上海市工程建设咨询监理有限公司 200433
摘要：本文首先对塔式起重机的基础设计过程作了简要介绍，针对塔吊的稳定性、基础的安全计算及各种工况下的受力分析进行计算说明，供大家参考。
关键词：塔式起重机；基础设计；稳定性；基础验算
前言
塔式起重机是一种塔身竖立、起重臂回转的起重机械，与履带式起重机相比，塔式起重机具有臂架长度更大、结构更为轻巧、起升高度更高、回转半径更大、能够靠近建筑物且幅度重用率高的优点，因此在建筑施工特别是高层建筑施工中使用极为普遍，对加快施工进度、缩短施工周期、保证施工顺利进行、降低工程成本起着重要作用。
1工程概况
本工程位于上海市浦东新区陆家嘴2-3地块，即世纪大道以东、张杨路以南、福山路以西的三角地块内，拟建一组多功能的大型城市办公、商业中心。用地面积37898m2，总建筑面积276896m2，其中上部建筑面积161416m2，地下建筑面积115480m2，地下室地下2-4层。本工程为浦东世纪大都会2号楼ST60/15塔机安装工程，主要对塔机基础底架下结构进行验算校核。塔机安装在地下室顶板面上，地下为四层，校核部分结构形式为混凝土框架结构。本计算书取出受荷梁进行计算，并对计算结果与原有结构进行校核。
2塔吊基础设计
2.1基桩
塔吊基桩采用四根混凝土钻孔灌注桩，桩径d=0.80m，桩间距a=2.60m，呈正方形布置，桩中心距2.6m≥3d＝2.4m，满足规范要求。基底标高为-12.3m，基坑开挖深度约12.4m，塔吊A桩顶标高-12.2m，桩顶锚入基础底板10cm，有效桩长35m，桩底为-47.2m。塔吊B桩顶标高-10.8m，桩顶锚入辅助承台10cm，有效桩长36.4m，桩底为-47.2m。
根据地质报告，桩端进入⑧层持力层约4.45m。桩身混凝土强度等级C30（水下C35），钢筋笼全长配置，配筋采用Ⅱ级钢筋，上部20m范围钢筋采用16Φ18HRB335(塔吊B上部201.4m范围内钢筋采用16Φ18HRB335)，下部15m范围钢筋采用8Φ18HRB335。灌注桩施工严格按照相关技术规程、规范施工，定位允许误差在20mm以内。
2.2立柱
格构柱角钢及缀板均选用Q235B钢。格构柱断面形式为480mm×480mm方形，采用4根L160*160*16角钢及440×200×14缀板焊接而成，立柱下端锚入钻孔灌注桩3.2m（塔吊B立柱下端锚入灌注桩4.6m），上部锚入钢筋混凝土承台800mm。格构柱长15.2m，穿过地下室顶板时，留设3.6×3.6米的预留孔（比格构柱每边大约300mm），待塔吊拆除后封堵。
2.3承台基础
塔吊基础承台采用钢筋混凝土承台，尺寸为4000（长度Lc）×4000（宽度Bc）×1400mm（厚度Hc），采用C35商品混凝土浇筑。承台内配筋采用Ⅱ级钢筋，为双层双向Φ25@200，箍筋Φ14@200，腰筋采用Φ14@200，承台内部设置拉钩，拉钩采用Φ14@300，梅花型布置（见基础配筋附图），混凝土保护层厚度:50mm。承台底标高-1.0m。
3塔式起重机基础验算
3.1桩顶作用效应计算
据塔吊工作状态分析，塔吊在非工作状态时处于不利受荷状态（工况3），故以非工作状态进行验算，对承台下的基桩而言，力矩在承台对角线方向时，桩处于最不利受荷状态,故对M最不利方向进行验算。依据《建筑桩技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条。
3.8附墙杆连接强度计算
抱箍安装在柱子上，抱箍由两个半圆形环箍采用螺栓杆连接；在抱箍与附墙杆连接处用耳片(耳片高度同抱箍环高度)连接，耳片与抱箍采用焊接连接，耳片与附墙杆由螺栓连接，本计算主要是对两个半圆形抱箍连接螺栓杆及耳片焊接连接进行计算。其计算分析如下图1：
3.8.1焊缝验算
抱箍环与耳片采用双面角焊缝焊接，焊缝高度hf=12mm，焊缝长度为400mm，焊缝主要受拉压力作用，取出受力最大的杆计算如下：
σf=N/[0.7×12×(400-24)]/2=333060/[0.7×12×(400-24)]/2=52.73Mpa＜160Mpa,满足要求。
3.8.2螺栓验算
两个半圆形环箍两端由螺栓连接，螺栓取为普通螺栓8.8级，直径为D=24mm，每处螺栓为一列三排，即每个抱箍螺栓为6个。
⑴抱箍A:由杆1和杆2与抱箍A两处螺栓连线夹角为9°和6，近似为杆1和杆2与螺栓连线垂直，则抱箍A的螺栓受到轴向力作用，每个螺栓杆受到的轴向力为333.06kN/3=111.02kN，计算如下：σf=N/A=111.02kN/3.14×(24/2)2=245.53Mpa＜400Mpa,满足要求。
⑵抱箍B:由杆3与抱箍B两处螺栓连线夹角为63°，将杆3轴向力进行分解，每个螺栓受力计算如下：
N3=sin63°×111.02=98.92kN
V=cos63°×111.02=50.40kN
则σf=N3/A=74.2kN/3.14×(24/2)2=219pa＜400Mpa,
τf=V/A=50.40kN/3.14×(24/2)2=111.47Mpa＜320Mpa,满足要求。
4结论
塔机基础作为一项工程量小、又不是建(构)筑物的一部分的临时工程，它的安全重要性又是绝对不能忽视的，对塔机基础实际计算时，应清楚塔机的基本数据、地基的数据来进行。实际中应根据塔机使用说明书具体的基础结构，按相关资料执行。这样才能保证塔机基础的安全可靠性，也使项目建设多了一份安全保障。
参考文献：
［1］《塔式起重机安全规程》(GB5144）［S］
［2］《建筑地基基础设计规范》（GB50007）［S］
［3］《塔式起重机设计规范》（GB/T 13752）［S］
论文作者:刘斌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/27
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