塔机附着验算计算书.docx
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塔机附着验算计算书
塔机附着验算计算书
塔机附着验算计算书
本计算运用软件为：
杭州品茗安控信息技术有限公司生产。
本工程为珠江御景花园工程；工程建设地点位于江苏省昆山市。
由中建四局建设。
建筑物为10#楼，地上33层，预计110米高，故设计塔机计算高度为140米，塔机型号为QTZ80（TC5710），浙江省建设机械集团有限公司制造。
根据现场实际情况，设有5道附墙。
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》（GB50009-2001）、《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建筑物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。
注意：
所设置附墙撑杆类型、尺寸、安装高度等应严格按照此计算书中给出的相应数据制造，安装。
如有改动，此计算书作废，必须重新进行计算、验算。
附墙因不按此计算书制造、安装而产生的安全事故，本验算单位概不负责。
一、塔机附着杆参数
塔机型号
QTZ80（浙江建机）
塔身桁架结构类型
型钢
塔机计算高度H（m）
140
塔身宽度B（m）
1.6
起重臂长度l1（m）
57
平衡臂长度l2（m）
12.9
起重臂与平衡臂截面计算高度h（m）
1.06
工作状态时回转惯性力产生的扭矩标准值Tk1（kN·m）
270
工作状态倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
1039
非工作状态倾覆力矩标准值Mk'（kN*m）
1668
附着杆数
四杆附着
附墙杆类型
Ⅰ类
附墙杆截面类型
钢管
附墙杆钢管规格（mm）
Φ219×7
塔身锚固环边长C（m）
1.8
二、风荷载及附着参数
附着次数N
5
附着点1到塔机的横向距离a1（m）
7.89
点1到塔机的竖向距离b1（m）
4.32
附着点2到塔机的横向距离a2（m）
7.89
点2到塔机的竖向距离b2（m）
2.72
附着点3到塔机的横向距离a3（m）
6.33
点3到塔机的竖向距离b3（m）
2.97
附着点4到塔机的横向距离a4（m）
6.33
点4到塔机的竖向距离b4（m）
4.57
工作状态基本风压ω0（kN/m2）
0.2
非工作状态基本风压ω0'（kN/m2）
0.45
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
第N次附着
附着点高度h1（m）
附着点净高h01（m）
风压等效高度变化系数μz
工作状态风荷载体型系数μs
非工作状态风荷载体型系数μs'
工作状态风振系数βz
非工作状态风振系数βz'
工作状态风压等效均布线荷载标准值qsk
非工作状态风压等效均布线荷载标准值qsk'
第1次附着
32.5
32.5
1.42
1.95
1.95
1.18
1.23
0.351
0.824
第2次附着
57.7
25.2
1.72
1.95
1.95
1.38
1.47
0.498
1.193
第3次附着
82.9
25.2
1.95
1.95
1.95
1.6
1.75
0.654
1.61
第4次附着
105.3
22.4
2.09
1.95
1.95
1.75
1.95
0.767
1.923
第5次附着
122.1
16.8
2.15
1.95
1.95
1.83
2.05
0.825
2.079
悬臂端
140
17.9
2.21
1.95
1.95
1.92
2.16
0.89
2.252
附图如下:
塔机附着立面图
三、工作状态下附墙杆内力计算
1、在平衡臂、起重臂高度处的风荷载标准值qk
qk=0.8βzμzμsω0α0h=0.8×2.21×1.92×1.95×0.2×0.35×1.06=0.491kN/m
2、扭矩组合标准值Tk
由风荷载产生的扭矩标准值Tk2
Tk2=1/2qkl12-1/2qkl22=1/2×0.491×572-1/2×0.491×12.92=756.776kN·m
集中扭矩标准值（考虑两项可变荷载控制的组合系数取0.9）
Tk=0.9（Tk1+Tk2）=0.9×（270+756.776）=924.098kN·m
3、附着支座反力计算
计算简图
剪力图
得：
RE=106.756kN
在工作状态下，塔机起重臂位置的不确定性以及风向的随机性，在计算支座6处锚固环截面内力时需考虑塔身承受双向的风荷载和倾覆力矩及扭矩。
4、附墙杆内力计算
支座6处锚固环的截面扭矩Tk（考虑塔机产生的扭矩由支座6处的附墙杆承担）,水平内力Nw=20.5RE=150.976kN。
计算简图：
塔机附着平面图
α1=arctan（b1/a1）=28.702°
α2=arctan（b2/a2）=19.021°
α3=arctan（b3/a3）=25.136°
α4=arctan（b4/a4）=35.828°
β1=arctan（（b1-c/2）/（a1+c/2））=21.26°
β2=arctan（（b2+c/2）/（a2+c/2））=22.383°
β3=arctan（（b3+c/2）/（a3+c/2））=28.159°
β4=arctan（（b4-c/2）/（a4+c/2））=26.913°
四杆附着属于一次超静定结构，用力法计算，切断T4杆并代以相应多余未知力X1=1。
δ11×X1+Δ1p=0
X1=1时，各杆件轴力计算：
T11×sin（α1-β1）×（b1-c/2）/sinβ1+T21×sin（α2-β2）×（b2+c/2）/sinβ2-T31×sin（α3-β3）×（b3+c/2）/sinβ3-1×sin（α4-β4）×（b4-c/2）/sinβ4=0
T11×cosα1×c-T31×sinα3×c-1×cosα4×c-1×sinα4×c=0
T21×cosα2×c+T31×sinα3×c-T31×cosα3×c+1×sinα4×c=0
当Nw、Tk同时存在时，θ由0～360°循环，各杆件轴力计算：
T1p×sin（α1-β1）×（b1-c/2）/sinβ1+T2p×sin（α2-β2）×（b2+c/2）/sinβ2-T3p×sin（α3-β3）×（b3+c/2）/sinβ3+Tk=0
T1p×cosα1×c-T3p×sinα3×c+Nw×sinθ×c/2-Nw×cosθ×c/2+Tk=0
T2p×cosα2×c+T3p×sinα3×c-T3p×cosα3×c-Nw×sinθ×c/2-Nw×cosθ×c/2-Tk=0
δ11=Σ（T12L/（EA））=T112（a1/cosα1）/（EA）+T212（a2/cosα2）/（EA）+T312（a3/cosα3）/（EA）+12（a4/cosα4）/（EA）
Δ1p=Σ（T1×TpL/（EA））=T11×T1p（a1/cosα1）/（EA）+T21×T2p（a2/cosα2）/（EA）+T31×T3p（a3/cosα3）/（EA）
X1=-Δ1p/δ11
各杆轴力计算公式如下：
T1=T11×X1+T1p，T2=T21×X1+T2p，T3=T31×X1+T3p，T4=X1
（1）θ由0～360°循环，当Tk按图上方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：
最大轴拉力T1=0，T2=409.584，T3=0，T4=307.642
最大轴压力T1=403.341，T2=0，T3=299.127，T4=0
（2）θ由0～360°循环，当Tk按图上反方向设置时求解各杆最大轴拉力和轴压力：
最大轴拉力T1=403.342，T2=0，T3=299.127，T4=0
最大轴压力T1=0，T2=409.585，T3=0，T4=307.642
四、非工作状态下附墙杆内力计算
此工况下塔机回转机构的制动器完全松开，起重臂能随风转动，故不计风荷载产生的扭转力矩。
1、附着支座反力计算
计算简图
剪力图
得：
RE=199.542kN
2、附墙杆内力计算
支座6处锚固环的水平内力Nw=RE=199.542kN。
根据工作状态方程组Tk=0，θ由0～360°循环，求解各杆最大轴拉力和轴压力：
最大轴拉力T1=114.727，T2=138.233，T3=141.833，T4=106.283
最大轴压力T1=114.726，T2=138.232，T3=141.833，T4=106.282
五、附墙杆强度验算
附墙杆钢管规格（mm）
Φ219×7
附墙杆截面面积A（mm2）
4662.123
附墙杆截面回转半径i（mm）
74.994
附墙杆强度设计值[f]（N/mm2）
215
1、杆件轴心受拉强度验算
σ=N/A=409584/4662.123=87.854N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
2、杆件轴心受压强度验算
附墙杆1长细比：
λ1=L0/i=（a12+b12）0.5/i=（78902+43202）0.5/74.994=119.946≤[λ]=100，查规范表得：
φ1=0.437
满足要求！
附墙杆2长细比：
λ2=L0/i=（a22+b22）0.5/i=（78902+27202）0.5/74.994=111.285≤[λ]=100，查规范表得：
φ2=0.485
满足要求！
附墙杆3长细比：
λ3=L0/i=（a32+b32）0.5/i=（63302+29702）0.5/74.994=93.236≤[λ]=100，查规范表得：
φ3=0.599
满足要求！
附墙杆4长细比：
λ4=L0/i=（a42+b42）0.5/i=（63302+45702）0.5/74.994=104.106≤[λ]=100，查规范表得：
φ4=0.529
满足要求！
附墙杆1轴心受压稳定系数：
σ1＝N1/（φ1A）=403341/（0.437×4662.123）=197.974N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆2轴心受压稳定系数：
σ2＝N2/（φ2A）=409585/（0.485×4662.123）=181.142N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆3轴心受压稳定系数：
σ3＝N3/（φ3A）=299127/（0.599×4662.123）=107.114N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
附墙杆4轴心受压稳定系数：
σ4＝N4/（φ4A）=307642/（0.529×4662.123）=124.74N/mm2≤[f]=215N/mm2
满足要求！
六、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：
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。
七、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。
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