TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计,整机稳定性计算

目录TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc34411、TC5013塔机稳定性计算PAGEREF_Toc34413HYPERLINK\l_Toc240141.1抗倾翻稳定性PAGEREF_Toc240143HYPERLINK\l_Toc6801.1.1验算工况PAGEREF_Toc6803HYPERLINK\l_Toc160561.1.2抗倾翻稳定性校核PAGEREF_Toc160563HYPERLINK\l_Toc13721.2基本稳定性PAGEREF_Toc13724HYPERLINK\l_Toc82121.3动态稳定性PAGEREF_Toc82126HYPERLINK\l_Toc114121.4暴风侵袭稳定性PAGEREF_Toc114127HYPERLINK\l_Toc109231.5突然卸载稳定性PAGEREF_Toc109237HYPERLINK\l_Toc42431.6安装拆卸稳定性PAGEREF_Toc42437HYPERLINK\l_Toc75521.7地面压应力验算:PAGEREF_Toc75529HYPERLINK\l_Toc238642、TC5013塔式起重机（固定）底架、基础设计PAGEREF_Toc2386410HYPERLINK\l_Toc172212.1计算依据：PAGEREF_Toc1722110HYPERLINK\l_Toc158052.2参数信息PAGEREF_Toc1580510HYPERLINK\l_Toc152192.3塔吊荷载取值与基础承台顶面的竖向力与力距PAGEREF_Toc1521911HYPERLINK\l_Toc179052.4结构设计：PAGEREF_Toc1790511HYPERLINK\l_Toc104352.4.1桩基选型：PAGEREF_Toc1043511HYPERLINK\l_Toc45732.4.2地基基础PAGEREF_Toc457312HYPERLINK\l_Toc62932.4.3矩形承台弯距的计算PAGEREF_Toc629312HYPERLINK\l_Toc67292.4.4矩形承台弯矩的计算PAGEREF_Toc672913HYPERLINK\l_Toc327092.4.5矩形承台截面主筋的计算PAGEREF_Toc3270913HYPERLINK\l_Toc191942.4.6矩形承台截面抗剪切计算PAGEREF_Toc1919414HYPERLINK\l_Toc10442.4.7桩承载力验算PAGEREF_Toc104414HYPERLINK\l_Toc80752.4.8桩竖向极限承载力验算及桩长计算PAGEREF_Toc8075151、TC5013塔机稳定性计算1.1抗倾翻稳定性1.1.1验算工况本塔式起重机为固定基础的自升式塔式起重机，其抗倾翻稳定性的计算包括：安装架设、拆卸和使用过程（工作状态、非工作状态）。列表4-1如下：表4-1固定基础塔式起重机验算工况工况说明基本稳定性工作状态、静载、无风动态稳定性工作状态、动载、有风暴风侵袭非工作状态突然卸载工作状态，料斗脱落安装拆卸安装拆卸状态、有风1.1.2抗倾翻稳定性校核图4.1抗倾翻稳定性计算简图由于固定基础式的倾覆边沿不明确，GB/T13752-92提出，固定式砼基塔机整机抗倾翻稳定性验算公式：式中：e—偏心距。M—作用于基础上的弯矩。h—基础深度。b—基础宽度。Fv—作用于基础上的垂直载荷。Fh—作用于基础上的水平载荷。Fg—混凝土基础的重力。作用于基础上的弯矩包括自重载荷、起升载荷、离心力、惯性力及风载荷产生的力矩，根据上述工况计算如下：1.2基本稳定性工作状态：无风静载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷系数取1.0，离心力系数取1.0，起升载荷系数取1.5，(1)自重载荷计算名称质量(Kg)重心至回转中心距离mm力距Kg.mm起重臂第一节48022501080000起重臂第二节865105009082500起重臂第三节7882050016154000起重臂第四节7133050021746500起重臂第五节6364050025758000起重臂第六节5125050025856000起重臂第七节4655750026737500起重臂第八节3306250020625000起重臂第九节3126750021060000起重臂第十节83707405871420起重臂其他176356304532000变幅机构22078601729200平衡臂1856-752313963533起升机构1600-8280-1324800平衡重14700-16270-189879000司机室2441310319640电气系统150-3810-571500平衡臂拉杆541-6142-3322822回转塔身88000上转台123000回转机构50000回转支承42000下转台135100套架366700引进平台2552190493407液压顶升机构230-1700-391000塔身157500斜撑17200底架31500基础700000合计120824-49770422表4-2基本稳定性自重载荷（2）离心力计算：F=mw2=m(0.7×2×3.14/60)2=(8000+246+279)*0.0055*15500/10000=72.675离心力矩Fr=72.675×(42000+1000)=3125025N.mm（3）起升载荷力矩计算：F.r=（8000＋246＋279）×15500=132137500N.mm（4）偏心e计算：M=（132137500×1.5＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10=1453108030N.mmFh=0NFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne=1123.4mm1.3动态稳定性工作状态：有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：起升载荷系数取1.30，离心力系数取1.0，自重载荷取1.0，风载荷系数取1.0（1）风载荷计算：部件风力系数风压N/m2迎风面积mm2总面积mm2充实率ω挡风折减系数风载荷N到基础距离mm对基础底面力矩N.mm塔身1.6250147627341107520.35910.47138842353032669052下转台1.625065774310271960.64030.15302.56465001406904支撑1.2250234950023495001.0704.854685533025746回转塔身1.3250122255730073030.40650.39552.37483332669776司机室1.2250299200029920001.0897.60434503900072起重臂1.32501815268064820.22510.666885.950050887737平衡臂1.62501637203757600.43570.34100.2049500495000平衡重1.2250360440036044001.01081.3495005352534三机构1.22508280008280001.0248.4495001229580电气1.22507200007200001.0216495001069200载荷1800483338699940合计63472266表4-3动态稳定性风载荷（2）偏心e计算：M=（132137500×1.3＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10+63472266×1.0×10=1886056190N.mmFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne=1458mm1.4暴风侵袭稳定性非工作状态，载荷放大系数：自重载荷取1.0，风载荷系数取1.2。M＋Fh·h=-49770422×1.0×10＋（63472266-8699940）×1100/250×1.2×10=2394274593N.mmFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne=18511.5突然卸载稳定性工作状态：考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷取1，起升载荷取-0.2，风载荷系数取1.0。（1）起升载荷计算：F.r=（8000＋246）×15500×10=1278130000Kg.mm（2）偏心e计算：M＋Fh·h=-49770422×1.0-0.2×1278130000-63472266×1.0×10=-368868688N.mmFg＋Fv=120824×10=1208240Ne=-305.3mm1.6安装拆卸稳定性安装拆卸作状态，载荷放大系数：自重载荷取1，风载荷系数取1.0。（1）自重载荷计算名称质量(Kg)重心至回转中心距离mm力距Kg.mm平衡臂1856-7523-13963533起升机构1600-8280-13248000平衡重2100-10560-22176000司机室2441310319640电气系统150-3810-571500平衡臂拉杆541-6142-3322822回转塔身88000上转台123000回转机构50000回转支承42000下转台135100套架366700引进平台2552190493407液压顶升机构230-1700-391000塔身157500斜撑17200底架31500基础700000合计118244-52859808表4-4安装拆卸稳定性自重载荷（2）风载荷计算部件风力系数风压N/m2迎风面积mm2总面积mm2充实率ω挡风折减系数风载荷N到基础距离mm对基础底面力矩N.mm塔身1.610017213817.6479360000.35910.474048.68475019231230下转台1.610065774310271960.64030.15121.02490001089216支撑1.2100234950023495001.0281.9493552637550回转塔身1.3100122255730073030.40650.39220.95110002430430司机室1.2100299200029920001.0359.04109503931490平衡臂1.61001637203757600.43570.346440.0412050482940平衡重1.2100360440036044001.0432.4120505211960三机构1.21008280008280001.099.36120501197290电气1.21007200007200001.086.40120501041120合计37253226表4-5安装拆卸稳定性风载荷（3）偏心e计算：M＋Fh·h=-52859808×10-37253226×10=-901130340N.mmFg＋Fv=118244×10=1182440Ne=-762mm经计算地面反力至基础中心的距离小于，故整机抗倾翻稳定性满足要求。1.7地面压应力验算:Pb—地面计算压应力。[Pb]—地面许用压应力,一般取2×105～3×105Pa符合要求。2、TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计2.1计算依据：本工程塔式起重机基础依据**街10#地块的施工总平面设计，总体选用TC5013塔式起重机3台，平面布置见施工总平面图。（1）本工程标高±0.000相当于黄海高程5.50m，原地坪标高为5.00m，±0.000以下设一层地下室，上部结构：1#楼为16层；2#、3#楼为18层；4#、5#楼为19层；6#、7#、8#、9#楼为20层；10#、11#楼为19层；总高度为72.8m，地下室板厚为400，底板标高-5.1。（2）本工程建筑等级：一、二级建筑；建筑类别及耐火等级：一类高层建筑及地下室，耐火等级为一级，二类高层建筑耐火等级为二级；人防工程等级：抗力六级，防化丙级；抗震设防烈度：6度；建筑使用年限：50年，屋面防水二级15年。主要结构类型：框支剪力墙结构，框架结构。（3）塔吊性能：选用方圆集团有限公司生产的TC5013塔式起重机。塔吊最大臂长回转半径可达50M。最大起重量为6吨，总功率为31.7KW。（4）本工程共选用3台塔吊，1#塔吊安装高度为75M，2#塔吊安装高度为80M，3#塔吊安装高度为85M。故设计参数3#塔吊为基准，1#、2#塔吊的基础参照3#塔吊。3#塔吊基础处的地下室底板断开，预留同等级钢筋，并增设止水带。（5）规范、规程：《工程建设强制性条文房屋建筑部分》（2000年）《建筑结构设计统一标准》（GB50068-2001）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）2.2参数信息塔吊型号:TC5013,自重(包括压重)F1=490.00kN,最大起重荷载F2=60.00kN基本风压值:0.60kN/m2,塔吊的最大起重力距为760.00kN.m塔吊倾覆力距M=1460.00kN.m,塔吊起重高度H=85.00m,塔身宽度B=1.7m混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.00m桩直径或方桩边长d=0.60m,桩间距a=2.80m,承台厚度Hc=1.30m保护层厚度:50mm2.3塔吊荷载取值与基础承台顶面的竖向力与力距（1）塔吊型号：TC5013塔式起重机，选高度85米，自重（包括压重）F1＝490KN，最大起重荷载F2＝60KN。（2）塔吊起重高度：建筑高度为72.8米。安装高度为85米，考虑２节附着框架柱梁（9、18层楼面位置），塔身宽度Ｂ＝1.7×1.7M。（3）作用于桩基承台顶面的竖向力F＝（F1＋F2）×Ｋ＝（490＋60）×1.2＝660KN。（4）塔吊的倾覆力距为1460KN.m。2.4结构设计：2.4.1桩基选型：选机械钻孔摩擦型桩（桩顶竖向荷载主要同桩侧阻力承受；桩端阻力小，本计算不考虑）：直径D＝600（尚考虑施工工艺现有成桩机械）；桩长初步取进入土层深35m，钢筋笼8Φ14通长设置，上部5米范围为12Φ1，桩身强度为C25。（工程地质剖面图B55堪探孔，桩端落在7-1层号位置）；场地类别为地基土Ⅲ类；桩间距中心点A＝2.80×2.80m(塔身底直至中心点，并符合桩侧土抗力计算宽度在同一平面内4根桩组成的基础中的单桩作用宽度≥3D桩径)，设混凝土强度：C35，钢筋级别：Ⅱ级，承台长度LC或宽度BC取4.0×4.0m；承台厚度HC取1.3m进行试算。基础承台面埋深于地下室底板底面下，保护层厚度：50mm。2.4.2地基基础地质勘察简述：根据该场地的岩石工程地质报告，自然地坪标高为5.1M，地下水位埋深为1.5M.地质土层分层如下:序号层号地层深度地层名称桩周土摩阻力特征值1层号11.5m杂填土层号21.5～3m灰黄色粘土12层号3-13～10.65灰色淤泥4.5层号3-210.65～18.35灰色淤泥5层号3-318.35～21.65灰色淤泥质粘土8层号4-121.65～27.0灰绿灰黄色粘土18层号4-227～31.5灰色粘土12.5层号4-331.5～32.9浅灰浅灰绿色粉质粘土20层号5-132.9～42.2灰色粘土13.5层号7-142.2～49.35灰色粘土152.4.3矩形承台弯距的计算计算简图：图中X轴的方向按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。桩顶竖向力的计算（依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的第8.5.3-3式：其中n－—单桩个数，n＝４；Ｆ——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，Ｆ＝660KN；G——桩基承台的自重，G＝25.5×4.0×4.0×1.3＝520KN；Mx，My——承台底面的弯矩设计值1460KN.M；Xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离；Ni——单桩桩顶竖向力设计值（KN）经计算得到单桩桩顶竖向力设计值：最大压力：N＝（660＋520）/4＋1460×（2.80/2）/[2×(2.80/2)2]＝816.43KN最大拔力：（660＋580）/4－1460×（2.80/2）/[2×(2.80/2)2]＝-226.43KN2.4.4矩形承台弯矩的计算其中Mx1，My1——计算截面处XY方向的弯矩设计值；Xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离；Ni1——单桩桩顶竖向力设计值（KN）经计算得到弯矩设计值：Mx1＝My1＝（660－520/4）×（2.80/1.414）＝1049.50KN.m2.4.5矩形承台截面主筋的计算依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.5条受弯构件承载力计算。As＝KM/0.9h0fy其中M——计算截面处的弯矩设计值；K——安全系数，取1.55；ho——承台计算截面处的计算高度，ho＝1250mm，fy——钢筋受拉强度设计值，fy＝300N/mm2。弯矩设计值Mx1＝786.7KN.M，配筋面积Asx＝1.55×1049.50×106/(0.9×1250×300)＝4820mm2取值20Φ18＝5086mm22.4.6矩形承台截面抗剪切计算（计算依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。根据第二步的计算 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力，考虑对称性，记为V＝660KN，考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：　　　其中γ0————建筑桩基重要性系数，取1.0；β——剪切系数，取0.04；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc＝16.70N/mm2；bo——承台计算截面处的计算宽度，bo＝400mm，ho——承台计算截面处的计算高度，ho＝1250mm，fy——钢筋受拉强度设计值，fy＝300N/mm2。S——箍筋的间距，S＝200mm。V＝0.04×1670×4000×1250＋0＝2.86×104KNγOV＝1.0×660＝660kn≤2.86×104KN经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋。2.4.7桩承载力验算桩承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的第8.5.9式根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N＝816.43KN桩顶轴向压力设计值应满足下面公式：Q≤Apfcψc其中ψc——工作条件系数，取0.6；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc＝16.70N/mm2；Ap——桩的截面面积，A＝0.283m2桩身砼强度计算0.283×16.70×106×0.6＝2836KN＞816.43KN满足要求经计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求，只需构造配筋。配8Φ14通长配置，上部10米配12Φ14。2.4.8桩竖向极限承载力验算及桩长计算桩承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的第8.5.5-1式。根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N＝816.43KN桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：最大压力：Ra＝qpaAp＋upΣqsiaLi其中R——最大极限承载力，最大压力时取Nmax＝816.43KNqsia——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值；qpa——桩侧第i层土的极限端阻力特征值；up——桩身的周长，u＝1.885m；Ap——桩端面积，取Ap＝0.283m2Li——第I层土层厚度及侧阻力标准值,取值如下表:层号3-26.6灰色淤泥5层号3-33.25灰色淤泥质粘土8层号4-15.4灰绿灰黄色粘土18层号4-24.5灰色粘土12.5层号4-31.4浅灰浅灰绿色粉质粘土20层号5-19.3灰色粘土13.5层号7-14.55灰色粘土15由于桩的入土深度为35米所以桩端在7-1层土层。最抗压承载力：R＝3.1416×0.6(6.6×5＋3.25×8＋5.4×18＋4.5×12.5＋1.4××20＋9.3×13.5＋4.55×15)＝818.54KN上式计算的R值大于最大压力816.43KN，所以满足要求。桩基抗拔承载力验算桩基上拔最大拔力：（660＋580）/4－1460×（2.80/2）/[2×(2.80/2)2]＝-226.43KN桩基混凝土材料受拉承载力＝0.283×2100＝594KN。桩混凝土结构安全。桩基抗拔承载力：Uk＝0.7×3.1416×0.6(6.6×5＋3.25×8＋5.4×18＋4.5×12.5＋1.4××20＋9.3×13.5＋4.55×15)＝572.98KN＞226.43KN(安全)