塔式起重机混凝土基础

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1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009介绍,1,目 录,1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程 JGJ/T187-2009的编写背景 2、任务来源和编写过程 3、规程的主要技术内容和基本规定 4、规程的重点设计计算内容 5、规程的重点施工管理内容 6、塔机风荷载计算 7、塔机桩基础设计实例 8、十字型基础设计实例,2,1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009的编写背景,1.1 工程建设发展需要 随着国家经济的快速发展，建筑工程施工技术迅速提高，作为主要建筑施工机械之一的塔式起重机（以下简称塔机）得到普遍应用，其中又以小车变幅的固定式塔机最受欢迎。然而目前

2、施工工地的塔机在运行过程中出现过较多的事故，主要原因之一在于其基础的设计和施工较为草率，没有标准可遵循，塔机传到基础的荷载和基础的承载力计算都不够准确，导致地基基础破坏、塔机倾覆以及人员伤亡；而有些塔机基础设计人员由于依据或经验不足，设计的基础过于保守，浪费大量的建筑材料；塔机基础包括桩基在施工中存在马虎草率，没有可遵循的专门标准，也经常有事故发生；因此急需一部规范塔机基础工程设计施工的技术规程，从而减少以致杜绝全国各地因塔机基础设计施工依据或经验不足引起的人员伤亡，降低建设单位或施工单位的经济损失。,3,1.2 规范塔机基础的设计施工 目前各地的施工工地普遍按塔机制造商提供的塔机使用说明书中

3、的基础荷载参数和基础图施工。该基础荷载参数和基础图的主要编制依据是国家标准塔式起重机设计规范GB/T13752-92，随着时代的进步加上我国幅员辽阔，该标准已不适应当前工程建设的需要。以风荷载为例，国家标准GB/T13752-92规定的基本风压为0.80kN/m2(离地面高度20m以下)、1.10 kN/m2（离地面高度20m以上）；显然，在五十年一遇的基本风压大于上述数值的地区，塔机基础的设计是不安全的，而基本风压小于上述数值的地区，则塔机基础的设计可能偏于保守。此外，塔机使用说明书中基础图统一规定地基承载力须不小于200 kN/m2也不符合因地制宜的科学应用原则。可见塔式起重机混凝土基础工

4、程技术规程（以下简称规程）的编制及实施能规范塔机基础的设计施工，让国家和企业产生一定的经济效益和社会效益。,4,2、任务来源和编写过程,2.1任务来源 根据住房和城乡建设部建标2008102号文关于印发的通知，主编单位承担行业标准塔式起重机混凝土基础工程技术规程的编制任务，2008年8月10日在杭州召开了本规程第一次编制工作会议。 2.2编写过程 编制组进行了广泛的实际塔机及基础工程的调查、资料收集、分析研究，并参考了有关的国际标准和国外先进标准。在此基础上，编制组成员按照分工对正文和条文说明逐章逐条进行编制，形成了标准的初稿。然后编制组充分地讨论、修改补充，形成标准的讨论稿，在2008年12

5、月召开编制组第二次编制工作会议，对标准讨论搞进行了充分的讨论修改，形成标准的征求意见稿。在“国家工程建设标准信息化信息网”上公开征求意见，同时发给国家与塔机基础有关的科研、设计、施工、生产、教学等单位和建设主管部门及专家征求意见，共收到反馈意见150条。编制组对反馈意见进行了汇总和处理，对标准进一步修改和完善，形成了标准送审稿。,5,6,3、规程的主要技术内容和基本规定,3.1 主要技术内容 本规程的主要技术内容是：1. 总则；2. 术语和符号；3. 基本规定；4. 地基计算；5. 板式和十字形基础；6. 桩基础；7. 组合式基础；8. 施工及质量验收。附录A、B。 3.2 基本规定 3.2.

6、1 塔机的基础形式应根据工程地质、荷载大小与塔机稳定性要求、现场条件，并结合塔机制造商提供的塔机使用说明书的要求确定。常用的塔机固定式基础形式有矩形（包括方形）板式和十字形式、桩基及组合式基础。,7,3.2.2 塔机基础的设计应按独立状态下的工作状态和非工作状态的荷载分别计算。塔机基础工作状态的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、起重荷载、风荷载，并应计入可变荷载的组合系数，其中起重荷载不应计入动力系数；非工作状态下的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、风荷载。本条文是塔机基础设计的基本原则。 塔机在独立状态时，所承受的风荷载等水平荷载及倾覆力矩、扭矩对基础的作用效应最大；附着状态（安装附墙装置后）时

7、，塔机虽然增加了标准节自重，但对基础设计起控制作用的各种水平荷载及倾覆力矩、扭矩等主要由附墙装置承担，故附着状态可不计算。 3.2.3 塔机工作状态的基本风压应按0.20 kN/m2取用，风荷载作用方向应按起重力矩同向计算；非工作状态的基本风压应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009中给出的50年一遇的风压取用，且不小于0.35kN/m2，风荷载作用方向应从平衡臂吹向起重臂；塔机的风荷载可按本规程附录A的规定进行简化计算。,8,按现行行业标准建筑机械使用安全技术规程JGJ33的规定，六级及以上大风应立即停止作业，相应的基本风压为0.12kN/m2；本规程取工作状态的基本风压为0.20kN

8、/m2，再乘各项风荷载系数之积，大于现行国家标准塔式起重机设计规范GB/T13752规定的基本风压0.25kN/m2乘单一风力系数之积。 3.2.4 塔机基础及地基均应满足承载力计算的有关规定。本条规定了地基基础设计的原则，各类塔机的地基基础均应满足承载力计算的有关规定，同时作出了可不做地基变形验算和稳定性验算的规定，将地基变形验算和稳定性验算控制在合适的范围。 3.2.5 地基基础设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符合下列规定： 1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采

9、用地基承载力特征值或单桩承载力特征值；,9,2 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合。相应的限值应为地基变形允许值； 3 计算基坑边坡或斜坡稳定性，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均取1.0； 4 在确定基础或桩承台高度、计算基础内力、确定配筋和验算材料强度时，传给基础的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合计算，并应采用相应的分项系数； 3.2.6 塔机基础设计缺少计算资料时，可采用塔机制造商提供的塔机使用说明书的基础荷载，包括工作状态和非工作状态的垂直荷载、水平荷载、倾覆力矩、扭矩以

10、及非工作状态的基本风压；若非工作状态时塔机现场的基本风压大于塔机使用说明书提供的基本风压，则应按本规程附录A的规定对风荷载予以换算。,10,塔机基础设计缺少计算资料指塔机制造商提供的塔机使用说明书中没有塔机各部分的构造、自重及重心位置的说明，即无法按本规程的规定分析计算塔机的荷载。非工作状态下塔机现场的基本风压大于塔机使用说明书提供的基本风压，应按本规程附录A的规定对风荷载引起的倾覆力矩予以换算，否则不安全；可采用简化的换算方法，将现场基本风压超出塔机使用说明书基本风压的差值按本规程附录A的规定进行计算，将计算所得的倾覆力矩、水平荷载分别与塔机使用说明书提供的倾覆力矩、水平荷载同向叠加。 3.

11、2.7 塔机独立状态的计算高度H按基础顶面至锥形塔帽一半处高度或平头式塔机的臂架顶取值。,11,12,4.1 地基承载力计算 4.1.1 塔机在独立状态时，作用于基础的荷载应包括塔机作用于基础顶的竖向荷载标准值 、水平荷载标准值 、倾覆力矩（包括塔机自重、起重荷载、风荷载等引起的力矩）荷载标准值 、扭矩荷载标准值 、以及基础及其上土的自重荷载标准值 见图4.1.1。,4、规程的重点设计计算内容,图4.1.1 基础荷载,13,4.1.2 矩形基础地基承载力计算应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002第5.2节的规定，此处不作详细解析。 当塔机基础为十字形时，可采用简化计算法

12、，即倾覆力矩标准值 、水平荷载标准值 仅由其中一条形基础承载，基础底面的抵抗矩W宜计入节点加腋部分；竖向荷载仍由全部基础承载。 矩形板式和十字形基础各有优缺点，应因地制宜地选用。 基础偏心距应符合 。此条规定取自现行国家标准高耸结构设计规范GB50135，即考虑了塔机倾覆后果的严重性，比塔式起重机设计规范GB/T13752的规定 有所提高。 4.1.3 方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础应按双向偏心受压作用验算地基承载力，塔机倾覆力矩的作用方向应取基础对角线方向（图4.1.3），基础底面的压力应符合下列公式要求：,14,（a）偏心荷载在核心区内 （b）偏心荷载在核心区外 图4.1.

13、3 双向偏心荷载作用下矩形基础的基底压力,15,（4.1.3-1）,1. 当偏心荷载合力作用点在核心区内时（ ）,（4.1.3-2）,（4.1.3-3）,（4.1.3-4）,16,式中：PK相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；fa修正后的地基承载力特征值；Pmax相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；Pmin相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值；Fk塔机作用于基础顶面的竖向荷载标准值；GK基础及其上土的自重标准值；A基础底面面积；Mkx、Mky相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面对x、y轴的力矩值；Wx、Wy基础底面对x、y的抵抗矩。,17,2.

14、当偏心荷载合力作用点在核心区外时（ ）：,（4.1.3-5）,（4.1.3-6）,（4.1.3-7）,（4.1.3-8）,（4.1.3-9）,上述公式取自现行国家标准高耸结构设计规范GB50135-2006第7.2节规定。,18,式中：,h,相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的水平荷载值； 偏心距； 方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础x方向的底面边长； 方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础y 方向的底面边长； 基础的高度； 偏心荷载合力作用点至eb一侧x方向基础边缘的距离； 偏心荷载合力作用点至el一侧y方向基础边缘的距离； 偏心距在x方向的投影长度； 偏心距在y方

15、向的投影长度。,19,塔机倾覆力矩按塔身截面对角线作用最大，此时基础底面的抵抗矩W最小，故荷载效应最不利。 基础底面允许部分脱开地基土的面积不应大于底面全面积的1/4，可通过控制偏心距符合本条规定的要求：对矩形基础偏心距e不大于b/4；对方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础偏心距e不大于0.21b（倾覆力矩沿塔身截面的对角线作用）。,20,4.2 板式和十字形基础,图4.2.1-（a）塔机的板式基础,图4.2.1-（b）塔机的十字形基础（加配重）,21,4.2.1 构造要求 1. 基础高度应满足塔机预埋件的抗拔要求，且不宜小于1000mm，不宜采用坡形或台阶形截面的基础。 2. 基础

16、的混凝土强度等级不应低于C25。 3. 基础配筋应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的有关构造规定（含最小配筋率0.15%）。板式基础应在基础表层和底层配置直径不小于12mm、间距不大于200mm的钢筋，且上、下层主筋应用间距不大于500mm的竖向构造钢筋连接；十字形基础主筋应按梁式配筋，主筋直径不小于12mm，箍筋直径不小于8mm且间距不大于200mm，侧向构造纵筋的直径不小于10mm且间距不大于200mm。板式和十字形基础架立筋的截面积不宜小于受力筋截面积的一半。 4. 预埋于基础中的塔机基础节锚栓或预埋节，应符合塔机使用说明书规定的构造要求，并应有支盘式锚固措施。,22,5. 十字形基础的节点处应采用加腋构造，有利于基础的稳定和避免应力集中。,