QTZ—630塔式起重机

1、QTZ630塔式起重机基础荷载及附着架支撑内力计算东佳公司 沈石千2004.3.30前 言随着建筑业发展，工程项目越来越大，需有效地解决水平运输及垂直运输，从而塔机被广泛应用，启东建机厂生产的QTZ630塔机遍布全国各地，塔机基础置于各种不同的地基上，随地基不同必须按塔机的荷载对塔机基础及埋置深度进行设计。高层建筑施工中塔机离附着物的距离不同，对附墙的附着架支撑也需进行设计与计算。根据笔者长期施工实践，对其进行摸索，QTZ630塔机，伸臂长并为50M时，非工作状态下及最大起重量为6T时的工作状态下在各个不同高度时对基础产生的剪力和力矩M，塔机超过40M高度时设置第一道附着架支撑，计算出第一道附

2、着支架最大的内力。通过计算分析，为施工人员对塔机基础附墙支架的选择提供了依据，为保证安全奠定了基础。本计算结果仅供东佳公司内部使用，并得到笔者同意，否则一概无效。沈石千2004.3.30目 录一、 塔机荷载计算1、 塔机荷载2、 风载计算（1） 基本风压值计算（2） 标准风压值（3） 计算风压值3、 各个高度塔机风载引起剪力Q及力矩M的计算（1） 有关的几何尺寸（2） 各个高度塔机由风载引起的剪力及力矩4、 塔机力矩计算（1） 顶升平衡时荷载（2） 对塔身的不平衡力矩（3） 荷载产生最大力矩5、 非工作状态下，风载（W0=0.40KN/，0.50 KN/，0.60 KN/）作用下剪力Q和力矩M

3、6、 工作状态下，剪力Q和力矩M的计算（1） 说明（2） 三种不同风向的剪力Q和力矩M计算二、 附着架计算1、 非工作状态下，塔身风载计算2、 附着架承载力计算3、 工作状态下，塔身风载计算4、 工作状态下，附着架承载力计算5、 附着架支撑内力计算（1） 附着架支撑构造（2） 附着架承载力P的简化（3） 支撑各杆内力计算公式（4） h为2m、3m、4m、5m、6m、8m、10m，为30、 40、45、50、60各值时支撑内力计算。（5） 计算结果三、 内力组合选用表1、 塔机基础剪力Q、力矩M和轴力N选用表2、 附着架支撑轴力N选用表3、 支撑附着点X1、Y1、X2、Y2选用表。QTZ63塔式

4、起重机基础荷载及附着架内力计算一、塔机荷载塔基础最不利情况是塔机在安装附着架前，塔机高度为40 m时。它除了承受塔机自重及货物自重外，承受由风载引起的水平力.1、塔机荷载、塔机构造及各部件名称塔机各部件理论重量见表1塔机独立高度为40 m，塔机总重量为29808-844=28.964塔机的最大附着高度140 m，塔机总重量为58648塔臂50 m长时，平衡重为12T塔臂40 m长时，平衡重为11T。塔帽、塔臂、平衡重总重为塔机总得扣除标准节点增加平衡重28.964-12.176+12T=28.798塔机超过6级风时，停止投入使用。塔机承爱风载作用，在风载作用下，对基础产生剪力Q和力矩M，对附着

5、架产生横向水平力P，风载考虑9级至11级暴风，其值作业基本风压值KN/三种值。塔机6级风时，除了考虑风载外，还考虑最大起重量时力矩风向与塔臂成一角度情况出现的最大力矩及力矩平面内的剪力。表1塔机各部件重量一览表序号部件名称理论重量（）备 注1平衡臂13502起重机构20003平衡臂拉杆2754塔顶12705力矩限制器6司机重3307小车牵引机构3248起重臂拉杆12259起重臂407610起重小车20211吊钩5512起重量限制器13上支座84014回转支承40015下支座141616爬升架237117塔身标准节761标准节型66118固定基础基础节84419电气系统20回转机构327221附

6、着架22平衡重12000塔臂45 m为11000塔臂50 m为12000附塔机独立高度40 m，总重量为40.964， 最大附着高度140 m，总重量为70.648。2、风载计算（1）基本风压值计算基本风压值6级风，9级11级暴风基本风压值列表2名 称风速(m/秒)W0取值适用范围6级强风10.813.80.1190KN/0.12 KN/塔机适用工作状态9级强风20.824.40.372KN/0.40 KN/南京地区10级强风24.528.40.504KN/0.50 KN/南通、苏州11级强风28.532.60.664KN/0.60 KN/上海、沿海（2）标准风压值高度Z处的风振系数脉动增大系

7、数。它与自振周期T1和基本风压值 E有关。平均取0.50。自振周期。与塔身高度H有关。对有密集建筑群的城市市区称为C类地构。C类地区 再乘以0.62，所以 ，查荷载规范表7.4.3得脉动增大系数脉动影响系数。脉动影响系数与塔高度和地面粗糙程度有关。塔高40m，地面粗糙度为C类，则=0.82振型系数，取第一振型高度风压变化系数。高度风压变化系数见下表3高地高度5m10m15m20m30m40m50m60m70m80m0.740.740.740.841.01.131.251.351.451.54以上数字代入风振系数 公式后列表4高地高度5m10m15m20m30m40m50m60m70m80m3.

8、033.033.032.782.52.332.22.1122.0351.974风载体型系数，桁架体型系数塔帽及套架挡风系数为塔帽及套架杆件挡风投影面积为塔帽及套回的轮廓面积经计算取 查规范表7.3.134项体型系数考虑塔帽和套架为圆钢管组成，塔身和塔臂挡风系数则 圆钢管设计风压值的计算风荷载荷载系数取1.4设计风压值列下表5表5设计风压值W一览表离地高度15m以下17.5m以下20m以下25m以下30m以下35m以下40m以下50m以下60m以下70m以下80m以下W15W17.5W20W25W30W35W40W50W60W70W80W塔帽及套架2.386W02.450W02.492W02.5

9、90W02.660W02.730W02.800W02.926W03.030W03.140W03.235W0塔身1.658W01.694W01.722W01.792W01.848W01.890W01.946W02.033W02.108W02.247W03、各个高度塔机风载引起剪力Q及力矩M的计算（1） 塔机受风面在非工作状态下，塔臂始终与风向呈平行状态，塔臂无受风面，只有塔顶套架和塔身。塔顶高度为7.20m，塔顶底盘宽度为1.60m，受风面为7.201.60的三角形面。套架高度7.30m，宽度为2.100m，矩形面，塔与每节高度为2.50m，宽度为1.60m，也为矩形面。（2） 各个高度塔机风载

10、引起剪力Q和力矩M 塔高为7.30 m时，图4所示塔顶：P1=W7.57.21.61/2=2.386W07.21.61/2=13.743 W0套架：P2=W7.57.302.1=2.386W07.302.1=36.577Q=P1+P2=50.32 W0M= P1（ +7.2）+ P2= 133.307 W0 +133.506 W0=266.813 W0 塔高9.80m时,图5所示塔顶：P1=13.743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3= W7.52.51.6= 6.632W0Q= P1+P2+P3=56.952W0M= P1（ +7.3+2.5）+P2（ +2.5）+P3 =13.7

11、43W012.236.5776.156.632W01.25=400.903W0 塔高12.30m时,图6所示塔顶：P1=13.743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3= 6.632W0塔身：P4= 6.632W0剪力Q= P1+P2+P3+P4=13.743W0+ 36.577W0+6.632W0+6.632W0=63.584W0力矩M= P1（）+P2（）+P3（）+P4=551.573W0 塔高14.80m时塔顶：P1=13.743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3=P4=P5=6.632W0剪力Q= P1+P2+P3+P4+P4=70.216W0力矩M=13.743 W0

12、17.2+36.577 W011.15+6.632W0（6.25+3.75+1.25）=718.823W0 塔高17.30m时塔顶：P1=14.112W0套架：P2=37.559W0塔身：P3=P4=P5=P6=6.632W0剪力Q=P=78.199W0力矩M= 14.112W019.7+37.559W013.65+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=923.327W0 塔高19.80m时塔顶：P1=14.354W0套架：P2=38.202W0塔身：P3=6.78W0P4=P5=P6=P7=6.632W0剪力Q=P=85.894W0力矩M=14.354W022.2+38.

13、202W016.15+6.78W011.25+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=1144.536W0 塔高22.30m时塔顶：P1=14.918W0套架：P2=39.705W0塔身：P3=6.888W0P4=6.78W0P5=P6=P7=P8=6.632W0剪力Q=P=94.816W0力矩M=14.918W024.7+39.705W018.65+6.888W013.75+6.78W011.25+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=1375.188W0 塔高24.80m时塔顶：P1=14.918W0套架：P2=39.705W0塔身：P3=7.168W

14、0P4=6.888W0P5=6.78W0P6=P7=P8=P9=6.632W0剪力Q=P=101.987W0力矩M=14.918W027.2+39.705W021.15+7.618W016.25+6.888W013.75+6.784W013.75+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=1744.935 W0 塔高27.30m时塔顶：P1=15.322W0套架：P2=40.778W0塔身：P3=7.168W0P4=7.168W0P5=7.168W0P6=7.168W0P7=P8=P9=P10=6.632W0剪力Q=P=110.32W0力矩M=15.322W029.70+40.

15、778W023.65+7.168W018.75+7.168W016.25+6.888W013.75+6.78W011.25+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=2055.414W0 塔高29.80m时塔顶：P1=15.725W0套架：P2=40.778W0塔身：P3=7.38W0P4=7.168W0P5=7.168W0P6=7.168W0P7=7.168W0P8=P9=P10=P11=6.632W0剪力Q=P=63.584W0力矩M=15.322W029.70+40.778W023.65+7.168W018.75+7.168W016.25+6.888W013.75+6.7

16、8W011.25+6.632W0（8.75+6.25+3.75+1.25）=2365.466W0 塔高32.30m时塔顶：P1=13.743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3= 6.632W0塔身：P4= 6.632W0剪力Q= P1+P2+P3+P4=13.743W0+36.577W0+6.632W0+6.632W0=63.584W0力矩M= P1（）+P2（）+P3（）+P4 塔高34.80m时剪力Q=P=134.831W0力矩M=3072.267W0 塔高37.30m时剪力Q=P=134.831W0力矩M=3072.267W0 塔高39.80m时剪力Q=P=143.464W0力矩

17、M=3472.817W0 塔高升至69.80m时，塔高33m处第一道附着架的承受最大横向荷载，见图7荷载图。附着架处最大剪力Q附墙处=P=P1+P2+P14=142.24W0附着架处最大力矩M=P1（73.2-33）+ P2（66.15-33）+ P3（61.75-33）+ P4（58.75-33）+ P5（56.25-33）+ P6（53.75-33） + P7（51.25-33）+ P8（48.75-33）+ P9（46.25-33）+ P10（43.75-33）+ P11（41.25-33）+ P12（38.75-33）+ P13（36.55-33）+ P14（33.75-33）=3609.046 W0以上计算列于表64、塔机力矩计算（1） 顶升平衡时荷载塔机顶升时（50m臂长）小车停在13m处，起吊小车挂上一节标准节，爬升架与下支座连接好，脱开下支座与塔身的连接螺栓，此时开动液压泵顶升横梁，横梁与爬升架一起被顶升，到一定高度后，挡入一个标准节进行安装。安装完成后，固定好标准节放松油泵，完成一个标准节的顶升。顶升时整个塔机以横梁为支点处于平衡状态。即塔机前臂和后臂对支点力矩相等。横梁与横梁间距为2030，见图8。支点距塔身中心线为1.015m。（2） 平平衡力矩计算当放松油泵荷载由支点向塔身中心转移，荷载对塔中心形成不平