塔机基础抗倾覆安全系统稳定性系数地综合应用.doc

word塔机根底抗倾覆安全稳定性系数的综合应用X长明 唐仲祥 苏 源〔某某海洲建设集团某某，某某海安 226600〕〔摘 要〕：建筑用塔式起重机根底设计与承载力技术复核，综合应用根本安全稳定性系数、动态稳定性系数和风载稳定性系数，简化了计算程序，确保塔式起重机在安装、拆除与工作状态抗倾翻稳定性〔关键词〕：塔式起重机；抗倾翻；载荷系数；地基承载力；技术复核prehensive Application of Stability and Safe Coefficient of Overturning Resistance of Concrete Foundation for the Tower CraneLiu changming Tang zhongxiang Su yuanNantong Haizhou Construction Group pany Limited, Hai An, Nantong 226600〔Abstract〕Simplify the calculation and assure the stability of overturning resistance of the tower crane in installation, operation and dismantlement by applying basic safe stability coefficient, dynamic stability coefficient and wind load coefficient prehensively for the technology review of the tower crane foundation design and load-bearing capacity 〔Keyword〕 Tower Crane, overturning resistance , load coefficient, foundation load-bearing capacity , technology review 一、前言近年来，国民经济迅猛开展，房地产业方兴未艾，根本建设规模不断扩大，特别是高层建筑不断增多，塔式起重机的应用非常广泛。

从事生产制造、安装与拆卸、管理使用的企业与人员日渐增多，由于国民经济体制和建筑业体制的改革，作为塔式起重机为危险性较大的特种作业，其产品质量、安装质量与施工过程中的保养和维护都应满足国家有关规定塔机在安装、使用和拆卸过程中经常发生的倒塔事故，其后果都非常严重，其中包括重大经济损失和社会影响塔机根底的设计，为确保塔机在安装、正常工况与风载工况下的安全稳定性，已充分考虑了足够的安全稳定性系数但在实际施工中，由于塔机的型号选用、塔机性能、安装高度、水文地质、环境气候、使用时限等有所不同，必须针对实际情况进展塔机整体性安全稳定性技术复核，以确保塔机在自重载荷、动载运行、暴风侵袭、实然卸载工况下足够的安全稳定性二、塔式起重机根底计算技术参数建筑常用的塔式起重机为自升式塔式起重机，我国高层建筑的迅速开展，给自升式塔式起重机的开展创造了良好的条件塔式起重机的总体组成局部为金属结构局部、机械传动局部、电器控制局部、安全保护与外部支撑的附加设施，但塔机根底局部是塔机总体稳定性的重要组成局部任何塔式起重机的根底设置都必须进展地基承载力技术复核，以保证塔机总体稳定性和根底足够的承载力了解和掌握塔机根底承载力复核计算技术参数。

1、地基承载力设计值R：塔机说明书要求的地基承载力2、地基容许承载力设计值〔R〕：塔机根底持力层承载力特征值3、塔机总荷载N：根底承当的塔机〔整机〕总重量4、根底上部土重G：根底与上部土重5、塔机根底底面积F：满足塔机地基设计承载力的根底底面积6、根底宽度a：综合应用抗倾翻安全稳定性系数设计的根底宽度7、最大起重荷载Q：塔机允许最大起重荷载8、塔机平衡重N1：塔机配重块总重9、塔机标准节单位长度重N2：塔机标准节每m重量三、塔式起重机整体安全稳定性系数塔式起重机根据不同的型号，其独立高度和实际安装高度不同，高度越大，整机的安装重心高、工作半径大因此，如何保证塔机整体安全稳定性是一个极其重要的研究课题主要为塔机金属结构的的生产质量、安装质量和根底承载力，根底承载力重点为根底底面积和根底总重本文着重研究塔机在工作状态的抗倾覆整体稳定性，在地基承载力复核时综合应用载荷安全稳定性系数，根据塔机总荷载和持力层地基承载力特征值进展塔机根底设计和地基承载力复核1、根据《塔式起重机设计规X》GB／T 13752－92的规定，塔式起重机抗倾翻稳定性需要对三种工作状态的抗倾翻稳定性进展验算其中动态有风状态下的稳定性应充分考虑暴风侵袭状态的最不利影响。

〔1〕根本载荷稳定性〔静态无风状态〕〔2〕动载稳定性〔动态有风状态〕〔3〕料斗突然卸载稳定性〔突然卸载状态〕2、塔机各种载荷对塔式起重机的实际影响程度，在计算塔机整体安全稳定性与根底承载力复核时，应着重考虑各种载荷应乘以相应的载荷系数在稳定性技术复核时各项载荷系数见下表：塔机不同工况载荷安全稳定性系数 表3－2序号工况自重荷载起升荷载惯性载荷或碰撞载荷风荷载备注1根本载荷稳定性〔静态无风〕002动载稳定性〔动态有风〕3暴风侵袭004突然卸载003、塔机根底承载力计算采用最不利工况安全稳定性系数进展计算，偏于安全〔1〕根本载荷安全稳定性系数K1取1.5〔2〕动载安全稳定性系数K2取1.3〔3〕风载安全稳定性系数K3取1.2四、塔机根底设计根据塔式起重机根底埋置深度，其很多地基持力层承载力特征值不能满足塔机安全稳定性地基设计承载力标准值因此，必须进展塔机根底安全稳定性计算引用公式 〔N＋G〕·K1·K2·K3≤〔R〕 〔4－1〕 F N：根底承当的垂直总载荷 G：根底与上部土重〔不回填土时不计〕 F：塔机根底底面积。

〔R〕：地基承载力特征值1、塔机根底承载力计算〔1〕塔机根底上部总荷载1〕海安县中学教学楼工程，采用惠尔QTZ63T－m塔式起重机，有效臂长55m，独立安装高度40m，整机重量30.825T，最大起重量6T，平衡重13T2〕塔机埋置深度1.15m，根底厚度1.35m，塔机原根底宽度设计宽度5.5m，高度1.35m，塔机根底总重〔不考虑回填土〕G＝102.94T；3〕塔机总荷载：152.765T；4〕地基持力层承载力特征值110Kpa〔2〕根底承载力计算 N·K1·K2·K3 F ＝ 〔R〕F：根底底面积〔㎡〕；N：塔机总重〔T〕；K1：塔机根本载荷安全稳定性系数系数K1取1.5；K2：塔机动态安全稳定性系数K2取1.30；K3：塔机风载〔暴风〕安全稳定性系数K3取1.20；〔R〕：地基承载力设计标准值〔R〕取11T××× A ＝ 11 B ＝ A塔机根底宽度B取5.700m，满足承载力要求4、施工安全设施计算软件计算〔1〕塔机计算参数塔吊型号：QTZ63， 塔吊起升高度H：40.00m，塔身宽度B：1.643m， 根底埋深d：1.15m，自重G：498.25kN， 根底承台厚度hc：1.35m，最大起重荷载Q：60kN， 根底承台宽度Bc：5.50m〔计算极限为5.424m，取5.50m〕，混凝土强度等级：C30， 钢筋级别：HRB335，根底底面配筋直径：20mm 〔2〕塔吊对根底中心作用力的计算1〕塔吊竖向力计算塔吊自重：G=498.25kN〔含平衡重130 kN〕；塔吊最大起重荷载：Q=60kN；作用于塔吊的竖向力：Fk＝G＋Q＝498.25＋60＝558.25kN；2〕塔吊弯矩计算风荷载对塔吊根底产生的弯矩计算：Mkmax·m；〔3〕塔吊抗倾覆稳定验算根底抗倾覆稳定性按下式计算：e＝Mk/〔Fk+Gk〕≤Bc/3式中 e──偏心距，即地面反力的合力至根底中心的距离； Mk──作用在根底上的弯矩； Fk──作用在根底上的垂直载荷； Gk──混凝土根底重力，Gk＝25×××1.35=1020.938kN； Bc──为根底的底面宽度；计算得：e=733.04/(558.25+1020.938)=0.464m < 5.50/3=1.833m；根底抗倾覆稳定性满足要求！〔4〕地基承载力验算依据《建筑地基根底设计规X》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。

计算简图:混凝土根底抗倾翻稳定性计算：地面压应力计算：Pk＝〔Fk+Gk〕/APkmax＝(Fk+Gk)/A + Mk/W式中：Fk──塔吊作用于根底的竖向力，它包括塔吊自重和最大起重荷载,Fk＝558.25kN； Gk──根底自重，Gk＝1020.938kN； Bc──根底底面的宽度，取Bc=5.50m； Mk──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，Mk·m； W──3×33；不考虑附着根底设计值：Pk2Pkmax2+733.04/19.632=89.544kPa；Pkmin2-733.04/19.632=14.866kPa；实际计算取的地基承载力设计值为:fa=110.000kPa；地基承载力特征值fak=52.205kPa，满足要求！×fa大于无附着时的压力标准值Pkmax=89.544kPa，满足要求！ 图1 塔式起重机天然地基钢筋混凝土根底图〔5〕根底受冲切承载力验算依据《建筑地基根底设计规X》〔GB 50007-2002〕第8.2.7条验算公式如下: F1≤βhpftamho式中 βhp --受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；取 βhp=0.95； ft --混凝土轴心抗拉强度设计值；取 ft=1.43MPa； ho --根底冲切破坏锥体的有效高度；取 ho=1.30m； am --冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；am=(at+ab)/2； am=[1.64+(1.64 +2×1.30)]/2=2.94m； at --冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与根底交接处的受冲切承载力时，取柱宽〔即塔身宽度〕；取at＝1.643m； ab --冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在根底底面积X围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在根底底面以内，计算柱与根底交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍根底有效高度；ab=1.64 +2×1.30=4.24； Pj --扣除根底自重后相应于荷载效应根本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压根底可取根底边。