塔吊基础学习知识设计讲解.doc

.\ 塔吊基础设计讲解 一、概述 1.1 编制依据 1． 地基基础设计规范GB50007—2002 2． 塔吊起重机设计规范GB/T13752—92 3． 砼设计规范 4． 桩基技术规范JGJ94—94 5． 塔吊说明书 1.2 塔吊基础设计要点 1.2.1塔吊基础所承受的外力 根据塔式起重机设计规范（GB/T13752-92），塔机设计荷载包括 基本荷载----自重荷载，起升荷载，包括或不包括起升机构传动机构加速荷 载，坡度荷载 附加荷载----工作状态的风荷载 特殊荷载----非匀速提升重物荷载，非工作状态风载，动或静态试验荷载， 碰撞荷载，突然停机荷载。 上述各项荷载和荷载组合往往以塔吊作用于基础顶面的，分为非工作状态和工作状态的竖向力，水平力和弯矩表示。但仅限于塔吊自由高度时的外力，附墙后外力如何变化说明书中未作说明，依据力学分析可知附墙后再增加塔吊高度时垂直荷载有所增加但弯矩和水平力大为减少有利于塔吊的安全。 1.2.2依据说明书选择塔吊基础存在的问题 当前塔吊基础的选型或基础外力仅与塔吊吊钩的高度有关，其中存在如下问题： 1）未反映不同地域风载的不同： 基本风压在内陆约0.3~0.4KN/m2，在沿海约0.9KN/m2二者相差三倍左右。 影响风载的高度变化系数，距地面40m为1.56距地面100m为2.09，二者相差约30%。 而风载值在很大程度上决定塔吊的水平力与部分弯矩。 2）若干塔吊说明书提供的塔吊对基础的作用力仅示有压力和拉力，未说明是何种情况下的外力；也未说明作用在单肢上抑或双肢上；也未提供计算必不可少的水平作用力；以此为据设计基础条件不足。 3）说明书中的基础构造不合理： 说明书提供的基础块配筋既不合理又偏大，以H3/36B为例选M169N，基础尺寸为6.456.451.7m，双层双向配55φ25钢筋Ag=455490=107800mm2而按砼规范计算Ag=26416=12832mm2二者相差甚远。 1.2.3塔吊基础设计内容： 塔吊对基础的基本要求是：塔吊通过基础或承台传递的作用力不大于天然（人工）地基承载力特征值或桩的承载力，以及塔吊在各种工况下均能保持其稳定性。 1）确定基础外力： 根据施工项目特点选择塔吊型号，臂长，初始立塔高度，极限高度，附墙道数，标高和具体立塔位置。 塔吊供应厂家根据上述条件提供初始立塔高度及顶升附墙后的，非工作状态及工作状态时，作用在基础顶面的竖向力N，水平力H和弯矩M。 厂家尚应提供附墙装置类型、塔吊中心与附墙点的距离和作用力；提出予埋节（件）的位置和埋深等资料。 2）确定基础型式： 塔吊基础应在基坑方案确定以后进行选型和计算。 塔吊基础型式与基坑边坡有关： 当塔吊座落于基坑内，可在天然地基或人工地基上作独立的塔吊基础；若塔吊在基础底板完成后安装，且有安装条件时也可利用或部分利用建物底板作塔吊基础。 当塔吊位于基坑侧壁以上： 灌注桩护坡时，可部分利用护坡桩支承塔吊，被利用的护坡桩应具有支护和支承双重功能。 边坡为自然放坡时，可采用独立式塔吊基础，地基应有足够的承载力和稳定性。 采用土钉墙护坡除地基应有足够的承载力外，土钉应保证塔基的稳定性。 3）计算基础对地基的压力： 理论上应计算塔吊最大自由高度及附墙后最大高度时非工作与工作状态，四种情况下对地基的压力，取其中最大值。 塔吊基础设计，可以只计算非工作状态下最大自由高度时，作用力沿塔吊基础对角线时的基础对地基的作用力，满足此种要求则同时满足了其它要求。 4）核算地基承载力： 采用天然地基时可依据地基的物理，力学指标确定地基的容许承载力，或用其他方法确定地基容许承载力并进行修正后以核算是否满足基础的要求。 当使用桩基则需进行桩基设计 5）基础或承台强度计算： 各种基础均需核算冲切受剪是否满足要求，并计算配筋。 对于承受拉力的桩尚应核算桩的承拉力以及承台在反向作用力时的强度与配筋。 6）基础稳定性核算： 基础稳定性计算包括滑移和倾覆均需具有足够的安全度。 1.3塔吊对基础的作用力 1.3.1型式I（图1-1） 提供条件为 竖向力N（ KN） 水平力H （KN） 弯矩M’(KN.m) 作用于基底的 竖向力：N+G=N+25A2h（KN） 式中G为基础重：25----砼单位重量（KN/m3） A----方形基础之边长（m） h----基础或承台高（m） 弯矩：M=M’+Hh（KN.m） 1.3.2型式II（图1-2） 提供条件为 竖向力F1 F2 水平力H F1 F2为塔吊起重臂与塔吊之对称轴呈450方向时单肢的作用力，若需反算弯矩和垂直力，可近似取 N=（F1-F2）2 M=（F1+F2）0.707A’ 式中F1 F2均取绝对值 1.3.3常用塔吊的计算参数 FO/23B （塔身2m2m） 工作状态 非工作状态 吊钩高 重量 N 弯矩 M’ 水平力 H 支座反力 重量 N 弯矩 M’ 水平力 H 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 8.8 54130 99376 1831 23725 50790 44130 72760 4628 16246 38311 11.8 55710 103850 1989 25008 52863 45710 72760 5133 15851 38706 14.8 57290 108799 2147 26468 55113 47290 72760 5638 15456 39101 17.8 58770 114071 2295 28075 57460 48770 72760 6862 15086 39471 20.8 60250 119786 2443 29848 59973 50250 72760 7335 14716 39841 23.8 61730 125946 2591 31787 62652 51730 72760 7809 14346 40211 26.8 63210 132550 2739 33893 65498 53210 72760 8460 13976 40581 29.8 64690 139597 2887 36165 68510 54690 98036 9111 23083 50428 32.8 66170 147088 3034 38604 71089 56170 125913 9762 33165 61250 35.8 67650 155023 3182 41209 75034 57650 155742 10413 43979 72804 38.8 69130 163402 3330 43981 78546 59130 187525 11063 55525 85090 41.8 70610 172225 3478 46918 92223 60610 221261 11714 67803 98108 44.8 72070 181491 3626 50023 86068 62090 256949 12365 80814 111850 47.8 73570 191201 3774 53293 90078 63570 294591 13016 94556 126341 50.8 75050 201356 3922 56730 94255 65050 334185 13667 109031 141556 53.8 76530 211954 4070 60334 98599 66530 375732 14318 124238 157503 56.8 78010 222996 4218 64104 103109 68010 419233 14969 140178 174183 59.8 79490 234481 4366 68040 107785 69490 464685 15520 156849 191594 FO/23C （塔身1.6m1.6m） 工作状态 非工作状态 吊钩高 重量 N 弯矩 M’ 水平力 H 支座反力 重量 N 弯矩 M’ 水平力 H 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 8.8 51200 98596 1631 33740 59340 41200 72760 3988 24045 44645 11.8 52350 102842 1764 35457 61632 42350 72760 4413 23757 44932 14.8 53500 107486 1897 37362 64112 43500 72760 4838 23470 45220 17.8 54650 112529 2030 39455 66780 44650 72760 6013 23182 45507 20.8 55800 117970 2162 41736 69636 45800 72760 6438 22895 45795 23.8 56770 123571 2284 44137 72522 46770 72760 6827 22652 46037 26.8 57740 129537 2406 46711 75581 47740 72760 7362 22410 46280 29.8 58710 135868 2527 49457 78812 48710 84478 7897 27699 52054 32.8 59680 142563 2649 52374 82214 49680 108852 8432 38962 63802 35.8 60650 149623 2770 55464 85789 50650 134832 8967 50982 76307 38.8 61620 157047 2892 58727 89537 51620 162415 9502 63760 89570 41.8 62590 164837 3013 62161 93456 52590 191603 10036 77295 103590 44.8 63560 172990 3135 65767 97547 53560 222395 10571 91588 118369 H3/36B （塔身2m2m） 工作状态 非工作状态 起升 高度 N 自重 M’最大力矩 H 剪切力 支座反力 N 自重 M’最大力矩 H 剪切力 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 9.7 70415 155725 2075 40781 75989 66232 184984 5050 52797 85913 12.7 72185 160967 2243 42304 78396 68002 184984 5587 52354 86355 15.7 73955 166713 2411 44016 80993 69772 184984 6125 51912 86798 18.7 75725 172964 2579 45917 83779 71542 184984 7548 51469 87240 21.7 77495 179718 2747 48007 86754 73312 184984 8085 51027 87683 24.7 79265 186976 2915 50285 89918 75082 184984 8623 50584 88125 27.7 81035 194739 3083 52753 93271 76852 184984 9362 50142 88568 30.7 82805 203005 3251 55787 97189 78622 184984 10102 49699 89010 33.7 84575 211776 3419 59587 101875 80397 184984 10841 49257 89453 36.7 86345 221051 3587 63510 106682 82162 184984 11580 48814 89845 39.7 88115 230829 3755 67553 116611 83932 184984 12320 48372 90338 42.7 89885 241112 3923 71718 116661 85702 184984 13059 47929 90780 45.7 91655 251899 4091 76005 121832 87472 197478 13748 52171 95901 48.7 93425 263190 4259 80413 127125 89248 240592 14538 61893 112514 51.7 95195 274985 4427 84942 132540 91012 285925 15277 84447 129953 ST60/14 （1.6m1.6m） 工作状态 非工作状态 吊钩高 N 自重 M’ 弯矩 H 剪力 支座反力 N 自重 M’ 弯矩 H 剪力 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 8.8 51200 98596 1631 33740 59340 41200 72760 3988 24045 44645 11.8 52350 102842 1764 35457 61632 42350 72760 4413 23757 44932 14.8 53500 107486 1897 37362 64112 43500 72760 4838 23470 45220 17.8 54650 112529 2030 39455 66780 44650 72760 6013 23182 45507 20.8 55800 117970 2162 41736 69636 45800 72760 6438 22895 45795 23.8 56770 123571 2284 4437 72522 46770 72760 6827 22652 46037 26.8 57740 129537 2406 46711 75581 47740 72760 7362 22410 46280 29.8 58710 135868 2527 49457 78812 48710 84478 7897 27699 52054 32.8 59680 142563 2649 52374 82214 49680 108852 8432 38962 63802 35.8 60650 149623 2770 55464 85789 50650 134832 8967 50982 76307 38.8 61620 157047 2892 58727 89537 51620 162415 9502 63760 89570 41.8 62590 164837 3013 62161 93456 52590 191603 10036 77295 103590 44.8 63560 172990 3135 65767 97547 53560 222395 10571 91588 118363 ST60/14 （2m2m） 工作状态 非工作状态 吊钩高 N 自重 M’ 弯矩 H 剪力 支座反力 N 自重 M’ 弯矩 H 剪力 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 8.8 54130 99376 1831 23725 50790 44130 72760 4628 16246 38311 11.8 55710 103850 1989 25008 52863 45710 72760 5133 15851 38706 14.8 57290 108799 2147 26468 55113 47290 72760 5638 15456 39101 17.8 58770 114071 2295 28075 57460 48770 72760 6862 15086 39471 20.8 60250 119786 2443 29848 59973 50250 72760 7335 14716 39841 23.8 61730 125946 2591 31787 62652 51730 72760 7809 14346 40211 26.8 63210 132550 2759 33893 65498 53210 72760 8460 13976 40581 29.8 64690 139597 2887 36165 68510 54690 98036 9111 23083 50428 32.8 66170 147088 3034 38604 71689 56170 125913 9762 33165 61250 35.8 67650 155023 3182 41209 75034 57650 155742 10413 43979 72804 38.8 69130 163402 3330 43981 78546 59130 197525 11063 55525 85090 41.8 70610 172225 3478 46918 82223 60610 221261 11714 67803 98108 44.8 72090 181491 3626 50023 86068 62090 256949 12365 80814 111859 47.8 73570 191201 3774 53293 90078 63570 294591 13016 94556 126341 50.8 75050 201356 3922 56730 94255 65050 334185 13667 109031 141556 53.8 76530 211954 4070 60334 98599 66530 375732 14318 124238 157503 56.8 78010 222996 4218 64104 103109 68010 419233 14969 140178 174183 59.8 79490 234481 4366 68040 107785 69490 464685 15620 156849 191594 P16A （1.6m1.6m） 工作状态 非工作状态 吊钩下高度 N 自重 M’ 力矩 H 剪切力 支座反力 N 自重 M’ 力矩 H 剪切力 支座反力 拉力 压力 拉力 压力 m kg mkg kg kg kg kg mkg kg kg kg 8.00 53559 67750 1748 19199 45979 47559 55970 4848 15033 38812 11.00 54154 69908 1805 20089 47166 48154 55970 5033 14884 38961 14.00 55344 74514 1921 22007 49679 49344 55970 5402 14586 39258 17.00 55939 77653 1979 23368 51337 49939 55970 5587 14438 39407 20.00 57129 85658 2094 26921 55486 51129 55970 6599 14140 39705 23.00 58319 94468 2210 30862 60021 52319 61093 7273 16307 42467 26.00 59509 103999 2325 35149 64903 53509 83875 7781 26968 53723 29.00 60699 114185 2441 39751 70100 54699 108354 8290 38446 65795 32.00 61294 119506 2498 42162 72809 55294 121230 8544 44491 72138 35.00 62484 130579 2614 47190 78432 56484 148256 9052 57193 85435 38.00 63674 142196 2729 52481 84318 57674 176978 9560 70712 99549 41.00 64864 154328 2845 58020 90452 58864 207398 10068 85047 114479 44.00 65459 160581 2903 60878 93608 59459 223244 10322 92521 122251 47.00 66649 173447 3018 66770 100094 60649 256210 10830 108081 138406 256HC （2m2m） 节身 吊钩高度(m) 工作状态 非工作状态 M’(kN.m) H(KN) N(KN) M’(kN.m) H(KN) N(KN) 臂长 60m 12.4 1970 18 637 1733 33 596 16.6 2048 19 659 1969 42 619 20.7 2132 21 682 2285 51 641 24.8 2223 22 705 2550 56 664 29.0 2321 24 728 2892 64 687 33.1 2424 25 751 3218 70 710 37.3 2535 27 773 3566 75 733 41.4 2659 32 796 3937 81 755 45.5 2841 54 819 4331 86 778 49.7 2955 56 842 4403 87 801 臂长 65m 12.4 1933 17 672 1674 33 637 16.6 2010 19 695 1910 42 660 20.7 2093 21 718 2226 51 683 24.8 2183 22 741 2491 56 705 29.0 2279 24 764 2833 64 728 33.1 2382 25 786 3159 70 751 37.3 2493 51 809 3507 75 774 41.4 2655 52 832 3878 81 797 45.5 2839 55 855 4272 86 819 49.7 2957 57 873 4344 87 842 臂长 70m 12.4 1829 17 707 1627 33 677 16.6 1904 19 730 1863 42 700 20.7 1986 20 753 2179 51 723 24.8 2075 22 776 2444 56 746 29.0 2170 23 798 2787 64 768 33.1 2289 50 821 3112 70 791 37.3 2447 52 844 3460 75 814 41.4 2633 55 867 3831 81 837 45.5 2829 56 890 4225 86 860 49.7 2954 58 913 4297 87 883 1.4常用塔吊说明书推荐基础尺寸与对地基承载力的要求： 基础的型号与构造示于图1-3与相应表内 型号 边长A(mm) 高度h(mm) ① ② 体积 (m3) 直径 根数 直径 根数 M52N 4000 1350 Ф20 24 Ф10 88 21.6 M64N 4450 1350 Ф20 24 Ф10 88 26.73 M74N 4800 1350 Ф20 28 Ф14 88 31.1 M81N 5000 1350 Ф20 30 Ф14 1010 33.8 M101N 5600 1350 Ф25 33 Ф16 1111 42.3 M126N 6250 1350 Ф25 52 Ф16 1414 52.8 M142N 5940 1700 Ф25 38 Ф16 1212 59.2 M169N 6450 1700 Ф25 55 Ф20 1313 70.7 型号中数字表示基础重（T） 地基承载力kg/cm2(105N/m2) Fo/23C 1.6m1.6m Fo/23B 2m2m 吊钩高m 基础型号 吊钩高m 基础型号 M64N M74N M81N M101N M81N M101N M142N M126N M169N 8.8 1.61 1.34 1.22 0.97 8.8 1.24 0.99 1.07 0.90 0.86 11.8 1.68 1.38 1.26 1.00 11.8 1.28 1.02 1.08 0.86 0.88 14.8 1.75 1.43 1.30 1.02 14.8 1.33 1.04 1.04 0.86 0.90 17.8 1.83 1.49 1.35 1.05 17.8 1.37 1.07 1.07 0.88 0.92 20.8 1.92 1.54 1.40 1.09 20.8 1.43 1.11 1.09 0.90 0.94 23.8 2.02 1.61 1.45 1.12 23.8 1.49 1.15 1.12 0.93 1.02 26.8 2.12 1.69 1.51 1.15 26.8 1.55 1.19 1.16 0.96 1.07 29.8 2.24 1.76 1.57 1.19 29.8 1.62 1.23 1.19 0.99 1.02 32.8 2.37 1.85 1.64 1.23 32.8 1.70 1.28 1.23 1.02 1.05 35.8 2.52 1.95 1.72 1.28 35.8 1.91 1.37 1.30 1.06 1.09 38.8 2.35 2.00 1.40 38.8 2.39 1.61 1.46 1.20 1.20 41.8 2.50 1.64 41.8 1.92 1.65 1.31 1.33 44.8 1.95 44.8 2.34 1.90 1.67 1.48 47.8 2.89 2.20 1.83 1.66 50.8 2.59 2.16 1.87 53.8 2.13 56.8 2.46 59.8 2.85 地基承载力kg/m2(105N/m2) M3/36B 2m2m 吊钩高m M101N M142N M126N M169N 9.7 1.49 1.37 1.14 1.15 12.7 1.49 1.37 1.15 1.16 15.7 1.49 1.38 1.15 1.16 18.7 1.49 1.38 1.15 1.16 21.7 1.50 1.40 1.16 1.18 24.7 1.55 1.43 1.19 1.20 27.7 1.60 1.47 1.23 1.23 30.7 1.66 1.52 1.27 1.26 33.7 1.73 1.57 1.31 1.30 36.7 1.80 1.62 1.35 1.33 39.7 1.88 1.67 1.40 1.37 42.7 1.96 1.73 1.45 1.41 45.7 2.06 1.79 1.50 1.45 48.7 2.16 1.86 1.55 1.50 54.7 2.56 2.13 1.76 1.66 ST60/14的基底压力 kg/cm2(105N/m2) 1.6m1.6m 2m2m 吊钩高m M64N M74N M81N M101N 吊钩高m M81N M101N M142N M126N M169N 8.8 1.61 1.34 1.22 0.97 8.8 1.24 0.99 1.07 0.90 0.86 11.8 1.68 1.38 1.26 1.00 11.8 1.28 1.02 1.08 0.86 0.88 14.8 1.75 1.43 1.30 1.02 14.8 1.33 1.04 1.04 0.86 0.90 17.8 1.83 1.49 1.35 1.05 17.8 1.37 1.07 1.07 0.88 0.92 20.8 1.92 1.54 1.40 1.09 20.8 1.43 1.11 1.09 0.90 0.94 23.8 2.02 1.61 1.45 1.12 23.8 1.49 1.15 1.12 0.93 1.02 26.8 2.12 1.69 1.51 1.15 26.8 1.55 1.19 1.16 0.96 1.07 29.8 2.24 1.76 1.57 1.19 29.8 1.62 1.23 1.19 9.99 1.02 32.8 2.37 1.85 1.64 1.23 32.8 1.70 1.28 1.23 1.02 1.05 35.8 2.52 1.95 1.72 1.28 35.8 1.91 1.37 1.30 1.06 1.09 38.8 2.35 2.00 1.40 38.8 2.39 1.61 1.46 1.20 1.20 41.8 2.50 1.64 41.8 1.92 1.85 1.37 1.35 44.8 1.95 44.8 2.34 1.90 1.67 1.48 47.8 2.89 2.20 1.83 1.66 50.8 2.59 2.16 1.87 53.8 2.13 56.8 2.46 59.8 2.85 P16A的基底压力 kg/cm2(105N/m2) 吊钩下高度 M52N M64N M74N M81N M101N M126N 8.00 1.61 1.27 1.09 1.01 0.83 0.70 11.00 1.65 1.30 1.11 1.03 0.84 0.71 14.00 1.73 1.35 1.15 1.07 0.93 0.73 17.00 1.78 1.38 1.17 1.09 0.97 0.74 20.00 1.89 1.45 1.23 1.13 0.92 0.77 23.00 2.07 1.55 1.30 1.