塔吊扶墙附着计算书.docx
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塔吊扶墙附着计算书
塔机附着验算计算书
计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《钢结构设计规范》GB50017-2003
一、塔机附着杆参数
塔机型号
塔身桁架结构类型
方钢管
塔机计算高度H（m）
121.5
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
格构柱
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
3
附着点1到塔机的横向距离a1（m）
7
点1到塔机的竖向距离b1（m）
10.9
附着点2到塔机的横向距离a2（m）
7
点2到塔机的竖向距离b2（m）
9.1
附着点3到塔机的横向距离a3（m）
7.5
点3到塔机的竖向距离b3（m）
9.1
附着点4到塔机的横向距离a4（m）
7.5
点4到塔机的竖向距离b4（m）
10.9
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）
1
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
30
30
0.774
1.95
1.95
1.79
1.945
0.29
1.578
第2次附着
55
25
0.922
1.95
1.95
1.755
1.912
0.339
1.848
第3次附着
80
25
1.061
1.95
1.95
1.712
1.877
0.381
2.088
悬臂端
110
30
1.206
1.95
1.95
1.695
1.863
0.429
2.355
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=0.8×1.695×1.206×1.95×0.2×0.35×1.06=0.237kN/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=1/2×0.237×572-1/2×0.237×12.92=365.287kN·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+365.287）=571.758kN·m
3、附着支座反力计算
计算简图
剪力图
得：
RE=77.975kN
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4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4处锚固环的截面扭矩Tk（考虑塔机产生的扭矩由支座4处的附墙杆承担）,水平内力Nw=20.5RE=110.273kN。
计算简图：
塔机附着示意图
塔机附着平面图
α1=arctan（b1/a1）=57.291°
α2=arctan（b2/a2）=52.431°
α3=arctan（b3/a3）=50.505°
α4=arctan（b4/a4）=55.469°
β1=arctan（（b1-c/2）/（a1+c/2））=51.691°
β2=arctan（（b2+c/2）/（a2+c/2））=51.691°
β3=arctan（（b3+c/2）/（a3+c/2））=49.97°
β4=arctan（（b4-c/2）/（a4+c/2））=49.97°
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：
最大轴压力T1=272.152kN，T2=0kN，T3=350.549kN，T4=0kN
最大轴拉力T1=0kN，T2=312.799kN，T3=0kN，T4=304.904kN
（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：
最大轴压力T1=0kN，T2=312.799kN，T3=0kN，T4=304.904kN
最大轴拉力T1=272.152kN，T2=0kN，T3=350.548kN，T4=0kN
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=223.29kN
2、附墙杆内力计算
支座4处锚固环的水平内力Nw=RE=223.29kN。
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：
最大轴压力T1=65.355kN，T2=206.929kN，T3=219.383kN，T4=71.665kN
最大轴拉力T1=65.354kN，T2=206.93kN，T3=219.382kN，T4=71.665kN
五、附墙杆强度验算
格构柱参数
格构柱截面类型
四肢
格构柱缀件形式
缀条
缀件间净距l01（mm）
400
格构柱截面边长a（mm）
500
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L63X5
分肢材料截面积A0（cm2）
6.14
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0（cm）
1.25
分肢平行于对称轴惯性矩I0（cm4）
23.17
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0（cm）
1.74
分肢材料强度设计值fy（N/mm2）
345
分肢材料抗拉、压强度设计值f（N/mm2）
345
格构柱缀件参数
缀条材料
L50X5
缀条最小回转半径inim（cm）
0.98
缀条截面积Az（cm2）
4.8
附图如下:
塔机附着格构柱截面
1、杆件轴心受拉强度验算
A=4A0=4×6.14×100=2456mm2
σ=N/A=350549/2456=142.732N/mm2≤[f]=345N/mm2
满足要求！
2、格构式钢柱换算长细比验算
杆件1的计算长度：
L0=（a12+b12）0.5=12954.15mm
整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩：
Ix=4[I0+A0（a/2-Z0）2]=4×[23.17+6.14×（50/2-1.74）2]=13380.318cm4
整个构件长细比：
λx=λy=L0/（Ix/（4A0））0.5=1295.415/（13380.318/（4×6.14））0.5=55.5
分肢长细比：
λ1=l01/iy0=40/1.25=32
分肢毛截面积之和：
A=4A0=4×6.14×100=2456mm2
构件截面中垂直于X轴的各斜缀条的毛截面积之和：
A1x=2Az=2×480=960mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：
λ0max=（λx2+40A/A1x）0.5=（55.52+40×2456/960）0.5=56.414
附墙杆1长细比：
λ01max=56.414≤[λ]=100，查规范表得：
φ1=0.761
满足要求！
附墙杆2长细比：
λ02max=50.217≤[λ]=100，查规范表得：
φ2=0.803
满足要求！
附墙杆3长细比：
λ03max=51.525≤[λ]=100，查规范表得：
φ3=0.794
满足要求！
附墙杆4长细比：
λ04max=57.582≤[λ]=100，查规范表得：
φ4=0.752
满足要求！
附墙杆1轴心受压稳定系数：
σ1＝N1/（φ1A）=272152/（0.761×2456）=145.612N/mm2≤[f]=345N/mm2
满足要求！
附墙杆2轴心受压稳定系数：
σ2＝N2/（φ2A）=312799/（0.803×2456）=158.607N/mm2≤[f]=345N/mm2
满足要求！
附墙杆3轴心受压稳定系数：
σ3＝N3/（φ3A）=350548/（0.794×2456）=179.762N/mm2≤[f]=345N/mm2
满足要求！
附墙杆4轴心受压稳定系数：
σ4＝N4/（φ4A）=304904/（0.752×2456）=165.089N/mm2≤[f]=345N/mm2
满足要求！
3、格构式钢柱分肢的长细比验算
附墙杆1钢柱分肢的长细比：
λ1=32≤0.7λ01max=0.7×56.414=39.49
满足要求！
附墙杆2钢柱分肢的长细比：
λ2=32≤0.7λ02max=0.7×50.217=35.152
满足要求！
附墙杆3钢柱分肢的长细比：
λ3=32≤0.7λ03max=0.7×51.525=36.067
满足要求！
附墙杆4钢柱分肢的长细比：
λ4=32≤0.7λ04max=0.7×57.582=40.307
满足要求！
六、附着杆与结构连接节点验算
附着杆与建筑物连接方式
铰接
连接钢板厚度dt（mm）
16
连接钢板强度等级
Q345
建筑物混凝土强度等级
C35
连接板固定方式
锚固螺栓
连接板耳板排数
2
各附着点螺栓个数n
4
锚固螺栓类型
地脚螺栓
连接钢板承压强度设计值fcb（N/mm2）
305
地脚螺栓直径d（mm）
28
地脚螺栓有效直径de（mm）
26
螺栓抗剪强度设计值fvb（N/mm2）
140
螺栓抗拉强度设计值ftb（N/mm2）
170
地脚螺栓受剪面数目nv
1
1、地脚螺栓承载力计算
假设每个螺栓承受附着杆传来的拉力和剪力均相等，各附着点所受荷载如下：
F1=N1sinα1=272.152×sin57.291°=228.997kN,V1=N1cosα1=272.152×cos57.291°=147.062kN;
F2=N2sinα2=312.799×sin52.431°=247.932kN,V2=N2cosα2=312.799×cos52.431°=190.717kN;
F3=N3sinα3=350.548×sin50.505°=270.513kN,V3=N3cosα3=350.548×cos50.505°=222.95kN;
F4=N4sinα4=304.904×sin55.469°=251.186kN,V4=N4cosα4=304.904×cos55.469°=172.835kN;
单个螺栓抗剪承载力设计值Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×282×140×10-3/4=86.162kN
单个螺栓抗拉承载力设计值Ntb=nvπde2ftb/4=1×3.14×262×170×10-3/4=90.212kN
单个螺栓抗压承载力设计值Ncb=d×dt×fcb=28×16×305×10-3=136.64kN
附着杆1：
NV=V1/n=147.062/4=36.766kN
Nt=F1/n=228.997/4=57.249kN
[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（36.766/86.162）2+（57.249/90.212）2]0.5=0.765≤1
NV=36.766kN≤Ncb=136.64kN
承压承载力满足要求。
附着杆2：
NV=V2/n=190.717/4=47.679kN
Nt=F2/n=247.932/4=61.983kN
[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（47.679/86.162）2+（61.983/90.212）2]0.5=0.882≤1
NV=47.679kN≤Ncb=136.64kN
承压承载力满足要求。
附着杆3：
NV=V3/n=222.95/4=55.738kN
Nt=F3/n=270.513/4=67.628kN
[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（55.738/86.162）2+（67.628/90.212）2]0.5=0.99≤1
NV=55.738kN≤Ncb=136.64kN
承压承载力满足要求。
附着杆4：
NV=V4/n=172.835/4=43.209kN
Nt=F4/n=251.186/4=62.797kN
[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（43.209/86.162）2+（62.797/90.212）2]0.5=0.858≤1
NV=43.209kN≤Ncb=136.64kN
承压承载力满足要求。
2、吊耳板计算
吊耳板厚S（mm）
20
吊耳板宽LDP（mm）
200
吊耳板高L（mm）
300
吊耳板圆周外半径R（mm）
100
吊孔直径D（mm）
50
吊耳板许用拉应力[σ]（N/mm2）
205
吊耳板许用剪应力[τ]（N/mm2）
125
连接板耳板排数
2
NS=max{N1,N2,N3,N4}/2=175.274kN
吊耳板吊索方向的最大拉应力：
σL=NS/（S（2R-D））=175.274×103/（20×（2×100-50））=58.425N/mm2≤[σ]=205N/mm2
符合要求！
吊耳板吊索方向的最大剪应力：
τL=NS/（S（2R-D））=175.274×103/（20×（2×100-50））=58.425N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求！
附图如下：
塔机附着节点详图
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