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1、塔式起重机相关知识及混凝土基础设计,真心缔造美好家园,Contents,目 录,1、塔吊基础知识,3、塔吊的基础形式,1、分类 按架设方式分为快装式和非快装式，非快装式塔吊是依靠辅助起重设备在现场分部件组装的塔吊。按变幅方式分为小车变幅式塔吊和动臂变幅式塔吊。按臂架支承型式小车变幅塔机又可分为平头式塔吊和非平头式塔吊按回转方式分为上回转塔吊和下回转塔吊。按可否移动分为固定式塔吊和移动式塔吊。按固定方式的不同，固定式塔吊又可分为压重固定式和无压重固定式。按安装方式分为自升式、整体快速拆装式和拼装式三种。（为了扩大塔吊的应用范围，满足各种工程施工的要求，自升式塔吊一般设计成一机四用的形式，即轨道行
2、走自升式塔吊、固定自升式塔吊、附着自升式塔吊和爬升式式塔吊。）,1.塔吊基础知识,2、标识说明：1）以QTZ125为例QTZ-上回转自升式塔吊125-最大起重力矩，tm 2）以JL7030为例JL-塔吊生产厂家（此处代表江麓机电科技有限公司）70-起重臂安装长度，单位为m 30-起重臂端部起重量，单位为kN 3）以TC5613为例：T-塔的英语第一个字母（Tower）C-起重机英语第一个字母（Crane）56-最大臂长56m 13-臂端起重量13KN（1.3吨）,1.塔吊基础知识,3、与施工现场有关的主要国家标准和技术规范建筑施工安全检查标准，JGJ59-2011。建筑机械使用安全技术规程，J
3、GJ33-2001，2001年11月1日实施。塔式起重机安全规程，GB5144-2006，2007年10月1日实施。建设部166号令建筑起重机械安全监督管理规定，2008年6月1日起实施。施工现场机械设备检查技术规程，JGJ160-2008，2008年12月1日实施。塔式起重机，GB/T5031-2008，2009年2月1日实施。塔式起重机混凝土基础工程技术规程，JGJ/T187-2009,2010年7月1日实施。建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程，JGJ196-2010，2010 年7月1日实施。建筑起重机械安全评估技术规程，JGJ/T189-2009，2010年8月1日实施。,
4、1.塔吊基础知识,4、塔式起重机的主要技术参数说明,1.塔吊基础知识,安全距离：塔吊运动部分与周围障碍物之间的最小允许距离。工作状态：塔吊处于司机控制之下进行作业的状态（吊载运转、空 载运转或间歇停机）。非工作状态：已安装架设完毕的塔吊，不吊载，所有机构停止运动，切 断动力电源，并采取防风保护措施的状态。起重量：起重量被起升重物的质量，单位为t。额定起重量：允许吊起的重物连同吊具质量的总和。最大起重量：正常工作条件下，允许吊起的最大额定起重量。幅 度：塔吊置于水平场地时，空载吊具垂直中心线至回转中心线之间 的水平距离，单位为m。最大幅度：塔吊工作时，臂架倾角最小或小车在臂架最外极限位 置时的幅
5、度。最小幅度：臂架倾角最大或小车在臂架最内极限位置的幅度。,1.塔吊基础知识,起重力矩：幅度和相应起吊物品重力的乘积称为起重力矩，单位为kNm。最大起重力矩：指最大额定起重量重力与其在设计确定的各种组合臂长中 所能达到的最大工作幅度的乘积。起升高度：塔吊运行或固定独立状态时，空载、塔身处于最大高度、吊钩 处于最小幅度处，吊钩支承面对塔吊基准面的允许最大垂直距 离，单位为 m。起升速度：稳定运动状态下，额定载荷的垂直位移速度，单位为m/min。小车运行速度：稳定运动状态下，小车运行的速度变幅速度：稳定运动状态下，额定载荷在变幅平面内水平位移的平均速度。回转速度：稳定运动状态下，塔吊转动部分的回转
6、速度。(以上小车运行速度、变幅速度、回转速度的定义的条件为在水 平场地上离地10m高度处，风速小于3m/s时测定.),1.塔吊基础知识,塔吊安全装置一般包括：1、起重力距限位 2、起重量限位 3、变幅限位 4、超高限位 5、回转限位 6、小车断绳保险装置、断轴保险装置、吊钩保险装置、卷筒保险装置 7、风速仪、障碍灯、红旗,5、塔式起重机的安全装置,1.塔吊基础知识,起重力距限位：当起重力距大于相应工况下的额定载荷并小于额定值的110%时，应切断上升和幅度增大方向的电源，但机构可作下降和减小幅度方向的运动。,变幅限位:要求小车变幅的塔吊,小车距离前端1000mm。变幅双向均应设置断绳保护装置和断
7、轴保护装置，且动作灵敏有效.,1.塔吊基础知识,超高限位:吊钩装置顶部距离起重臂下端最小距离800mm。,回转限位：对回转部分不设集电环的,应设置回转限位,左右回转应控制在1.5圈,障碍灯、红旗：塔顶高度大于30m且高于周围建筑物的塔机，应在塔顶和臂架端部安装红色障碍指示灯和红色旗帜。,1.塔吊基础知识,风速仪：对臂架根部绞点处高度超过50m的塔机，应在顶部设置风速仪。,小车断绳保险装置、断轴保险装置、吊钩保险装置、卷筒保险装置应起作用，不得变形。吊钩和吊环上不得补焊、打孔，吊钩表面应光滑，吊钩磨损深度达1/10应报废（用游标卡尺鉴定）。,1.塔吊基础知识,6、塔式起重机的平面定位,选择塔吊的
8、平面定位时，需注意以下几个问题：1、满足塔吊覆盖面的要求 2、满足塔吊操作过程中，周边环境条件对其的要求 3、满足塔吊基础设置的要求 4、满足塔吊附着的位置和尺寸要求 5、满足结构施工设备及设施的空间位置要求 6、满足塔吊拆除的要求 7、群塔施工要求,1.塔吊基础知识,1）满足塔吊覆盖面的要求 塔吊的覆盖面是指以塔吊的工作幅度为半径的圆形覆盖面积。塔吊定位应能保证建 筑工程的全部作业面处于塔吊的覆盖范围之内。2）满足塔吊操作过程中，周边环境条件对其的要求 塔吊作业半径内应尽量避开架空高压线和已有建筑物、构筑物，防止吊臂、吊绳、吊钩可能对其发生的碰撞，实在无法避开时，可考虑搭设防护棚的方法。有架
9、空输电线的场所，塔吊的任何部位与输电线的安全距离应符合下表的规定,3）满足塔吊基础设置的要求 设置在基坑外的塔吊基础，应尽量避开室外总体管线密集区域；设置于基坑基础结构内的塔吊基础，应避免与地下室墙、柱、梁、后浇带体系相碰。并设置于防水处理较方便的位置。,1.塔吊基础知识,4）满足塔吊附着的位置和尺寸要求 建筑物的附着点可选为框架柱、结构主梁及剪力墙、丁字墙、L形墙等位置，并尽可能对称布置以利附着及结构的合理受力。经验数据为：塔身中点至两个附着支座连线的垂直距离为58m，附着杆与附着支座连线的夹角为4570。5）满足结构施工设备及设施的空间位置要求 在塔吊定位时注意避免塔身尤其是塔吊顶部爬升架
10、平台不可与外墙脚手架相交错（特别注意要避开外挑造型）；塔吊平面定位还应考虑施工电梯位置的要求（可考虑塔吊与施工电梯分立建筑物两侧；必须设于同一侧时应尽量错开设置）。6）满足塔吊拆除的要求 塔吊在安、拆过程中，塔吊前臂必须与爬升架标准节引进装置口的朝向一致。若塔吊前臂方向存在新建建筑物的主体或其它障碍物，将导致塔身无法拆除。塔吊布置应尽量使塔吊能拆至地面。,1.塔吊基础知识,7）群塔施工要求 群塔施工塔吊相互位置应保证处于低位的塔机的起重臂端部与另外一台塔机的塔身之间至少有2米的距离。处于高位的塔机的最低位置部件（吊钩升至最高点或平衡臂的最低部位）与同一垂线位置处的低位塔机相关部位顶端的垂直距离
11、不应小于2米。,1.塔吊基础知识,一、选择塔吊的型号时，应注意以下几个条件的约束：1、塔吊选型首选取决于工程规模 2、塔吊应满足吊次的需求 3、塔吊覆盖面的要求 4、最大起重能力的要求 二、关于塔吊选型的几点建议1、建筑物施工高度在70m以下的住宅工程，可选择QTZ63B、QTZ80等小型号的塔吊；对于建筑物高度在70m以上的住宅建筑，应首先选择F0/23B系列或以上的塔吊，此塔吊锚固次数少，速度快，在工程施工或抢工期间可发挥重要作用。公司目前施工所选择的塔吊，以F0/23B、H25/15、QTZ125等型号为主。2、对于有钢结构施工的工程，同时应该考虑钢构件的最大重量，一般应首先考虑H3/3
12、6B、ST7030等型号的塔吊。3、对于建筑物高度超过200m的工程，建议选择爬升式塔吊，可随着建筑物结构的施工速度逐步爬升。缺点是费用较高，爬升作业比较频繁。4、建筑施工面积较大，塔吊布置多的工程，为确保群塔施工安全作业，可适当考虑增加平头式塔吊的数量，如R55/15、R6020、R7013等。,2.塔吊的选型,塔吊基础分为轨道式、压重式、固定式、组合式、桩基承台式等，目前公司大多采用固定式混凝土基础。1、根据说明书的规定选择塔吊基础 例如F0/23B塔机（C塔吊安装标准节数，H塔吊钩底标高，PS地基承载力，实际数值应大于表中数值，M81N等为基础的规格2、不满足现场地基承载力要求时，可选择
13、以下几种情况：（1）降低塔吊的自由高度，直至满足要求，必要时可加设附着。（2）通过等量代换采用加大塔吊基础的方式。（如塔吊说明书中要求塔吊地基承载 力为180kpa，现场实际勘测的数据为140 kpa，选用矩形6.45*6.45m基础则 6.45*6.45*180/140=7.5m，实际应制作的基础尺寸为7.5m*7.5m，基础厚度不变。）（3）采用换土的方法达到要求。换土一般用极配砂石，厚度一般在0.8-1.5m之间。（4）加设桩基础（依据设计计算确定）,3.塔吊基础形式,3、塔吊基础的计算 依据塔式起重机混凝土基础工程技术规程（JGJ/T187-2009）和混凝土预制拼装塔机基础技术规程（
14、JGJ/T197-2010）进行设计计算。计算时应特别注意偏心距相比原标准略有提高。,偏心距eb/4 式中Mk-作用于矩形基础顶面短边方向的力矩值；Fvk-作用于矩形基础顶面短边方向的水平荷载值；h-基础的高度；Fk-塔吊作用于基础顶面的竖向荷载标准值；Gk-基础及其上土的自重。,3.塔吊基础形式,4、一般规定（1）应进行抗倾翻稳定性和地基承载力验算，且矩形基础的长、短边之比不大于2。（2）预埋非标节时不得选用塔吊标准节。（3）塔吊基础混凝土强度不得低于C35。（4）塔吊基础平整度为1。（5）塔机基础选择在坑上时，基础的混凝土边与基坑的外边线必须保持3m以上的距离。（6）应做可靠接地，接地电阻
15、不大于4，重复接地电阻不大于10。（7）基础混凝土施工中，在基础顶面四角应做好沉降及位移观测点，并做好原始记录。混凝土基础的沉降量不得大于50mm，倾斜率不得大于0.001.（8）安装塔吊时基础混凝土应达到80%以上设计强度，塔吊运行使用时基础混凝土强 度应达到100%（以同期混凝土试块为准）。,3.塔吊基础形式,专项技术施工方案的编制 设备安装单位：（1）安装、拆卸工程专项施工方案（2）安装、拆卸工程生产安全事故应急救援预案（3）附着、顶升专项施工方案设备使用单位：（1）基础施工方案（2）建筑起重机械生产安全事故应急救援预案（3）群塔防碰撞安全措施（4）建筑起重机械安全作业方案对于超过一定规
16、模的危险性较大的分部分项工程，应召开专家论证会。（1）采用非常规起重设备、方法，且单件起吊重量在100kN及以上的起重吊装工程。（2）起重量300kN及以上的起重设备安装工程；高度200m及以上内爬起重设备的拆除工程。专项施工方案中企业加盖的公章应为法人章，下级章无效，方案审核人为企业资质中登记的“技术负责人”。,4.塔吊安装前准备工作,塔式起重机的基础选型,塔机的基础型式应根据工程地质、荷载大小与稳定性要求、现场条件、技术经济指标及塔机 制造商提供的塔机使用说明书等条件确定。塔机的混凝土基础形式有板式（矩形、方形等）、十字型、桩基及组合式基础。,5.塔吊基础设计,塔机基础的设计应在独立状态下
17、按工作状态和非工作状态的荷载分别计算。塔机基础工作状态的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、起重荷载、风荷载、并考虑可变荷载的组合系数，其中起重荷载不考虑动力系数；非工作状态下的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、风荷载。塔机工作状态的基本风压应按0.20 kN/m2取用，非工作状态的基本风压应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009附录D.4中给出的50年一遇的风压取用，且不小于0.30kN/m2，可参考（JGJ/T187-2009）附录A计算。,塔机基础设计荷载取值,塔机基础设计荷载取值,塔机基础设计无计算条件时，可采用塔机制造商的“塔机使用说明书”提供的基础荷载，包括工作状态和非工作状态的垂
18、直荷载、水平荷载、倾翻力矩、扭矩以及非工作状态的基本风压，若塔机现场的基本风压大于“塔机使用说明书”提供的基本风压，则应予以换算,5.塔吊基础设计,案例1,不满足JGJ/T 187-2009第4.1.2-3条要求,5.塔吊基础设计,110tm的倾覆力矩比80tm的塔吊小,案例2,5.塔吊基础设计,建议,塔吊混凝土独立基础设计必须满足抗倾覆和地基土容许承载能力要求，特别是抗倾覆要求，这是确保塔吊安全的主要前提。厂方提供塔吊使用说明书中的基础图纸只能作为参考，不能作为现场施工依据，应根据方方使用说明书内提供的倾覆力矩和自重等技术参数、该工程地质报告，以及以往设计经验对塔吊基础进行详细计算与设计。,
19、5.塔吊基础设计,板式或十字形基础,塔机在独立状态时，作用于基础的荷载应包括塔机作用于基础顶的竖向荷载标准值Fk，塔机作用于基础顶的水平荷载标准值Fvk，塔机作用于基础顶的倾翻力矩（包括塔机自重、起重荷载、风荷载等引起的力矩）荷载标准值Mk，塔机作用于基础顶的扭矩荷载标准值Tk，基础及其上土的自重荷载标准值Gk。,5.塔吊基础设计,基础的埋置深度应综合考虑工程地质、塔机的荷载大小以及相邻环境条件等因素确定。基础顶面标高不宜超出现场自然地面。在冻土地区的基础应采取构造措施避免基底及基侧受冻胀土的作用。基础高度应满足塔机预埋件的抗拔要求，且不宜小于1000mm，不宜采用坡形或台阶形顶面的基础。基础
20、的混凝土强度等级不应低于C35，基础下的垫层混凝土强度等级不应低于C10，混凝土垫层厚度不宜小于100mm。基础受力钢筋的直径不宜小于12mm，间距不应大于200mm。板式基础宜在基础表层和底层对称式配置主筋，直径不宜小于12mm，且用间距不大于500mm的竖向构造钢筋连接；十字型基础主筋宜按梁式上下对称配筋，箍筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，侧向构造纵筋的直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm。矩形基础的长边与短边长度之比不宜大于2，十字型基础的节点处应采用加腋构造。,板式或十字形基础,5.塔吊基础设计,基础平面尺寸的确定参考厂房提供的塔机平面尺寸处步确定；根据地基承载能
21、力和变形要求复核塔机平面尺寸。矩形基础地基承载能力的验算,板式或十字形基础设计,轴心荷载作用时,偏心荷载作用时,Pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；,fa修正后的地基承载力特征值；,Pkmax相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；,5.塔吊基础设计,板式或十字形基础设计,5.塔吊基础设计,板式或十字形基础设计,当偏心距,时，,按下式计算,5.塔吊基础设计,板式或十字形基础设计,偏心距e应按下式计算：,偏心距e应满足,5.塔吊基础设计,矩形基础地基变形的验算,板式或十字形基础设计,地基主要受力层的承载力特征值fak 130kN/m2，可不进行地基变形验算。地基主要
22、受力层指塔机板式基础下为1.5b（b为基础截面宽度）；十字型基础下为3b（b为其中任一条形基础的截面宽度），且厚度不小于5m范围内的地基土层；基础下的地基变形计算按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007第5.3.5条规定，但荷载效应应按JGJ/T187-2009的3.0.5条规定确定。基础下的地基变形允许值：最大沉降量为50mm，最大倾斜率为tan=0.001。为基础底面的倾斜角度。,5.塔吊基础设计,矩形基础的配筋,板式或十字形基础设计,基础的配筋应按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010有关规定进行受弯、受剪计算。设计中可不考虑扭矩的作用。计算板式基础强度时，将塔机作用于基础
23、的4根立柱所包围的面积作为塔身柱截面，计算受弯、受剪的最危险截面取柱边缘处。基底净反力采用按下式求得的基底均布荷载设计值P：,P1采用荷载效应基本组合计算的塔机立柱边的基底压力值,5.塔吊基础设计,板式或十字形基础设计,板形基础基底压力,十字形基础基底压力,5.塔吊基础设计,当地基土为软弱土层，采用浅基础已不能满足塔机对地基承载力和变形的要求时，可采用桩基础。基桩可采用预制钢筋混凝土桩、混凝土灌注桩或钢管桩等。桩端持力层宜选择中低压缩性的粘性土、中密或密实的砂土或粉土等承载力较高的土层。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于3d，对于砂土不宜小于2.0d；当存在软弱下卧层时，桩端
24、以下硬持力土层厚度不宜小于5d，并应验算下卧层的承载力。桩基计算包括桩顶作用效应计算、桩基竖向抗压及抗拔承载力计算、桩身承载力计算、桩承台计算等。桩基础设计应符合现行国家行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008的规定。,桩基础,5.塔吊基础设计,桩基构造应符合现行国家行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008的规定。预埋件应按塔机使用说明书布置。桩身和承台的混凝土强度等级不得小于C25。基桩应按计算和构造要求配置钢筋。纵向钢筋不应小于612，应沿桩周边均匀布置，其净距不应小于60mm。箍筋应采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200300mm，桩顶以下5d范围内箍筋间距应加密不应大于
25、100mm。当基桩属抗拔桩或端承桩，应等截面或变截面通长配筋。承台宜设计成不变截面高度的方形板式或十字型梁式，截面高度不宜小于1000mm，且应满足塔机使用说明书的要求。基桩宜按均匀对称式布置，且不宜少于4根，边桩中心至承台边缘的距离应不小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于200mm。,桩基础,5.塔吊基础设计,板式承台基础上、下面均应根据计算或构造要求配筋，直径不小于12mm，间距不大于200mm，上、下层钢筋之间设置架立筋，宜沿对角线配置暗梁。十字型承台应按梁式配筋，宜按对称式配置正、负弯矩筋，箍筋不宜小于8200。基桩嵌入承台的长度对桩径800mm的基桩不宜小于50mm
26、，800mm的基桩不宜小于100mm。基桩主筋应锚入承台基础，锚固长度按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010确定。对预应力混凝土管桩和钢管桩，宜采用植于桩芯混凝土不少于20的主筋锚入承台基础。预应力管桩和钢管桩中的桩芯混凝土长度应按抗拔锚固计算且不小于1000mm，其强度等级宜比承台提高一级。,桩基础,5.塔吊基础设计,桩基的设计计算,桩基础的设计计算,桩顶作用效应计算时，应取沿矩形或方形承台对角线方向的倾翻力矩和水平荷载及竖向荷载进行计算。当采用十字型承台时，倾翻力矩和水平荷载的作用按其中任一条形承台纵向进行计算，竖向荷载由全部基桩承载。,轴心竖向力作用下,偏心竖向力作用下,L矩形承
27、台对角线或十字型承台中任一条形承台两端基桩的轴线距离；,5.塔吊基础设计,桩基的设计计算,桩基础的设计计算,桩基竖向承载力计算应符合,Ra单桩竖向承载力特征值,5.塔吊基础设计,=0.50.8（砂性土，桩入土较浅时取低值；粘性土 和粉土，桩入土较深时取高值）；,桩基的设计计算,桩基础的设计计算,桩的抗拔设计应满足,按荷载效应标准组合计算的基桩拔力,单桩竖向抗拔承载力特征值；,抗拔系数。当无试验资料且桩的入土深度不小于6.0m时，可根据土质和桩的入土深度，取,桩身的有效重力标准值（kN），水下部分按浮重度计。,5.塔吊基础设计,桩基的设计计算,桩基础的设计计算,轴心受压桩桩身承载力应符合,5.塔
28、吊基础设计,桩基的设计计算,桩基础的设计计算,轴心受拔桩桩身承载力应符合,5.塔吊基础设计,承台的设计计算,桩基础的设计计算,桩基承台应进行受弯、受剪承载力计算，将塔机作用于承台的4根立柱所包围的面积作为柱截面，受弯、受剪承载力和配筋应按现行混凝土结构设计规范GB50010的规定进行计算。对于十字型梁式承台和板式承台中的暗梁的弯矩与剪力计算，可视基桩为不动铰支座，按简支梁或连续梁计算，倾翻力矩M按其中任一梁纵向作用，竖向荷载F仍由全部基础承受，宜按对称式配置正、负弯矩筋及箍筋。,5.塔吊基础设计,承台的设计计算,桩基础的设计计算,板式承台弯矩计算示意图,5.塔吊基础设计,桩基础的设计计算,承台的设计计算,十字型梁式承台和板式承台中的暗梁计算简图,5.塔吊基础设计,承台的设计计算,桩基础的设计计算,桩基承台厚度应满足基桩对承台的冲切承载力要求。,角桩冲切系数：,角桩冲跨比：,hp承台受冲切承载力截面高度影响系数。,5.塔吊基础设计,结 束 语,谢 谢,
