塔吊计算书课件.docx

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塔吊计算书课件

附塔机基础及平衡重和塔吊计算书

基础计算书

一、参数信息

塔吊型号：

QTZ80，塔吊起升高度H：

50.00m，

塔身宽度B：

1.6m，基础埋深d：

1.60m，

自重G：

600kN，基础承台厚度hc：

1.00m，

最大起重荷载Q：

60kN，基础承台宽度Bc：

5.50m，

混凝土强度等级：

C35，钢筋级别：

HRB400，

基础底面配筋直径：

25mm

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=600kN；

塔吊最大起重荷载：

Q=60kN；

作用于塔吊的竖向力：

Fk＝G＋Q＝600＋60＝660kN；

2、塔吊弯矩计算

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mkmax＝960kN·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＝Mk/（Fk+Gk）≤Bc/3

式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；

Mk──作用在基础上的弯矩；

Fk──作用在基础上的垂直载荷；

Gk──混凝土基础重力，Gk＝25×5.5×5.5×1=756.25kN；

Bc──为基础的底面宽度；

计算得：

e=960/（660+756.25）=0.678m<5.5/3=1.833m；

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》（GB50007-2011）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=0.678m<5.5/6=0.917m

地面压应力计算：

Pk＝（Fk+Gk）/A

Pkmax＝（Fk+Gk）/A+Mk/W

式中：

Fk──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,Fk＝660kN；

Gk──基础自重，Gk＝756.25kN；

Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.5m；

Mk──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，Mk＝960kN·m；

W──基础底面的抵抗矩，W=0.118Bc3=0.118×5.53=19.632m3；

不考虑附着基础设计值：

Pk＝（660＋756.25）/5.52＝46.818kPa

Pkmax=（660+756.25）/5.52+960/19.632=95.717kPa；

Pkmin=（660+756.25）/5.52-960/19.632=0kPa；

实际计算取的地基承载力设计值为:

fa=160.000kPa；

地基承载力特征值fa大于压力标准值Pk=46.818kPa，满足要求！

地基承载力特征值1.2×fa大于无附着时的压力标准值Pkmax=95.717kPa，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》（GB50007-2011）第8.2.7条。

验算公式如下:

F1≤0.7βhpftamho

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=0.98；

ft--混凝土轴心抗拉强度设计值；取ft=1.57MPa；

ho--基础冲切破坏锥体的有效高度；取ho=0.95m；

am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；am=（at+ab）/2；

am=[1.60+（1.60+2×0.95）]/2=2.55m；

at--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at＝1.6m；

ab--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；ab=1.60+2×0.95=3.50；

Pj--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Pj=114.86kPa；

Al--冲切验算时取用的部分基底面积；Al=5.50×（5.50-3.50）/2=5.50m2

Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。

Fl=PjAl；

Fl=114.86×5.50=631.73kN。

允许冲切力：

0.7×0.98×1.57×2550.00×950.00=2609080.95N=2609.08kN>Fl=631.73kN；

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》（GB50007-2011）第8.2.7条。

计算公式如下:

MI=a12[（2l+a'）（Pmax+P-2G/A）+（Pmax-P）l]/12

式中：

MI--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＝（5.50-1.60）/2=1.95m；

Pmax--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114.86kN/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，[BcPmax-a1（Pmax-1.2×Pmin）]/Bc＝[5.5×114.861－1.95×（114.861－1.2×0）]/5.5=74.137kPa；

G--考虑荷载分项系数的基础自重，取G=1.35×25×Bc×Bc×hc=1.35×25×5.50×5.50×1.00=1020.94kN/m2；

l--基础宽度，取l=5.50m；

a--塔身宽度，取a=1.60m；

a'--截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。

经过计算得MI=1.952×[（2×5.50+1.60）×（114.86+74.14-2×1020.94/5.502）+（114.86-74.14）×5.50]/12=556.07kN·m。

2.配筋面积计算

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

As=M/（γsh0fy）

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=16.70kN/m2；

ho--承台的计算高度，ho=0.95m。

经过计算得：

αs=556.07×106/（1.00×16.70×5.50×103×（0.95×103）2）=0.007；

ξ=1-（1-2×0.007）0.5=0.007；

γs=1-0.007/2=0.997；

As=556.07×106/（0.997×0.95×103×210.00）=2796.73mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

5500.00×1000.00×0.15%=8250.00mm2。

故取As=8250.00mm2。

建议配筋值：

HPB235钢筋，25@315mm。

承台底面单向根数17根。

实际配筋值8345.3mm2。

塔吊稳定性验算：

1、塔吊有荷载时稳定性验算

塔吊有荷载时，计算简图:

塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；

G──塔吊自重力（包括配重，压重）,G=450.80（kN）；

c──塔吊重心至旋转中心的距离,c=1.25（m）；

ho──塔吊重心至支承平面距离,ho=68.00（m）；

b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50（m）；

Q──最大工作荷载,Q=45.00（kN）；

g──重力加速度（m/s2）,取9.81；

v──起升速度,v=0.67（m/s）；

t──制动时间,t=20.00（s）；

a──塔吊旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=30.00（m）；

W1──作用在塔吊上的风力,W1=7.00（kN）；

W2──作用在荷载上的风力,W2=1.30（kN）；

P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=32.00（m）；

P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=3.00（m）；

h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=126.15m（m）；

n──塔吊的旋转速度,n=0.60（r/min）；

H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝119.15（m）；

α──塔吊的倾斜角（轨道或道路的坡度），α=0.00（度）。

经过计算得到K1=1.178；

由于K1≥1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求!

2、塔吊无荷载时稳定性验算

塔吊无荷载时，计算简图:

塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K2──塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；

G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=400.00（kN）；

c1──G1至旋转中心的距离,c1=1.25（m）；

b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50（m）；

h1──G1至支承平面的距离,h1=68.00（m）；

G2──使塔吊倾覆部分的重力,G2=80.00（kN）；

c2──G2至旋转中心的距离,c2=3.50（m）；

h2──G2至支承平面的距离,h2=119.15（m）；

W3──作用有塔吊上的风力,W3=7.00（kN）；

P3──W3至倾覆点的距离,P3=32.00（m）；

α──塔吊的倾斜角（轨道或道路的坡度），α=0.50（度）。

经过计算得到K2=3.261；

由于K2≥1.15,所以当塔吊无荷载时，稳定安全系数满足要求!

、附着计算及安装

塔机安装位置至附墙或建筑物距离超过使用说明规定时，附着式塔式起重机的塔身直接附着在建筑物上，为了减少塔身计算长度以保持其设计起重能力，设有五套附着装置。

第一附着装置距基础面32m，第二附着装置距离第一附着装置是24m，第三附着装置距离第二附着装置附着点24m，第四附着装置距离第三附着点21m，第五附着装置距离第四附着点18m。

需要增设附着杆，附着杆与附墙连接或者附着杆与建筑物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。

1、支座力计算

塔机按照说明书与建筑物附着时，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：

Wk=W0×μz×μs×βz=0.450×1.170×1.450×0.700=0.534kN/m2；

其中W0──基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：

W0=0.450kN/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=Wk×B×Ks=0.534×1.600×0.200=0.171kN/m；

其中Wk──风荷载水平压力，Wk=0.534kN/m2；

B──塔吊作用宽度，B=1.600m；

Ks──迎风面积折减系数，Ks=0.200；

实际取风荷载的水平作用力q=0.171kN/m；

塔吊的最大倾覆力矩：

M=630.000kN.m；

弯矩图

变形图

剪力图

计算结果:

Nw=46.3800kN；

2、附着杆内力计算

计算简图:

计算单元的平衡方程:

其中:

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合

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。

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合。

杆1的最大轴向压力为:

55.99kN；

杆2的最大轴向压力为:

8.33kN；

杆3的最大轴向压力为:

43.22kN；

杆1的最大轴向拉力为:

25.99kN；

杆2的最大轴向拉力为:

34.56kN；

杆3的最大轴向拉力为:

52.37kN；

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，Mw=0，分别求得各附着最大的轴压

和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为:

40.99kN；

杆2的最大轴向压力为:

19.91kN；

杆3的最大轴向压力为:

47.53kN；

杆1的最大轴向拉力为:

40.99kN；

杆2的最大轴向拉力为:

19.91kN；

杆3的最大轴向拉力为:

47.53kN；

3、附着杆强度验算

1．杆件轴心受拉强度验算

验算公式:

σ=N/An≤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=52.375kN；

An---为杆件的截面面积，本工程选取的是12.6号槽钢；

查表可知An=1569.00mm2。

经计算，杆件的最大受拉应力σ=52374.690/1569.00=33.381N/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/φAn≤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=55.995kN；

杆2:

取N=19.914kN；

杆3:

取N=47.535kN；

An---为杆件的截面面积,本工程选取的是12.6号槽钢；

查表可知An=1569.00mm2。

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=65.006N/mm2，

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2，满足要求。

4、附着支座连接的计算

附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。

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．附着的建筑物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：

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/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；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。

5、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。