塔吊基础设计计算.doc

塔式起重机方形独立基础的设计计算 余世章 余婷媛 《内容提要》文章通过对天然基础的塔吊基础设计，详细论述整个基础的设计过程，经济适用，安全可靠、结构合理，思路清晰，论述精辟有据；在现场施工中，有着十分重要的指导意义。 关键词：塔机、偏心距、工况、一元三次方程、核心区、基底压力。 序言 随着建筑业迅猛发展，塔式起重机（简称塔机）在建筑市场中是必不可少的一项重要垂直运输机械设备；塔机基础设计，在建筑行业中是属于重大危险源的范畴，正因为如此，塔机基础设计得到各使用单位的高度重视；本人通过网络查阅过许多塔机基础设计方案，除采用桩基外，塔基按独立基础所设计的方形基础，绝大部分都按厂家说明书所提供的基础尺寸进行配筋，按规范设计计算的为数不多，厂家所提供基础大小数据有些是不满足规范要求，而塔机基础配筋绝大多数情况是配筋过大，浪费较为严重；厂家说明书所提供数据表明，地基承载力特征值小的基础外形尺寸就较大，承载力特征值较大，基础尺寸就相应的小点，似乎看起来这种做法是正确的，其实并非如此。 塔机基础型式方形等截面最为普遍，下面通过一些规范限定的条件，对方形截面独立基础规范化的设计，很有参考和实用价值。下面举例采用中联重科的塔吊类型进行论述和阐明。 塔吊基础设计步骤 确定塔吊型号 首先根据施工总平面图，根据建筑物外形尺寸（长、宽、高）、及材料堆放场地和钢筋加工场地，根据塔机覆盖率情况，按塔机说明书中的主要参数确定塔机型号。 根据塔机型号确定荷载 厂家说明书中都有荷载说明，按塔吊自由独立高度条件提供两组数据（中联重科），一组为工作状态（工况）荷载，另一组为非工作状态（非工况）荷载，确定出一组最不利的工况荷载。 确定塔吊基础厚度h 根据说明书中塔机安装说明，基础固定塔基及有两种形式，一种是地脚螺栓，另一种是埋入固定支腿式；因此根据塔机地脚螺栓锚固长度和支腿的埋深，可以确定塔机基础厚度h。 基础外形尺寸的确定 根据荷载大小和基础厚度h，确定独立方形基础的边长尺寸。 基础配筋计算 求出内力进行基础配筋计算，并根据《规范》的构造要求进行配筋和验算。 基础冲切、螺杆（支腿）受拉或局部受压的验算 方形独立基础尺寸的确定 3.1方形基础宽度B的上限值 根据上面塔机基础计算步骤可以看出，塔机基础尺寸的确定是方形基础的计算关键。利用偏心距限定条件，可求出基础最小截面尺寸。 根据偏心距e（荷载按标准组合）： 对于偏心受压方形基础： 当e=∠B/6时，基底压力呈梯形分布； 当e=≥B/6时，基底压力呈三角形分布； B为方形基础宽度，在基础设计时，为了使基础截面尺寸不至于过大，造成不必要浪费，因此可取上限值 e≥b/6； 即：≥B/6………………………………………（1） 3.2方形基础宽度B的下限值 由《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第6.7.5条第4款，对于挡土墙大偏心受压构件，偏心距e≤B/4；而《高耸结构设计规范》GB50135-2006第7.1.2条第5款: 基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4。基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4≤B/4………………………………………（2） 3.3按最不利位置确定方形基础宽度B 大家明白，对于方形基础任一轴的惯性矩为a4/12，而对角线的W近似值0.118a3为最小值（一般采用W=a3/6）；《塔式起重机砼基础工程技术规程》JGJ187-2009第4.1.3条：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，基础底面的压力（偏心荷载在核心区外）应符合下列公式要求： 3.3.1、当偏心荷载作用时，pk,max=1.2fa.................................（3） 3.3.2、当偏心荷载作用在核心区外时，(pkmin∠0，见图b) （a）偏心荷载在核心区内 （b）偏心荷载在核心区外 双向偏心荷载作用下矩形基础的基底压力 根据《高耸》7.2.3的第二条： Pk,max=(Fk+Gk)/（3axay）…………………………….(4) axay≥0.125bl………………………………………(5) ax---合力作用点至ex一侧基础边缘的距离，按（b/2-ex）； ay---合力作用点至ey一侧基础边缘的距离，按（b/2-ey）； ex--- x方向的偏心距；按 Mkx/(Fk+Gk) ey--- y方向的偏心距; 按 Mky/(Fk+Gk) 根据上式，对方形基础，取：ex=ey，即：Mkx=Mky=Mk/20.5=0.707Mk 由于axay≥0.125B2 故有 ax=ay ≥0.3