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1、塔机附墙设计计算说明书一、工程概述本工程位于惠南镇中心位置，东南面临南汇中学体育场，在体育场 的西北角有一信号塔，距小区5号楼南外墙皮约20米左右，东北面临近复 旦大学太平洋金融学院，南侧临拱北路，西侧临观海路。本项目总用地面积 55103.4平方米，总建筑面积 133288.98平方米 （含保温建筑面积）。地上总建筑面积101191.19平方米（含保温建筑面 积），包含4栋15层高层住宅，5栋16层高层住宅，2栋11层高层住宅,1栋5 层多层住宅，3栋6层的多层住宅，1栋2层的商业配套用房及高层住宅群 房的配套公建，地下总建筑面积32097.79平米。本工程8#楼和9#楼合用安装一台南通惠尔
2、建设机械有限公司出厂的QTZ63型（5510型）塔式起重机，臂长为58米，塔吊设置在9号楼东侧，（图1）安装高度超过使用说明书规定的最大独立高度，需进行附墙锚固， 楼层高度为45.6m，塔机最大安装高度约为53m，设置有2道附墙，如图2 所示。生产厂家在使用说明书中标明了建筑物外墙与塔吊中心的距离在 4.0m左右，但由于该工程建筑物表面结构及工程施工工艺等因素的影响, 塔吊安装后，塔吊中心距离建筑物外墙8.997m。所采用的附墙杆件的长 度以及与建筑物间的夹角，与原说明书的规定有所不同。为了保证塔吊 安全使用， 我们对附墙杆件及其连接件作了稳定性及强度验算。FIFK 习FM身 FTTTTTTE
3、FFTTTTTT:rn7TTEnTTTFFFFn.Tl 一塔机附墙杆布置目图1 22号楼1#塔吊布置图何廠訴 “r L楼n I J-藍-迅rfn Jn应WdM她53OU0号KFflwrTrrn二LT1200024000ZA图2塔吊附墙示意图二、编制依据本方案编制主要依据为：GB/T 13752-1992塔式起重机设计规范、GB 50017钢结构设计规范GB/T 3811-2008起重机设计规范和永发QTZ63型塔式起重机使用说明书。三、设计方案1原说明书要求按照产品安装使用说明书：附着架由四根撑杆和一套环梁等组成,它主要是把塔机固定在建筑物的柱子上，起着依附作用。（见图3）图3原附着架示意图2
4、 改进设计方案根据现场实际情况，塔机中心到连接点距离为8.997米。设计方案如 图4所示。5.191 n墙体I9.601r图4 塔吊附墙杆设置图四、计算说明1计算附墙架对塔身的支反力表1 塔机最大荷载表（产品说明书提供）载荷工况倾覆力矩M水平载荷P2扭矩Mk工作工况1350 kN m25 kN320 kN m非工作工况1800 kN m85 kN假设塔身为一连续梁结构（见图5），以此进行结构的受力分析，可用力法求出附墙受力。实际使用中，塔机最上面的一道附墙受力最大，因为该道附墙节点力除由M引起的附墙受力外，还有承受由塔机悬臂端风载及旋转件的离心水平惯性力在悬臂根部引起的水平切力F及下部塔身W
5、的水平风载。MZ其中M Z 倾覆力矩P 水平荷载21）风荷载计算根据GB/T 13572-92塔式起重机设计规范和GB/T 3811-2008起重机设计规范F = C p Aq 二wW W WL式中： F 作用在塔式起重机上和物品上的风荷载；WC 风力系数；Wp 计算风压； WA垂直风向的迎风面积；A =（A +nA）0 = 20.1 m212 L 塔身风载计算高度； L =36m q 单位长度风荷载。（1）工作状态F = C p A = 3.021 x 250 x 20.1 = 15180 NW 1W 1 W 1其中：C =1.7(1 +耳)=1.7x(1 + 0.7772)= 3.021W
6、根据充实率申=0.184查表得出耳=0.7772p = 250 N J m2W1解出 q = 421 N/m2）非工作状态p -1100 N,m2W 2:F - C p A - 3.021 x 1100 x 20.1 - 66794 NW 2W1 W2q -1855 N/m2）支反力求解1）工作状态根据图5受力分析简图和表1，并结合力学计算可以得出工作状态下： R -102.077kN2工（2）非工作状态根据图5受力分析简图和表1，并结合力学计算可以得出非工作状态下： R-192.286kN2非工2附墙杆内力计算 附着以上的塔吊结构是基本暴露在建筑物之上的，而风载荷的方向是随着风向在变化的，且
7、塔机可以在工况和非工况下作360回转，因此塔机上的不平衡力矩、横向力、风载荷等对塔身而言是变化的，水平方 向的合作用力是可变的，为安全计算取其最大值计算。假设合作用力为R,方向如下图所示。选取第二道附墙结构为受力分析对象，由力法可 2求出杆件的最大轴向内力。图 7 受力分析图1）工作状态工作状态时，塔身承受扭矩和支反力的作用M = 320 kN - mk2工工M = 0工M = 0B工Y = 0R = R = 102.077 kN , 0 0 360。R cos0 - b + R sin0 - b + M + 2bF sin 卩二 0k3F sin a（2b + L cos 卩）+ F cos
8、 a（H - b）-MR cos0 - H + R sin0 - （b + L cos 卩）=03R sin 0 + F sin a + F sin 卩 + F sin y = 0132以上的计算过程将0从0到360。循环，解得每个杆件的最大轴压力,最大轴拉力。表 2 工作状态下杆件受力情况杆件杆1杆2杆3最大轴向拉力（kN）90.3205.4239.1最大轴向压力（kN）168.3一一2）非工作状态非工作状态时，塔身只承受支反力的作用R = R= 192.286kN, 09 360。2非工同理可以求出每个杆件在非工作状态下的最大轴向拉力和压力。表 3 非工作状态下杆件受力情况杆件杆1杆2杆3
9、最大轴向拉力（kN）243.6120.7141最大轴向压力（kN）243.6120.71413附墙杆结构验算1）附墙杆参数附墙杆材料选用Q235角钢组成的格构柱。由于长度太大，将杆件分 为2段，段与段之间采用高强螺栓连接，见附墙示意图。其中主弦杆（匚 63x63x6mm）、腹杆（I40x40x4mm）、主弦杆间距 300x300mm。与建筑 物之间用销轴联接。截面图如图7所示。-DO/jT1x图7 附墙杆截面材料安全系数：n =1.48工作n =1.22非工作b = 158.8 MPa 工作 n工作cr= Gs = 192.6 MPa非工作 n非工作截面尺寸：300mmx300mm主弦杆型钢：
10、l-63x63x6单位重量：5.72kg/m单个角钢截面面积： 7.29cm2腹杆型钢：1_40x40x4单位重量：2.420kg/m总截面面积：A = 4x7.29 = 29.16cm2惯性矩：I = 4 x (I + Aa 2) = 4 x (27.12 + 7.29 xl3.222)= 5204.73 cm4 z030 其中：I = 27.12cm4 a = -z = 15-1.78二 13.22cm zo20抗弯模量：W 二=L = 393.7 cm3yamax回转半径：i = ：彳=13.36 cm杆长： L = 10399 mm L = 9024 mm L =8279 mm1232
11、)杆件分析杆1为最长杆且杆1为受力最大的杆，因此需对杆1进行校核(1)整体稳定性 a.风荷载 A = 2.0m2 由 = 0.4、耳=0.4可得BA = A -o(1 +q)= 2.0x0.4x(1 + 0.4)= 1.12m2B取CW =2.431PW = 1100Pa所以 F =C P A= 2.431x1100x1.12 = 2995 NW W W2995q = 0.288 Nimmx 10399MWx288 %103992 3893125 N mmb.附墙杆总重量:杆1：约400kg；q 400 % 9.8 0.377 Nmm y 10399MWyc.稳定系数申l 10399 mm 7
12、7.8i 133.6 mm九 2 + 40厶78.1R1查表得：申=0.700杆1所受应力为：F M MC +_W + WT申AWW243.6 kN3893125N - mm 5095510 N - m + +0.700% 2916 mm2=142.2 MPa b非工作2）单肢稳定性393700 mm3393700 mm3杆3：单肢所受的力： N01NM才 + 2 （a2 z ） * 2 （a - 2 z ）77898 N式中： N 轴心所受的力； N F 243.6 kN01 1格构柱的宽度；a = 300 mm单个角钢的回转半径；z = 17.8mm377 %103992 5095510
13、N mm单肢长度：l = 500 mm01回转半径： i =17.8 mm01单肢截面积： A = 729 mm201由九=Loi = 28 mm查表得稳定系数申=0.966 01 i 0101因此：b =0 = 110.6 MPa 1* A非工作01 01结构稳定性符合安全要求。（3）调节丝杆处的调节孔验算调节丝杆材料为调质的45#钢，两端用M10 0螺栓连接。图8 调节丝杆示意图a.调节丝杆孔校核丝杆孔如图8所示N 243.6 kNb =A 3409.478 mm2=71.4 MPa b非工作其中： A 截面面积； A = 3409.478 mm2b.螺栓强度校核丝杆采用M10 0螺栓连接螺栓的拉伸强度b =-w- b1 A 1s其中： FW-最大轴向拉力；F = 243.6 kNWA螺栓公称应力截面积；A二4220.16mm2ssg螺栓材料的许用拉应力。珂=訂=202.9MPaF 243.6 kNb =亠=57.7 MPa 冶1 A4220.16 mm 21s丝杆结构设计性符合安全要求。4）连接端销
