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文档简介

1、塔吊安全验算书一、塔吊基础验算一、参数信息塔吊型号:QTZ80塔机自重标准值:FK1=627.00KN起重荷载标准值:Fqk=60.00kN水平力:Fh=73.9kN;塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m柱作用于基础承台的竖向荷载:Nk=188.13kN塔吊计算高度:H=115m塔身宽度:B=1.60m承台混凝土等级:C35矩形承台边长:5.0m承台厚度:Hc=1.400m承台钢筋级别:HPB235桩混凝土等级:C35保护层厚度:50mm桩直径 d=1.000m桩钢筋级别:HRB400桩入土深度:13.00m二、荷载计算1 )塔机自重标准值Fk1=627kN2)起重荷载标准值Fqk=60

2、kN3)塔机作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2X (Fk1+Fqk)=824.40kN柱作用于桩基承台顶面的竖向力 N=1.2X Nk=225.76kN4 )基础以及覆土自重G=1.2X (5.02+3.2 X 1.97) x 25X 1.4=1316.11kN5)最大压力:N=F+ N+G=824.40+225.76+1316.11=2366.27kN6)塔吊的倾覆力矩 M=1.4X800=1120.00kN.m三、承台计算1、塔吊基础承载力计算依据建筑地基基础设计规范(GB50007-201。第5.2条承载 力计算。当不考虑附着时的基础设计值计算公式:Pmax=十一,Pmin =当考虑附

3、着时的基础设计值计算公式P=当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式:Pmax=F塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重,压重和最大 起重荷载,F=824.40kNN柱作用于基础的竖向力,N=218.52KNG基础自重与基础上面的土的自重,G=1316.11kNBc基础底面的宽度,取 Bc=5.00m;W基础底面的抵抗矩,W=bh2/6=53/6=20.83m3;Mi塔吊倾覆力矩,包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩, M=1.4X800=1120.00kN.m;M 柱作用于基础的弯矩, M=1.4*N*ei=1.4*218.52*0.3=91.78kN.m ;A基础底面积,A 基础底面积 =5.

4、02+3.2X 1.97=31.34m2a合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m),按下式计 算:a=Bc/2 a=5.00/2-1120.00/(824.40+1316.11)=1.98mo经过计算得到:无附着的最大压力设计值Pmax=(824.4+218.52+1316.11)/31.34+1120/20.83=122.04kPa无附着的最小压力设计值Pmin=(824.4+218.52+1316.11)/31.34-1120/20.83=14.50kPa有附着的压力设计值 P-(824.4+218.52+1316.11)/31.34=68.27kPa偏心距较大时压力设计值Pkmax=2

5、 X (824.4+218.52+1316.11)/(3X5.00 x 1.98)=68.27kPa2 .地基基础承载力验算地基基础承载力特征值计算依据建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 第 5.2.3.条。计算公式如下:fa=fak+4 b(b-3)+ T dr n(d-0.5)fa修正后的地基承载力特征值(kN/m2);fak地基承载力特征值,取fak =180.00kN/m2;n b基础宽度地基承载力修正系数,取 n b=0.30;刀d基础埋深地基承载力修正系数,取 n d=i.50;r基础底面以下土的重度,取 r=19.00 kN/m3;rm基础底面以上土的重度,取 rm=

6、18.50 kN/m3;b基础底面范度,取b=5.00m;D基础埋深度,取D=1.40m。解得地基承载力设计值fa1=180+0.3X 19(5.00-3)+1.5X 18.5 x(1.4-0.5)-206.115kPa实际计算取的地基承载力设计值为:fa=247.34kPa“地基承载力设计值大于最大压力设计值122.04kPa,满足要求1”“地基承载力设计值大于偏心距较大时压力设计值68.2kPa ,满足要求! ”3 .抗倾覆稳定性验算e=-式中:e一偏心距,即桩反力的合力至承台中心的距离;M一作用在基础上的弯矩;F一塔机作用在基础上的垂直荷载;N一柱作用在基础上的垂直荷载;Fh一作用在基础

7、上的水平荷载;G一钢筋混凝土基础的重力;h一基础的高度;b一基础底面的短边长度;e=_=_=1.25m偏心距e不大于一,满足要求;4 .受冲切承载力验算依据建筑地基基础设计规范 GB 50007-2011第8.2.7条。验算公式如下:Ftw 0.7 B hpf 2amh0B hp受冲切承载力截面高度影响系数,当 h不大于800mm 时,B hp取1.0,当h大于等于2000mm时,B hp取0.9,其间按线性 内插法取用;取B hp=0.95;ft 混凝土轴心抗拉强度设计值,取 ft =1.57kPa;am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:am= (at+ab) /2 am=1.6+(1.6+

8、2x 1.4)/2=3.00m ;h0承台的有效高度,取 h0=1.4-0.05=1.35m;Pj 最大压力设计值,取 Pj =122.04kPqFi实际冲切承载力:F产 Pj AiFi=122.04X (5.00-4.4) 2/4+1.97 X 3.2=780.32kN 。允许冲切力:0.7 X 0.95 X 1570.00 X 3.00 x 1.35=4228.40kN“实际冲切力小于允许冲切力设计值,所以能满足要求!”5.承台配筋计算(1)抗弯计算依据建筑地基基础设计规范 GB50007-2011第8.2.7条。计 算公式如下:t ' ' '上' '

9、; - j-y.斗您-手+%一)/12、A J -JMi 任意截面I - I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设 计值;a1任意截面I - I至基底边缘最大反力处的距离;当墙体材 料为混凝土时,取a1=b即取a产(5.00-1.6 ) /2=1.70m;Pmax-相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值,取113.53kN/m2;P相应于荷载效应基本组合时在任意截面I - I处基础底面 地基反力设计值;a=1.6mP=122.04X (3 X 1.6-1.70 ) /3 (3X 1.6) =78.82kPaG考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重,取 1316.11kN/m2;

10、1基础宽度,取1=5.00m;a塔身宽度,取a=1.6m;a 截面I - I在基底的投影长度,取a' =1.6m。经过计算得 M1 = 1.702 X (2X5.00+1.6) X ( 122.04+78.82-2X1316.11/5.002)+(122.04-78.82) X 5.00/12=285.00kN.m(2)配筋面积计算依据建筑地基基础设计规范GB50007-2011第8.7.2条。公式 如下:4 二/出力"】- J- 2%九二1一夕2% a加Ea1当混凝土强 度不超过C50时,物取为1.0,当混凝土强度 等级为C80时,取为0.94,期间按线性内插法确定,取 4

11、=1.00;fc混凝土抗压强度设计值,查表得 fc=16.7kPafy钢筋抗拉强度fy360N/mm2ho承台的计算局度,ho=1.35m。as=285X 106/ (1.00 x 16.7 x 5000.00 x (1350.00) 2) =2.21X10-3;S =1-(1-2X2.21 X 10-3) 0.5=2.21X10-3;rs=1-2.21/2X10-3=1.00 ;As=285X 106 (1.00 X 1350.00 X360) =690.84mrn由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:5.00X 1000X1.4 X1000X 0。15%=10500.00mm本工

12、程设计图纵横向配筋为25205 (As=23563.2mn2),满 足条件;四、桩身最大弯矩计算计算简图:1、按照m法计算桩身最大弯矩:计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-2008的第5.4.5条, 并参与桩基础的设计方法与施工技术。(1)计算桩的水平变形系数a (1/m):卜懵I其中 m地基土水平抗力系数;bo桩的计算宽度,bo=1.80mE抗弯弹性模量,E=0.67Ec=21105.00N/mm2I截面惯性矩,I =0.05m4;经计算得到桩的水平变形系数:a=0.431/m(2)计算Dv:U Dv=98.12/(0.43X 1120)=0.203(3)由查表得:(4)计算 M max

13、-M max=M oKm经计算得到桩的最大弯矩值:Mmax=1120x 1.01=1131.2kN.m。由Dv查表得:最大弯矩深度z=0.25/0.43=0.59m 。五、桩配筋计算依据混凝土结构设计规范(GB50010-2010第7.3.8条。沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件, 其截面受压承载力计算:(1)偏心受压构件,其偏心矩增大系数按下式计算:1400刍式中 1o桩的计算长度,取1=13.00m;h截面高度,取 h=1.00m;h0截面有效高度,取ho=0.95m;S 1偏心受压构件的截面曲率修正系数:解得:S 1 = 1.00A 构件的截面面积,取 A=0.79m

14、2;七2构件长细比对截面曲率的影响系数,当1o/h<15时,取1.0 ,否则按下式:荔=1.150.01-5-解得:S 1=1.00经计算偏心增大系数(2)偏心受压构件应符合下列规定:式中As-全部纵向钢筋的截面面积;,2. m. si n jt£z smr圆形截面的半径,取r=0.50m;rs纵向钢筋重心所在圆周的半径,取rs=0.45m;eo轴向压力对截面重心的偏心矩:eo =Mmax/F=1131.2/2366.27=0.48m;ea附加偏心矩,应取20mm和偏心放学截面最大尺寸的1/30 两者中的较大者,ea =33.33mm;a对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2i

15、r的比值,取a=0.51;at纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值,当 a>0.625 时,取 at=0:at=1.25-2a由一式,经计算解得:As=-2348.52mm2由二式,经计算解得:As=3335.29 mm2由上两式计算结果:桩的配筋面积As=3335.29 mm2。本工程设计图纵向配筋为12122000加密箍筋8100加 劲箍筋8200f足条件;六、桩竖向承载力验算依据塔式起重机混凝土基础工程技术规程(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条轴心竖向力作用下,Qk=2366.27kN桩基竖向承载力必须满足以下两式:Q小1念即4 12&

16、单桩竖向承载力特征值按下式计算:其中Ra-一单桩竖向承载力特征值;qsik第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值;qpa一桩端端阻力特征值,按下表取值;u桩身的周长,u=3.14m;Ap桩端面积,取 Ap=0.79m2;1i第i层土层的厚度,取值如下表;厚度及侧阻力标准值表如下:序号土层厚度(m)侧阻力特征值(kPa)端阻力特征值(kpa)土名称13.1580粉质粘土23.9150圆砾31.7180全风化砂41.8160强风化砂559000中风化砂由于桩的入土深度为13m,所以桩端是在第5层土层。最大压力验算:Ra=3.14X (3.15 X 80+3.9 乂 150+1.7 乂 180+1.

17、8 乂 160+2.45 乂 0)+9000 X 0.79=11564.21kN由于:R=11564.21> QK=2366.27,所以满足要求!六、桩抗拔承载力验算桩抗拔承载力验算依据(建筑桩基础技术规范)JGJ94-2008第5.4.5 条。桩抗拔承载力应满足下列要求:总极限抗拔侧阻力兀二£尤国仙,极限抗拔承载力71丁1工二彳几十G/式中Ugk在桩抗拔极限承载力标准值;4抗拔系数0解得:Tsu=3.14*(80*0.7*3.15+150*0.6*1.7+160*0.6*1.8)=2775.13KNTa=2775.13/2+0.79*13*25=1644.32kN三 73.9

18、KN,满足要求;二、塔吊附着计算计算依据:塔式起重混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009一、参数信息塔吊高度:115.00(m)附着塔吊最大倾覆力矩:800.00(kN.m)附着塔吊边长:1.60(m)附着框宽度:2.14(m)回转扭矩:276.90 (kN/m)风荷载设计值:0.74 (kN/m)附着杆选用钢管:216.00X 10.00附着节点数:6各层附着高度分别:21.0, 0.36, 0.51 , 0.66, 0.81 , 0.96.0(m)附着点1到塔吊的竖向距离:3.04(m)附着点1到塔吊的横向距离:2.13(m)附着点1到附着2的距离:5.86(m)二、支座力计算塔

19、机按照说明书与建筑附着时,最上面一道附着装置的负荷最大, 因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:风荷载取值q=0.74kN.m计算结果:Nw=97.349kN三、附着杆内力计算 计算简图:计算单元的平衡方程为:E居07 cosof| -+ 'T、cos - 7 cos ct3 = NV uos 8E”7 sin Ct + 7 sm +冗即% * sm & 工沙。+ e / 2) cos- (zr1 + c/ 2) sin/+ T2出 +3 2)C6s q- + 1 / 2)Ein /+

20、 7J-(bt +c/2) cos%*(%-/-42) sin %其中:ci *七电回/ *J% 初期的,Si + G /=sr£宫囹%-e)四、第一种工况的计算塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回 转惯性力产生的扭矩和风荷载扭短。将上面的方程组求解,其中0从0-360循环,分别取正负两种情况,分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力:杆1的最大轴向压力为:242.05kN杆2的最大轴向压力为:176.30 kN杆3的最大轴向压力为:150.98 kN杆1的最大轴向拉力为:242.05 kN标 2 的最大轴向拉力为:176.3 kN杆 3 的最大轴向拉力为:150.98

21、kN五、第二种工况的计算塔机的非工作状态,风向顺着起重臂,不考虑扭矩的影响。将上面的方程组求解,其中 0 =45, 135, 225, 315, Mw=0, 分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。杆1 的最大轴向压力为:84.05kN杆2 的最大轴向压力为:29.36 kN杆3 的最大轴向压力为:96.91 kN杆1 的最大轴向压力为:84.05kN杆2 的最大轴向压力为:29.36 kN杆3 的最大轴向压力为:96.91 kN六、附着杆强度验算1、杆件轴心受拉强度验算验算公式:b =N/An<f其中N为杆件的最大轴向拉力,取 N=242.05kN;。一一为杆件的受拉应力;An为杆件的截面

22、面积, A =6471.68mm2;经计算,杆件的最大受拉应力 b =242.05 X 1000/6471.68=37.40N/mm2。最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求!2、杆件轴心受压强度验算验算公式:b =N/ / An<f其中b 为杆件的受压应力;N为杆件的轴向压力,杆1:取N=242.05kN;4f 2:取N=176.30kN;杆 3:取N=150.98kN;An为杆件的截面面积,An =6471.68mm2;一一一为杆件的受压稳定系数,是根据 入,查表计算得,杆1:取炉=0.856,4f 2:取炉=0.745,4f 3:取炉=0.869;入 杆件长细比

23、,杆1:取入=50.906,杆2:取入=71.884 ,杆3:取入=47.049经计算,杆件的最大受压应力b =43.69N/mm2。最大压应力不大于拉杆的允许压应力 215N/mm2,满足要求!七、焊缝强度计算附着杆如果采用焊接方式加长,对接焊缝强度公式如下:其中N为附着杆的最大拉力或压力,N=242.050kN;1w为附着杆的周长,取678.59mm;T为焊缝厚度,t=10.00mm;ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度,取 185N/mm2; 经过焊缝强度(T =242050.00/ (678.59X 10.00) =35.67N/mm2。 对接焊缝的抗压或抗压强度计算满足要求! 八、塔

24、吊附着对结构构件的验算本方案以最不利组合的原则,选取了 3#楼标准层塔吊附墙位置, 为轴(3-9) Y由(3-14)与轴(3-M)相交区段的边梁上,如下图所 示:由图可知被附着的梁局500mm、宽度200m、长度2400mm,混 凝土等级为C25,配筋形式为上层纵向钢筋各配 216,下层纵向钢 筋各配516 3/2 ,箍筋为 8100/200(2);(1)构件最大挠度 1o/250-2400/250=9.60mm弹性模量 E=2.8*104N/mm(2)轴心最大挠度:Ymax=5p3/(384EI)=5*242.05*103*24003/(384*2.8*10 4*3.33*10 8)=4.6

25、7mm<9.60mm其中 I y=hb3/12=500*2003/12=3.338(mm3)满足要求;三、塔吊稳定性验算(一)塔吊最大起重状态下的稳定性验算一、塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时,计算简图:七一ihg j Q塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算展一加一寸一跖尸需祟小L”K1塔吊有荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取 1.15;G起重机自重力(包括配重,压重),G=627.00(kN);c起重机重心至旋转中心的距离,c=0.50(m);ho起重机重心至支承平面距离,ho=6.00 (m);b起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m);Q最大工作荷载,Q=60

26、.00 (kN);g重力加速度(m/s2),取g=9.81;v起升速度,v=0.50(m/s);t制动时间,t=3.00 (S);a起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=11.00 (m);Wi作用在起重机上的风力,Wi = 15.85(kN);W2作用在荷载上的风力,W2=1.43 (kN);Pi自W1作用线至倾覆点的垂直距离,Pi=73.00 (m);P2自W2作用线至倾覆点的垂直哼,P2=2.50 (m);h吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=115.00 (m);n起重机的旋转速度 ,n=0.60(r/min);H吊杆端部到重物最低位置时的重心距离,H=112.50 (m);a起重机

27、的倾斜角(轨道或道路的坡度),a=0.00 (度)。 经过计算处到:Ki = 1/60.00 X (11.00-2.50) X 627.00 乂 0.50-6.00 乂 sin0.00+2.50-60.00 乂 0.50 乂 (11.00-2.50)/(9.81 乂 3.00)-15.85 X 73.00-1.43 乂 2.50-( 60.00 乂 0.60 2 X 11.00 X115.00) / (900-112.50 X0.60 2) =1.33“塔吊最大负载6T时,稳定性安全系数满足要求! ”(二)塔吊最远起重状态下时稳定性验算塔吊有荷载时,计算简图:塔由有荷载时,稳定安全系 数可按下

28、式验算:凤。一%汕值+小)一空匚之On ah2 >1,15一吗号月-13 3 900 - HnK1塔吊有荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取 1.15;G起重机自重力(包括配重,压重),G=627.00(kN);c起重机重心至旋转中心的距离,c=0.50(m);ho起重机重心至支承平面距离,ho=6.00 (m);b起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m);Q最大工作荷载,Q=10.00 (kN);g重力加速度(m/s2),取g=9.81;v起升速度,v=0.50(m/s);t制动时间,t=3.00 (S);a起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=56.00 (m);Wi作用在起重机上的风力,Wi = 15

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