塔機(jī)附墻設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、塔機(jī)附墻設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 一、工程概述 本工程位于惠南鎮(zhèn)中心位置，東南面臨南匯中學(xué)體育場(chǎng)，在體育場(chǎng) 的西北角有一信號(hào)塔， 距小區(qū) 5號(hào)樓南外墻皮約 20米左右，東北面臨近復(fù) 旦大學(xué)太平洋金融學(xué)院，南側(cè)臨拱北路，西側(cè)臨觀海路。本項(xiàng)目總用地面積 55103.4平方米，總建筑面積 133288.98平方米 （含保溫建筑面積）。地上總建筑面積 101191.19平方米（含保溫建筑面 積），包含 4棟 15層高層住宅， 5棟 16層高層住宅， 2棟 11層高層住宅 ,1棟 5層多層住宅， 3棟6層的多層住宅， 1棟 2層的商業(yè)配套用房及高層住宅群 房的配套公建，地下總建筑面積 32097.79平米。本工程

2、 8#樓和 9#樓合用安裝一臺(tái)南通惠爾建設(shè)機(jī)械有限公司出廠的QTZ6（ 5510型）塔式起重機(jī)，臂長(zhǎng)為58米，塔吊設(shè)置在9號(hào)樓東側(cè)，（圖1 ）安裝高度超過使用說明書規(guī)定的最大獨(dú)立高度， 需進(jìn)行附墻錨固， 樓層高度為45.6m，塔機(jī)最大安裝高度約為53m，設(shè)置有2道附墻，如圖2 所示。生產(chǎn)廠家在使用說明書中標(biāo)明了建筑物外墻與塔吊中心的距離在 4.0m左右，但由于該工程建筑物表面結(jié)構(gòu)及工程施工工藝等因素的影響， 塔吊安裝后，塔吊中心距離建筑物外墻 8.997m。所采用的附墻桿件的長(zhǎng) 度以及與建筑物間的夾角，與原說明書的規(guī)定有所不同。為了保證塔吊 安全使用， 我們對(duì)附墻桿件及其連接件作了穩(wěn)定性及強(qiáng)度

3、驗(yàn)算。圖 1 22 號(hào)樓 1# 塔吊布置圖圖 2 塔吊附墻示意圖二、編制依據(jù)本方案編制主要依據(jù)為： GB/T 13752-1992塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 、 GB 50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、 GB/T 3811-2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和 永發(fā)QTZ63型塔式起重機(jī)使用說明書。三、設(shè)計(jì)方案1原說明書要求按照產(chǎn)品安裝使用說明書：附著架由四根撐桿和一套環(huán)梁等組成， 它主要是把塔機(jī)固定在建筑物的柱子上，起著依附作用。（見圖 3）圖3原附著架示意圖2.改進(jìn)設(shè)計(jì)方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，塔機(jī)中心到連接點(diǎn)距離為 8.997米。設(shè)計(jì)方案 如圖4所示。圖4塔吊附墻桿設(shè)置圖四、計(jì)算說明1. 計(jì)算附墻架對(duì)塔身的支反力表1

4、塔機(jī)最大荷載表（產(chǎn)品說明書提供）載荷工況傾覆力矩M水平載何P2扭矩Mk工作工況1350 kN m25 kN320 kN m非工作工況1800 kN - m85 kN假設(shè)塔身為一連續(xù)梁結(jié)構(gòu)（見圖5）,以此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的受力分析，可 用力法求出附墻受力。實(shí)際使用中，塔機(jī)最上面的一道附墻受力最大， 因?yàn)樵摰栏綁?jié)點(diǎn)力除由M引起的附墻受力外，還有承受由塔機(jī)懸臂端風(fēng)載及旋轉(zhuǎn)件的離心水平慣性力在懸臂根部引起的水平切力Fw及下部塔身的水平風(fēng)載。L1LL2圖5塔機(jī)附著受力分析簡(jiǎn)圖Mz其中M z傾覆力矩P2水平荷載1）風(fēng)荷載計(jì)算根據(jù)GB/T 13572-92塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和 GB/T 3811-2008起重機(jī)設(shè)

5、計(jì)規(guī)范式中：Fw 作用在塔式起重機(jī)上和物品上的風(fēng)荷載；Cw風(fēng)力系數(shù)；Pw計(jì)算風(fēng)壓；A 垂直風(fēng)向的迎風(fēng)面積；A二A 民，20.1m2L 塔身風(fēng)載計(jì)算高度；L = 36 mq單位長(zhǎng)度風(fēng)荷載。（1）工作狀態(tài)其中： =1.7 1=1.71 0.7772 =3.021根據(jù)充實(shí)率，=0.184查表得出 = 0.7772解出 q = 421 N m（2）非工作狀態(tài)2）支反力求解（1）工作狀態(tài)根據(jù)圖5受力分析簡(jiǎn)圖和表1,并結(jié)合力學(xué)計(jì)算可以得出工作狀態(tài)下：R2工=102.077 kN（2）非工作狀態(tài)根據(jù)圖5受力分析簡(jiǎn)圖和表1,并結(jié)合力學(xué)計(jì)算可以得出非工作狀態(tài)下：R2非工=192.286kN2. 附墻桿內(nèi)力計(jì)算附

6、著以上的塔吊結(jié)構(gòu)是基本暴露在建筑物之上的，而風(fēng)載荷的方向是隨著風(fēng)向在變化的，且塔機(jī)可以在工況和非工況下作360回轉(zhuǎn)，因此塔機(jī)上的不平衡力矩、橫向力、風(fēng)載荷等對(duì)塔身而言是變化的，水平方向的合作用力是可變的，為安全計(jì)算取其最大值計(jì)算。假設(shè)合作用力為R2,方向如下圖所示。選取第二道附墻結(jié)構(gòu)為受力分析對(duì)象，由力法可 求出桿件的最大軸向內(nèi)力。圖7受力分析圖1）工作狀態(tài)工作狀態(tài)時(shí)，塔身承受扭矩和支反力的作用。R = R2工=102.077 kN，：360以上的計(jì)算過程將二從0到360：循環(huán)，解得每個(gè)桿件的最大軸壓力, 最大軸拉力。表2工作狀態(tài)下桿件受力情況桿件桿1桿2桿3最大軸向拉力（kN）90.3205

7、.4239.1最大軸向壓力（kN）168.3-2）非工作狀態(tài)非工作狀態(tài)時(shí)，塔身只承受支反力的作用。R = R2非工=192.286kN，0 360同理可以求出每個(gè)桿件在非工作狀態(tài)下的最大軸向拉力和壓力表3非工作狀態(tài)下桿件受力情況桿件桿1桿2桿3最大軸向拉力（kN）243.6120.7141最大軸向壓力（kN）243.6120.71413.附墻桿結(jié)構(gòu)驗(yàn)算1）附墻桿參數(shù)附墻桿材料選用Q235角鋼組成的格構(gòu)柱。由于長(zhǎng)度太大，將桿件分為2段，段與段之間采用高強(qiáng)螺栓連接，見附墻示意圖。其中主弦桿(L 63x 63X 6m)、腹桿(1 40X 40x 4mjm、主弦桿間距 300X 300mm與建筑物之間

8、用銷軸聯(lián)接。截面圖如圖7所示。圖7附墻桿截面材料安全系數(shù)：n工作=1.48截面尺寸：300mrX 300mm主弦桿型鋼：L 63x 63x單位重量：5.72kg/m單個(gè)角鋼截面面積：7.29cm2腹桿型鋼：L 40x 40x單位重量：2.420kg/m總截面面積：A = 4 x 7.29 = 29.16Cm慣性矩：430其中：lz =27.12cm aZ0 = 15 -1.78 = 13.22cmz 2抗彎模量： W二丄 二-二393.7 cm3ymax a回轉(zhuǎn)半徑：i =扱=13.36 cm桿長(zhǎng)：10399 mm L2 = 9024mm L 8 2 7 9nm2)桿件分析桿1為最長(zhǎng)桿且桿1為

9、受力最大的桿，因此需對(duì)桿1進(jìn)行校核。(1)整體穩(wěn)定性2a.風(fēng)荷載Ab = 2 . 0n由 =0.4、二0.4可得取Cw =2.431Pw = 1100Pa所以 FW =CWFWA = 2.431 1100 1.12 = 2995Nb.附墻桿總重量:桿1:約400kg;C.穩(wěn)定系數(shù)；：查表得：，=0.700桿1所受應(yīng)力為：(2)單肢穩(wěn)定性桿3:單肢所受的力：N01 = N1MxMy77898 N42(a2z) 2(a 2z)式中：N 軸心所受的力；Ni = Fi = 243.6 kN ,a格構(gòu)柱的寬度；a二300 mmz單個(gè)角鋼的回轉(zhuǎn)半徑；z二17.8mm單肢長(zhǎng)度：l01 = 500mm回轉(zhuǎn)半徑

10、：6 =17.8mm單肢截面積：人廠729 mm2由d =血二28 mm查表得穩(wěn)定系數(shù)。二0.966心因此：=-NA =110.6MP 1 非工作屮 0iA0i結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性符合安全要求。(3) 調(diào)節(jié)絲桿處的調(diào)節(jié)孔驗(yàn)算調(diào)節(jié)絲桿材料為調(diào)質(zhì)的45#鋼，兩端用M100螺栓連接圖8調(diào)節(jié)絲桿示意圖a. 調(diào)節(jié)絲桿孔校核絲桿孔如圖8所示其中：A 截面面積； A = 3409.478 mmb. 螺栓強(qiáng)度校核絲桿采用M100螺栓連接螺栓的拉伸強(qiáng)度cFw lc .1A 1其中： Fw 最大軸向拉力；Fw = 243.6 kNAs 螺栓公稱應(yīng)力截面積； = 4220.16mm2I- 1 螺栓材料的許用拉應(yīng)力。lc 1

11、202.9MPa111.7絲桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性符合安全要求。（4）連接端銷軸的驗(yàn)算銷軸的直徑d =60mm銷軸剪切應(yīng)力.二16 二 （港口起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 公式1-6-45）3 nd2其中：Q 銷軸受到的最大剪力； Q二F2拉/2 = 121.8kNd銷軸的直徑；d =60mm連接處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性符合安全要求。（5）焊縫的驗(yàn)算桿件與耳片均為Q235鋼，桿件和耳片連接采用角焊縫，焊條 E43, 焊縫質(zhì)量為三級(jí)，焊縫焊腳尺寸hf =8mm，桿件的最大軸力取最大值N =219.9kN，焊縫長(zhǎng)度為 h =400 mm； ftw =160N. mm2其中：N 軸心拉力、壓力或剪力； N=219.9kNlw 角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)每