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2004.3.30、八-5-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

2、撑，计算出第一道附着支架最大的内力。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塔机荷载计算塔机荷载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（W=0.40KN/ m, 0.50 KN/rf, 0.60 KN/m）作用下剪力Q和力矩M6、工作状态下，剪力Q和

3、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附着架支撑构造 附着架承载力 P 的简化 支撑各杆内力计算公式h 为 2m 3m 4m 5m 6m 8m 10m a 为 30o、40 0、450、500、60o各值时支撑内力计算。计算结果内力组合选用表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 塔式起重机基础荷载及附着架内力计算、塔机荷载塔基础最不利情况是塔机

4、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 kg塔机的最大附着高度140 m,塔机总重量为58648 kk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 k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对附着架产生横向水平力P,风 载考虑

5、9级至11级暴风，其值作业基本风压值 KN/rf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。塔机各部件重量一览表表1序号部件名称理论重量（kk）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n 761标准节I型661 kk18固定基础基础节84419电气系统20回转机构327 X 22

6、1附着架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 kg, 最大附着高度140 m,总重量为70.648 kk。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)W取值适用范围6级强风10.8-13.80.1190KN/ rf0.12 KN/ rf塔机适用工作状态9级强风20.8 -24.40.372KN/ rf0.40 KN/ rf南京地区10级强风24.5 -28.40.504KN/ rf0.50 KN/ rf南通、苏州11级强风28.5-32.60.664KN/ rf0.

7、60 KN/ rf上海、沿海(2)标准风压值高度Z处的风振系数 脉动增大系数。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743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U =0.82振型系数，取第一振型咼地咼度5m10m15m20m30m40m50m60m70m80m0.740.740.740.841.051.451.54以上数字代入风振系数公式后列表4高度风压变化系数。高度风压变化系数见下表

8、3咼地咼度5m10m15m20m30m40m50m60m70m80m3.033.033.032.782.52.332.22.1122.0351.974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73134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离地咼度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W5W.5W0WWW5WW,WWW0W塔帽及套架2.386W)2.450W)2.4

9、92W)2.590W)2.660W)2.730W02.800W02.926W03.030W03.140W)3.235W)塔身1.658W,1.694W,1.722W,1.792W,1.848W,1.890W1.946W2.033W2.108W2.247W,表5设计风压值W览表3、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7.20 X 1.60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

10、矩形面。(2)各个高度塔机风载引起剪力Q和力矩M塔高为7.30 m时，图4所示塔顶：R=W5 X 7.2 X 1.6 X 1/2=2.386WX 7.2 X 1.6 X 1/2=13.743 W。套架：P2二W5 X 7.30 X 2.1=2.386WX 7.30 X 2.1=36.577Q二P+r=50.32 W0M= PX( +7.2 ) + P2X=133.307 W0 +133.506 W0=266.813 W。 塔高 9.80m 时 , 图 5 所示塔顶：P1=13.743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3= W7.5X2.5X1.6= 6.632W 0Q= P1+P2+P3

11、=56.952W0M= PX( +7.3+2.5 ) +P2 ( +2.5 ) +RX= 13.743WX 12.2 + 36.577 X 6.15 + 6.632W0X 1.25=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= P1X() +P2X() +P3X() +P4X =551.573W0塔高14.80m时塔顶：P1=13.743W0套架：P2=

12、36.577W0塔身：P3=P4=P5=6.632W0MS0Z-6£=y :潇蔓M8L6怦二 y -MifAA9凶卄14二(S2 I.+SZC+S2-9+SZ-8)XAA乙£99+9乙 14 X0M8上E+SLa X W02-8C+2 22曲HMl768 S8=clEO 7霾M 充99 二 y=y=y=yM8Z-9=y :肯弟M乙0J8£>y :潇蔓Ml79&怦二 y -Mif闻山086 L MifMZ2££26=S2U+SZ £+S2-9+SZ-8W£9-9+S9 £AA65S Z£+Z-

13、6I.AA2l.kl.=IAI 曲H/V66l/8"clMOM2£9-9=y=y=d=y :肯弟M6SSZ£=y :潇蔓M 乙 14怦二 y -Mif闻 worn Mif ©乙9)ME£g9+SI/l4 泌上&9£+乙"恥17上£=l/l 曲HM9l.2 0Z=d+d+d+y+d =0 7霾塔身： P3=6.888W0P4=6.78W0P5=P6=P7=P8=6.632W0剪力 Q=S P=94.816W力矩 171=14.918陋 24.7+39.705W& X 18.65+6.888W&

14、 X 13.75+6.78W0X 11.25+6.632WoX( 8.75+6.25+3.75+1.25 )=1375.188W0塔高24.80m时塔顶：P1=14.918Wo套架：P2=39.7o5Wo塔身：P3=7.168WoP4=6.888WoP5=6.78WoP6=P7=P8=P9=6.632Wo剪力 Q=S P =101.987W力矩 M=14.918WX 27.2+39.705W)X 21.15+7.618W)X 16.25+6.888W0X13.75+6.784W0X13.75+6.632W0X(8.75+ 6.25+3.75+1.25 ) =1744.935 W0塔高27.30

15、m时 塔顶：P = 15.322W套架： P2=40.778W0塔身： P3= 7. 1 68W0P4=7.168W0P5=7.168W0P6=7.168W0P7=P8=P9=P10=6.632W0剪力 Q=S P=110.32W力矩 M=15.322W 29.70+40.778W X 23.65+7.168W0 X 18.75+7.168WX 16.25+6.888 X 13.75+6.78WX 11.25+ 6.632W0X(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

16、=7.168W0P5=7.168W0P6=7.168W0P7=7.168W0P8=P9=P10=P11=6.632W0剪力 Q=S P=63.584W力矩 M=15.322WX 29.70+40.778W X 23.65+7.168 X 18.75+7.168W0X16.25+6.888W0X13.75+6.78W0X11.25+6.632W0X( 8.75+6.25+3.75+1.25 ) =2365.466W?塔高32.30m时塔顶：P1= 1 3 . 743W0套架：P2=36.577W0塔身：P3= 6.632W0塔身：P4= 6.632W0剪力 Q= P1+P2+P3+P4=13.7

17、43W0+36.577W0+6.632W0+6.632W0=63.584W0力矩 M二 RX() +P2X() +P3X() +P4X ?塔高34.80m时剪力 Q=E P=134.831W力矩 M=3072.267W0 ?塔高37.30m时剪力 Q=E P =134.831W力矩 M=3072.267W0 ?塔高39.80m时剪力 Q=E P =143.464W力矩 M=3472.817W0 ?塔咼升至69.80m时，塔咼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附墙处二刀P二P+P2+P4=142.24W附着架处最大力矩 M=PX( 73.2-33 )

18、+ P2 X(66.15-33 )+ F3X( 61.75-33 ) + P4 X( 58.75-33 ) + P5X(56.25-33 )+ P6X( 53.75-33 ) + P 7X( 51.25-33 ) + PsX(48.75-33 )+ P9X( 46.25-33 ) + Pi0X( 43.75-33 ) + PiiX(41.25-33 )+ Pl2X (38.75-33 ) + P3 X (36.55-33 ) + PX (33.75-33 ) =3609.046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 平衡力矩M自重，见图9。当塔钩卸下悬挂的标准节，双形成一个力矩不平衡力矩 该