辅助塔吊高空塔吊的钢结构基础设计实例

摘要：本文主要结合工程实际，对该项目辅助塔吊高空塔吊的钢结构基础设计进行了分析，以供同仁参考。

关键词：辅助塔吊； 钢结构；基础；设计；荷载

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

1、概述

广州市天河区珠江新城商业、办公楼1幢B2-10地块（财富中心）项目位于珠江新城CBD中轴线上。本项目为办公建筑，地上结构为加强层框架核心筒+巨型斜撑框架结构体系；建筑两侧做巨型钢管混凝土柱支撑。根据施工需要，后期在屋面设置一台QTP4522D动臂塔式起重机，用于辅助原内爬塔吊的拆除和后续屋面工程主要材料的吊运工作。

QTP4522D的性能参数如下：

塔身高为9m，塔身标准节为1.6m×1.6m×3m，吊机自重为42.31t，最大吊重为8t，最大倾覆力矩为150t.m，安装高度为220m，塔吊自重(包括压重):F1=423.1kN,塔吊最大起重荷载:F2=80kN,作用于塔基承台的竖向力：F=1.2×（F1+F2）=603.72kN,塔吊的倾覆力矩 M=1.4×1500=2100kN.m。

为确保辅助塔吊的安装安全，对塔吊在工作过程中的不同工况和钢结构进行模拟仿真分析。

2、工况分析

2.1 水平荷载

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取值，广州地区基本风压取0.3kN/m2(n=10年)。计算时塔吊顶部风荷载取值，将其等效为线荷载直接作用在迎风面的竖杆上。

风荷载：

水平风荷载作用下，塔吊基底剪力为Fv=1.4x2.3x9/2=14.49 kN

2.2 塔吊工作工况

塔吊在工作过程中，由于吊臂的角度不同，支腿受力情况是不断变化。分别对吊臂在0o、45o、90o、135o、180o、225o、270o、315o方向上进行受力分析（工况示意详见图1）

图1 塔吊8个工作工况示意图

2.3 塔吊平台梁设计

QTP4522D动臂塔式起重机基础作用在楼顶结构，为了使吊机工作过程中对混凝土结构不造成破坏影响，需要设计转换平台，吊机基础用螺栓固定在平台上，平台钢梁铺设在混凝土梁柱上，混凝土梁柱承担平台传递下来的荷载。

选取上述8种最不利工况进行平台钢梁设计。拟选取H型钢截面为H500X700X20X30，材质为Q345。拟采用有限元MIDAS7.8进行平台设计，从计算结果可以看出，在上述8种工况下，平台钢梁的最大竖向位移为-2.38mm小于L/500=3440/500=6.8mm，可见位移满足要求。最大应力-82.59Mpa

3原结构混凝土梁验算

塔吊工程过程中通过平台梁将荷载传递给混凝土结构，因此需要对混凝土结构进行承载力验算，选择最不利工况5下平台梁的支座

反力进行混凝土结构的验算。

从计算结果中可以看出，2-D轴线上梁的弯矩最大，支座处弯矩2124.49kN.m，跨中弯矩为1050kN.m。此梁截面为b×h＝900 mm×700 mm，混凝土等级为C35。 2-D梁支座实际配筋为1432，跨中实际配筋为1932。

根据弯矩公式推出梁支座处承载能力纵向受拉钢筋 As＝α1 * fc * b * x / fy＝1*16.72*900*262/360＝10944mm，梁跨中处As＝α1 * fc * b * x / fy＝1*16.72*900*114/360＝4757mm

根据对比，实际配筋能够满足承载能力要求，结构安全性能够得到保证。

4、计算结果及分析

需要指出的是，限于篇幅的问题，本人仅对塔吊的不同工况和原结构梁的验算，而在实际过程中亦应对塔吊脚与H型钢梁连接处的应力验算、螺栓抗拔和抗剪验算，钢梁与混凝土梁连接处的垫板验算，钢梁与混凝土梁连接处的螺栓抗拔和抗剪验算，以确保塔吊的安全使用。

通过以上的计算结果和对比实际使用效果，辅助塔吊基础在塔楼屋面顶的钢结构基础和原结构梁等主体结构均未发现有裂缝或其他表面缺陷，梁上挠度变形实测值均小于2mm和1/400，均满足原设计要求。