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塔式起重机固定式基础的设计

塔式起重机固定式基础的设计 2011年12月09日 来源： 在建筑工程中常采用固定附着式塔式起重机，其需要稳固的基础，在实际施工中由于各种原因需要更改原塔机基础设计。下面对塔机基础的变更设计进行分析探讨。1　固定式塔机基础受力情况　　塔式起重机在未附着状态产生的各种作用力均直接作用在基础上。如以未附着时最大架设高度状态下产生的各种载荷加于基础来计算，并以使用较广泛的机重50t的QT80型塔机为例，其倾覆力矩Mmax约1 800kNm，其固定使用基础承受的载荷见表1。表1 北京牌QT80型固定式塔机基础承受的载荷固定方式自行式吊钩高度(m)臂根铰点高度(m)基础承受载荷工作状态非工作状态G(kN)W(kN)M(kNm)Mk(kNm)G(kN)W(kN)M(kNm)40.536.945420.3137011339453140045.541.947924.11640113419611750　　从表1中可看出，塔机作用在基础上的载荷主要有重力G、水平力W、倾覆力矩M及扭矩Mk，其中水平力W较小，略去不计；扭矩Mk也不很大，一般只在配筋计算时考虑。因此在塔机基础的计算中主要考虑垂直力G及倾覆力矩M两项载荷。2　塔机基础的设计计算 2.1　基础几何尺寸计算　　按基础抗倾覆及地基土壤承载能力计算基础几何尺寸。选方形基础为例，将各种参数简化后可建立图1所示的力学模型。图中G1为塔机作用载荷，G2为基础砼质量，Mmax为最大倾覆力矩，则(G1+G2)b/2=kMmax　　　(1)G2=rb2h　　　(2)将(2)代入(1)得(G1+rb2h)b/2=kMmax　　　(3)式中　k——安全系数，取k为2；　　　r——砼容重。图1　塔机方型基础力学模型示意图　　在应用(3)式进行初始计算时，式中有b、h两个未知数，这里应考虑基础底面的单位压力应小于选用地基土壤的容许承载力，以保证地基不会发生陷滑破坏，即建立在弹性地基上。地基主要承受载荷G1、G2及Mmax，由于实际分布原因应理解为偏心受压基础，但偏心距e<<b/6，故可忽略。假设砼基础是刚体，则而　　　式中　P′——基础边缘所作用于土壤上压力总和；　　　P″——基础边缘所作用于土壤上单位面积压力。　　　(4)　　联立公式(3)和(4)即可求出b、h。确定基础几何尺寸后即可确定砼基础的体积和质量。 2.2　配筋计算 2.2.1　底板钢筋　　方形的塔机基础在承受前述荷载时沿塔身四周产生弯曲，当弯曲应力超过基础抗弯强度时基础底板将发生弯曲破坏。此时基础底板为双向弯曲板，将土壤压力按对角线划分，则基础按边长方向产生的弯矩应等于图2中梯形底面积上土壤压力所产生的力矩。　　由图2可知，基础承受反力的最大弯矩产生在塔身边沿截面I—I处，应有　　　(5)式中　MI——截面I—I处弯矩(kNm)；　　　Pimax——基础底面边缘最大压力(kN/m2)；　　　PiI——基础底面I—I处压力(kN/m2)；　　　S——截面I—I至基底边缘最大压力处距离(m)；　　　b、b′——基础底边长及塔身边长(m)。图2　基础承受压力示意图　　根据底板内力可计算截面所需的钢筋面积As=M/0.9h0fy　　　(6)式中　M——配筋截面处的设计弯矩(Nm

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