载力，得：

　　V=βfcb0h0先求得β=0.0606

　　按上式求得：

V=0.0606×14.3×2300×900

　　=1794KN>γ0V=1.2×230=270KN（安全等级安一级，则γ0=1.2满足）

　　单桩极限承载力，与本基础同直径，桩长相近，但按纵向配筋为7φ12的工程桩通过静载试验，其极限抗压承载力最低为1600KN，同时已求得本基础承台在没含钢筋的情况下其抗剪能力大大超过实际承载力，固对单桩及承台的极限承载力不再进行计算，所以，承台配筋按设备厂家提供的配筋形式进行，即：

Φ14@200双向双层，承台底和承台面均同时按此设置。

　　4、结论

　　通过上述计算后，各项指标均满足要求，所以，本基础按如下要求进行施工：

　　1） 塔吊基础采用四桩桩上承台基础，桩身混凝土采用C20，钢筋采用一级钢8φ14，桩长从自然地面下开始不少于16米，并不应穿过地质报告中的第⑥4粉砂层。

　　2）承台基础混凝土为C30，钢筋采用二级钢，Φ14@200双向双层。

　　3）施工项目的基坑开挖后，应定期对塔吊基础进行沉降观测，在进行塔吊安装前，应对承台的水平度进行校核1 塔吊平面布置

　　塔吊按其分类一般分为固定式及轨道行走式,行走式对基础土体的扰动较大,对深基坑的支护及场地要求比较高,且由于独立高度受到限制,故在城市高层建筑深基坑中使用的较少。

绝大部分采用固定基础附着式自升塔吊,本文就这种塔吊的平面布置形式做一论述。

　　1.1塔式起重机的选用原则

　　1）参数应满足施工要求　要对塔吊各主要参数逐项核查,务必使所选用塔吊的幅度、起重量、起重力矩和吊钩高度诸参数与分析结果相适应。

　　2） 塔吊生产效率应能满足施工进度的要求　为验证塔吊生产率是否满足施工进度的需要,可就吊次多少按下述程序进行分析:

①钢筋混凝土结构高层建筑标准层平均每平米建筑面积约需1.1～1.6吊次,根据楼层建筑面积估算出总吊次N;②塔吊平均每台班约可完成50～75吊次,可根据计划配用的塔吊数量和每天作业台班数,计算出塔吊可完成的总吊次N总计。

如N总计≥N总估,即可认为塔吊的生产效率能满足施工进度的要求。

塔吊的生产率也可用重量计来分析是否能满足施工进度的要求。

但它与塔吊的起重能力、起重量的利用程度、台班作业时间的利用情况以及吊次等因素有关,因此塔吊的生产率可按下式估算:

　　P=k1*k2*Q*n

　　n=60P（Σs/v+tn）

　　式中:

Q为塔吊的最大起重量（10kN）;k1为起重量利用系数,取0.5～0.9;k2为作业时间利用系数,取0.4～0.7;n为每小时理论吊次（吊次/h）;s为构件、建筑材料或机具设备的垂直运距（m）;v为塔吊起升速度（m/min）;tn为挂钩、脱钩就位以及加速、减速等所耗用的时间（min）。

　　分析时,首先应熟悉施工图纸,并按照施工组织设计所规定的施工组织和施工方法进行分层、分段（施工流水段）工程量的计算,得出需要垂直运输的重量,然后按照施工进度要求计算出每作业台班及每小时需要升运的重量,并取其中最大值与塔吊生产率（P）作比较。

　　1.2 塔吊的平面布置

　　塔吊的平面布置视建筑物的情况因地而宜、不尽相同。

但高层建筑其基坑较深以及场地的复杂性,决定了塔吊布置的多样性。

在考虑了施工工艺,建筑物平面几何尺寸,周边环境和基坑支护安全的前提下,介绍几种合理的深基坑塔吊布置方式及其设计思路。

　　1.2.1 塔吊在基坑壁附近布置

　　如果基坑平面尺寸较小,在基坑一侧布置固定式塔吊即可使垂直运输覆盖整个基坑工作面,其基础可放在围护壁外的土体中,也可放在围护壁上,视施工场地而定。

　　1）如塔吊放在围护壁外的土体中,宜在塔吊基础下施打若干支承桩,将塔吊基础的荷载传到基坑底下的土体中,以减少塔吊基础对基坑周围土体的影响,保证基坑围护的安全。

　　2）如塔吊基础放在基坑围护壁上,一般还需在围护壁外加设2根支承桩,由围护壁与支承桩共同承受塔吊基础荷载。

这时承受竖向塔吊荷载的围护壁区段在设计中要适当加长入土深度,注意受荷载过程中与相邻围护壁的沉降差异控制,并解决与壁外承载桩的共同工作问题。

可采用通常桩的沉降量计算方法来验算塔吊基础下桩的协调工作问题,沉降计算可采用《上海市地基基础设计规范》DBJ0811-89第6.3.1条关于桩基沉降量的计算方法,也可按照《建筑桩基技术规范》JGJ94-94第5.3节桩基的沉降计算进行验算。

如果基坑平面尺寸较大,尽可能把塔吊放在基坑一侧,这时可放多台固定式塔吊在基坑对边,其基础放置和设计的原理如上所述。

如受场地限制,而基坑尺寸较大,这时可将塔吊放置在基坑内。

　　1.2.2 塔吊在基坑内布置

　　城市高层建筑深基坑受周边环境的影响,一般场地狭窄,如塔吊放置在基坑周边,势必影响工程施工,这种情况下要求塔吊放在基坑内,并满足各种工况下的使用;当基坑尺寸比较大时将固定塔吊放在基坑一侧总有工作区域浪费而又有一部分没有塔吊工作面的问题,如果能将塔吊放置在基坑内,则可大大提高塔吊的工作区域利用率,同时将塔吊基础的荷载传到基坑的土体中,对周围环境的影响就会大大减弱,空间工作区域也会缩至基坑范围内,这时采用桩基础是较好的解决办法。

这种方法可与基坑围护施工阶段同步,在土方开挖前塔吊安装结束,可以大大缩短工期。

　　坑内桩基一般采用800～1000mm桩径的钻孔灌注桩内插钢格构柱,灌注桩中心距与塔吊轴心间距一致,格构柱一般出室外地面即可（见图1）。

钢格构柱一般不会破坏结构的整体性,尽量不要穿越地下室的框架梁。

这种塔吊基础的布置有以下优点:

①格构柱不穿越地下室框梁,结构整体性好,仅在板上预留孔洞, 塔吊拆除后格构柱在地下室地板面以上割断拔出;②经济性好,减少了标准节的切割浪费。

　　1.2.3 塔吊在基坑内布置时基础埋置在大底板下

　　由于其它原因塔吊桩基础未进行施工,而土方开挖已经开始,场地限制又不能在深基坑外做桩基,此时可以在土方开挖时进行塔吊基础施工,采用承台方式作为塔吊基础,承台埋置在基础底板下,通过格构柱或标准节传递上部荷载。

此时承台类似浅基础设计,根据基坑内的地质条件调整承台平面尺寸,在基础底板未浇筑前完全按照浅基础的设计方法,底板浇筑后要考虑底板与承台的协调变形。

此种布置方法可以满足各种工况下的施工,保证施工工期。

如无锡佳城大厦就是采用这种方法（见图2）。

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\王海亮\现场施工管理\方案\方案编制\塔吊技术\深基坑塔吊基础设计·中国工程机械银网.mht!

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　　2 塔吊基础设计

　　采用桩基的塔吊基础布置在基坑外或侧壁与布置在基坑内的桩基设计计算步骤相同。

桩基以上部分,坑外需要布置承台,塔吊安装在承台上,坑内需要内插格构柱,塔吊安装在格构柱上,这时二者设计的内容不同。

对于在基坑内的承台基础布置,则可以参照浅基础的设计内容。

　　2.1 塔吊桩基的设计

　　塔吊桩基顶部竖向荷载较小,一般更多的是考虑桩的抗拔验算来控制桩的入土深度。

　　2.1.1单桩承载力验算

　　Ra=qpkAP+upΣqsiali>Nimax

　　式中:

up

针对塔机液压系统的调节（塔机标准节）叙述!

为桩身周长;qsia为用静力触探比贯入值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值;li为桩穿过第i层土的厚度;qpk为桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值（平均值）;Ap为桩端面积;Nimax为偏心竖向力作用下第i复合基桩或基桩的竖向力设计值。

　　2.1.2单桩水平承载力验算

　　可按照《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的桩的水平承载力进行验算。

　　2.1.3桩的抗拔极限承载力的计算

　　按照广东省《桩基础设计技术规范》10.2.10公式计算。

　　2.1.4抗倾覆力矩验算

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　　式中:

e为最小桩轴线间距;F为作用于桩基承台顶面的竖向力设计值;G为桩承台和承台上土自重设计值。

　　2.1.5桩配筋计算

　　桩承载力计算依据塔机《建筑桩基技术规范》JGJ94-94第4.1.1条,桩顶轴向压力设计值应满足:

　　γ0N≤fcA

　　式中:

γ0为桩基重要性系数,取1.0;fc为混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）;A为桩截面面积（m2）。

依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第7.3条正截面受压构件承载力计算。

　　2.1.6钢格构柱验算

　　由于塔吊在土方开挖前即已安装完毕,随着土方开挖,格构柱逐渐显露出来后,对4根格构柱进行系杆连接使格构柱形成整体刚度,在系杆未连接之前把格构柱看成一端固定,一端铰接的的杆件进行验算,依据《钢结构设计规范》GB50017-2003按照小偏压构件进行稳定验算及强度验算。

格构柱除进行整体稳定验算外,尚应对缀板、焊缝进行验算（略）。

　　2.2承台设计

　　深基坑塔吊基础承台一般考虑为整体式承台,根据情况分为2种。

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　　图3 塔吊桩基础承台布置

　　2.2.1桩基上的承台

　　由于地脚螺栓安装在基桩轴心位置（见图3）,桩基上承台一般不考虑承台的承载力及抗倾覆,这时承台平面尺寸及厚度均可比非桩基承台基础小,承载力及抗倾覆见桩基设计。

　　2.2.2天然地基上的承台

　　天然地基上的承台基础要进行以下验算,不管是布置在地面还是布置在基坑内部。

　　1）地基基础承载力验算　根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条进行验算。

　　2）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。

　　3）抗倾覆验算　为保持基础稳定,塔吊在非工作情况下作用于基础诸力的偏心距应满足:

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　　式中:

M为作用于塔身的不平衡力矩;H为作用于塔吊的水平力;h为基础承台的厚度;L为混凝土基础边长;V为塔吊结构自重力,可取自塔吊说明书;G为基础自重力。

　　3结语

　　以上3种固定式塔吊布置方案是深基坑塔吊布置的基本方法,可在较多的施工环境中使用,在施工中需要注意的是:

　　1）布置在基坑外或围护壁上的桩基方案,要注意基桩与承台的锚固,基坑壁根据基坑的支护情况要适当进行喷锚护坡。

　　2） 塔吊布置在基坑内的桩基基础要保证内插格构柱具有一定的锚固深度,塔吊下钢格构柱钻孔灌注桩连接部分混凝土宜尽量浇筑至接近地表面,以增强钢格构柱下部的固端效果。

此外,塔吊底座与格构柱的连接要有可靠保证,特别是在附墙之前的工况的安全。

　　3） 塔吊布置在基坑内的承台基础应加快降水施工速度,如内插钢格构柱或标准节应在穿越大底板中部设置止水钢板。

高层建筑深基坑的塔吊布置根据场地情况因地制宜,具有较大的灵活性,合理的选择塔吊基础方案可以有效地提高塔吊的施工效率,加快施工进度,保证施工安全。