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1、14-2-4-8 固定式塔式起重机的地基与基础1基础形式固定式塔式起重机采用钢筋混凝土基础，由C35混凝土和HPB235或HRB335钢筋浇筑而成，有整体式、分离式和灌注桩承台式钢筋混凝土基础等形式。整体式可分为方块式和X形式；分离式又可分为双条式和四个分块式。方块整体式和四个分离方块式常用作1000kNm以上自升塔吊的基础，其构造和功能见表14-70。而X形和双条形基础，则用于400600kNm级塔吊。两种固定式混凝土基础构造、功能及应用范围对比表 表14-70分类整体式混凝土基础分离式混凝土基础简图1-地脚螺栓；2-垫板；3-混凝土；4-钢筋；5-灰土层；6-虚土压实层功能1将塔吊自重及由
2、外荷载产生的作用力（倾覆力矩、水平力、垂直力）传给地基；2起压载和锚固作用，保证塔吊具有抵抗整机倾覆的稳定性1承受塔吊自重以及由外荷载产生的作用力，并传至地基；2略起压载作用和增强抗倾覆稳定性的作用构造特点1塔身节通过预埋件固定在混凝土基础上；2混凝土用量大；3技术要求高，预埋件的位置及标高必须经过仔细测量校正，始能保证塔身垂直度符合要求1塔机底架直接坐在混凝土基础上，无需复杂的预埋件；2混凝土用量比较少；3四块混凝土基础表面标高微有差异时，可通过设置垫片进行微调适用范围1设于建筑物内部的塔吊基础；2与建筑结构联成一体的混凝土基础1设于建筑物外部的附着式塔吊、固式定塔吊的基础；2装有行走底架但
3、无台车的塔吊当高层建筑深基础施工阶段（例如浇筑钢筋混凝土底板），如确需在基坑近旁构筑附着式塔吊基础时，建议采用灌注桩承台式钢筋混凝土基础。灌柱桩的埋深可根据地质情况确定，桩的直径为8001000mm。桩的中心距应与塔身尺寸相对应，承台应露出地表1525cm，承台尺寸既要满足塔吊稳定性的需要，又应符合施工现场条件。图14-41为北京天伦饭店工程施工时256HC型塔吊的灌注桩承台混凝土基础构造示意图。图14-41 灌注桩承台式钢筋混凝土基础示意图2地基计算参照建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）规定，塔式起重机的地基承载力计算方法如下：（1）基础底面的压力，应符合下式要求：当轴心荷载
4、作用时pfa （14-26）式中 p基础底面的平均压力值；fa地基承载力特征值。当偏心荷载作用时，除符合式（14-26）要求外，尚应符合下式要求：pmax1.2fa （14-27）式中 pmax基础底面边缘的最大压力值。（2）基础底面的压力，按下列公式确定：当轴心荷载作用时， （14-28）式中 F塔式起重机传至基础顶面的竖向力值；G基础自重和基础上的土重；A基础底面面积。当偏心荷载作用，偏心距eb/6时 （14-29）式中 M作用于基础底面的力矩；W基础底面的抵抗矩。当偏心距eb/6时（图14-42），pmax按下式计算： （14-30）式中 l垂直于力矩作用方向的基础底面边长；a合力作用点
5、至基础底面最大压力边缘的距离。地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试等方法确定。图14-42 偏心荷载（eb/6）下基础底压力计算图3分离式基础计算（图14-43）图14-43 独立式混凝土基础1-塔机支腿；2-支腿底座板；3-混凝土基础按下列步骤进行：（1）确定基础埋置深度根据现场地基的具体情况确定，一般塔机基础埋设深度为11.5m。（2）计算基础底部所需面积A： （14-31）分离式基础承受轴心荷载，故基础底面可采用正方形，其边长a。（3）确定基础高度基础高度需满足抗冲切要求，可近似按下式计算： （14-32）式中 h基础高度；F塔式起重机传至基础顶面的竖向力值；ft混凝土抗拉强度设计
6、值；um基础顶面荷载作用面积的周长，即塔机支腿底座板周长。（4）配筋基础配筋可参照上述建筑地基基础设计规范中“扩展基础”的构造要求确定，即：1）受力钢筋的最小直径不应小于10mm；间距取100200mm；2）箍筋不小于8mm，间距取150200mm。必要时，按上述规范通过抗弯计算确定。4整体式基础计算整体式基础计算除其自身强度需满足规范要求外，尚应满足防止塔式起重机倾覆和地基承载力的要求。（1）防塔机倾覆计算为防止塔机倾覆需满足下列条件： （14-33）式中 e偏心距，即地基反力的合力至基础中心的距离；Mt作用于塔身的不平衡力矩；H作用于基础上的水平力；h整体基础的高度；F作用于基础顶面的竖向
7、力；G基础自重；b基础宽度。（2）地基承载力验算整体式钢筋混凝土基础的地基承载力验算按本节公式（14-26）、（14-27）和（14-29）或（14-30）进行。（3）配筋同分离式基础。14-2-4-9 附着式塔式起重机的附着计算塔式起重机附着（锚固）装置的构造、内力和安装要求在使用说明书中均有叙述，因此，在塔机安装和使用中，使用单位按要求执行即可，不需再进行计算，只有当塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明书规定，需增长附着杆（支承杆），或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需进行附着计算。塔式起重机的附着计算主要包括附着杆计算、附着支座连接计算和附着框架计算三个部分。（1）附着杆计算附着杆
8、按两端铰支的轴心受压杆件计算。1）附着杆内力附着杆内力按说明书规定取用；如说明书无规定，或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，则需进行计算。其计算要点如下：塔机按说明书规定与建筑物附着时，最上一道附着装置的负荷最大（图14-44），因此，应以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。图14-44 塔式起重机与建筑物附着情况简图1-最上一道附着装置；2-建筑物附着式塔机的塔身可视为一个带悬臂的刚性支承连续梁，其内力及支座反力计算简图如图14-45所示，计算方法参见本手册第2章：施工常用结构计算及建筑结构力学有关内容。图14-45 塔身内力及支座反力计算简图q1、q2-风荷载；M-力矩；N
9、-轴向力；T（T）-由回转惯性力及风力产生的扭矩附着杆的内力计算应考虑两种情况：计算情况I：塔机满载工作，起重臂顺塔身x-x轴或y-y轴，风向垂直于起重臂，如图14-46（a）所示；计算情况II：塔机非工作，起重臂处于塔身对角线方向，风由起重臂吹向平衡臂，如图14-46（b）所示。图14-46 附着杆内力计算的两种情况（a）计算情况I；（b）计算情况II1-锚固环；2-起重臂；3-附着杆；W-风力附着杆内力计算方法。附着杆内力按力矩平衡原理计算。对于计算情况I（图14-47a）：图14-47 用力矩平衡原理计算附着杆内力（a）计算情况I；（b）计算情况II式中 T、T塔身在截面1-1处（最上一
10、道附着装置处，见图14-44，以下同）所承受的由于回转惯性力（包括起吊构件重、塔机回转部件自重产生的惯性力）而产生的扭矩与由于风力而产生的扭矩之和。风力按工作风压0.25kN/m2取用。|T|T|，但方向相反，系考虑回转方向不同之故；Vx、Vx塔身在截面1-1处在x轴方向的剪力，|Vx|Vx|，方向相反，原因同上；Vy、Vy塔身在截面1-1处在y轴方向的剪力，|Vy|Vy|，方向相反，原因同上；a、l1l5力臂，见图14-47a。对于计算情况II（图14-47b）同样用力矩平衡原理，由MB0、MC0、MO0，分别求得塔机在非工作状态下的RAC、RBC和RAD之值。需注意的是，此计算情况下无扭矩
11、作用，风力按塔机使用地区的基本风压值计算 基本风压值由建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）查得，如北京、西安地区的墓本风压值为0.35kN/m2。，Vx1、Vx1为非工作状态下的截面1-1处的剪力。2）附着杆长细比计算附着杆长细比不应大于100。实腹式附着杆的长细比按l：r计算（l附着杆长度；r附着杆截面的最小惯性半径）；格构式附着杆的长细比按钢结构设计规范计算，这里从略。3）稳定性计算附着杆的稳定性按下列公式计算： （14-34）式中 N附着杆所承受的轴心力，按使用说明书取用或由计算求得；A附着杆的毛截面面积；轴心受压杆件的稳定系数，按钢结构设计规范采用；f钢材的抗压强度设计值，按
12、上述规范取用。（2）附着支座连接计算附着支座与建筑物的连接，目前多采用与预埋在建筑物构件上的螺栓相连接。预埋螺栓的规格、材料、数量和施工要求，塔机使用说明书一般也有规定。如无规定，可按下列要求确定：1）预埋螺栓（以下简称螺栓）必须用Q235镇静钢制作。2）附着的建筑物构件的混凝土强度等级不应低于C20。3）螺栓的直径不宜小于24mm。4）螺栓埋入长度和数量按下列公式计算：0.75ndlfN （14-35）式中 0.75螺栓群不能同时发挥作用的降低系数；n螺栓数量；d螺栓直径；1螺栓埋入混凝土长度；f螺栓与混凝土的粘接强度，对于C20混凝土取1.5N/mm2；对于C30混凝土取3.0N/mm2；
13、N附着杆轴向力，按使用说明书取用或计算求得。5）上述计算结果，尚需符合下列要求：螺栓数量，单耳支座不得少于4只；双耳支座不得少于8只；螺栓埋入长度不应少于15d；螺栓埋入混凝土的一端应作弯钩并加焊横向锚固钢筋；螺栓的直径和数量尚应按钢结构设计规范验算其抗拉强度。6）附着点应设在建筑物楼面标高附近。（3）附着框架计算附着框架按方形钢架计算，其计算简图如图14-48所示；为便于计算，可将其分解，如图14-49所示。图中P为作用于附着框架的荷载；根据最大单根附着杆内力计算，作用点为顶紧螺栓（附着框架与塔身连接用）与附着框架的接触点。具体计算方法可参阅建筑结构力学有关内容，这里从略。图14-48 附着
14、框架计算简图图14-49 附着框架计算分解图14-2-5 独脚拔杆独脚拔杆按材料分有木独脚拔杆、钢管独脚拔杆和型钢格构式独脚拔杆三种。木独脚拔杆已很少使用；钢管独脚拔杆的起重力一般在300kN以内，起重高度在30m以内；格构式独脚拔杆的起重力可达1000kN，起重高度可达60m。独脚拔杆的缆风常用58根，缆风与地面夹角为3045。大型独脚拔杆的缆风需施加初拉力，其数值可取在吊装中缆风最大拉力的30%50%（用拉力表测定）。14-2-5-1 钢管独脚拔杆的起重能力和附属设备钢管独脚拔杆的起重能力和附属设备见表14-71。钢管独脚拔杆的起重能力和附属设备 表14-7114-2-5-2 格构式独脚拔杆格构式独脚拔杆的构造如图14-50所示。图14-50 格构式钢独脚拔杆（a）全貌；（b）顶部构造；（c）支座构造；（d）中间节构造格构式独脚拔杆一般均制作成若干节，以便于运输，吊装中根据安装高度及构件重量组成需要长度。缆风、滑车组和拔杆的连接，均采用在拔杆上焊接吊环用卡环连接，缆风必须经过计算，并要穿滑车组用卷扬机或倒链施加初拉力。缆风下端用水平地锚固定。格构式独脚拔杆的起重能力及主要尺寸见表14-72。格构式钢独脚拔杆的起重能力和尺寸
