塔機附墻設(shè)計計算說明書一、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，在體育場的西北角有一信號塔，距小區(qū)5號樓南外墻皮約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。本項目總用地面積平方米，總建筑面積平方米（含保溫建筑面積）。地上總建筑面積平方米（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，地下總建筑面積平米。本工程8#樓和9#樓合用安裝一臺南通惠爾建設(shè)機械有限公司出廠的QTZ63型（5510型）塔式起重機，臂長為58米，塔吊設(shè)置在9號樓東側(cè)，（圖1）安裝高度超過使用說明書規(guī)定的最大獨立高度，需進行附墻錨固，樓層高度為，塔機最大安裝高度約為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。所采用的附墻桿件的長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， 我們對附墻桿件及其連接件作了穩(wěn)定性及強度驗算。圖1 22號樓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/T13752-1992《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》、GB50017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、GB/T3811-2008《起重機設(shè)計規(guī)范》和永發(fā)QTZ63型塔式起重機使用說明書。三、設(shè)計方案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．改進設(shè)計方案根據(jù)現(xiàn)場實際情況，塔機中心到連接點距離為米。設(shè)計方案如圖 4所示。圖4塔吊附墻桿設(shè)置圖四、計算說明1．計算附墻架對塔身的支反力表1塔機最大荷載表（產(chǎn)品說明書提供）載荷工況傾覆力矩M水平載荷P2扭矩Mk工作工況1350kN·m25kN320kN·m非工作工況1800kN·m85kN——假設(shè)塔身為一連續(xù)梁結(jié)構(gòu)（見圖 5），以此進行結(jié)構(gòu)的受力分析，可用力法求出附墻受力。實際使用中，塔機最上面的一道附墻受力最大，因為該道附墻節(jié)點力除由 M引起的附墻受力外，還有承受由塔機懸臂端風(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。XP2ZqYMZR12RL12L圖5塔機附著受力分析簡圖其中MZ——傾覆力矩 P2——水平荷載1）風(fēng)荷載計算根據(jù)GB/T13572-92《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》和 GB/T3811-2008《起重機設(shè)計規(guī)范》FWCWpWAFWqL式中：FW——作用在塔式起重機上和物品上的風(fēng)荷載；CW——風(fēng)力系數(shù)；pW——計算風(fēng)壓；A——垂直風(fēng)向的迎風(fēng)面積； A A1 A2 20.1m2L——塔身風(fēng)載計算高度； L 36mq——單位長度風(fēng)荷載。（1）工作狀態(tài)FW1CW1pW1A3.02125020.115180N其中：CW=1.711.710.77723.021根據(jù)充實率0.184查表得出0.7772pW1 250Nm2解出q1 421Nm（2）非工作狀態(tài)pW2 1100Nm2FW2 CW1pW2A 3.021 1100 20.1 66794Nq2 1855Nm2）支反力求解（1）工作狀態(tài)根據(jù)圖5受力分析簡圖和表1，并結(jié)合力學(xué)計算可以得出工作狀態(tài)下：R2工102.077kN（2）非工作狀態(tài)根據(jù)圖5受力分析簡圖和表1，并結(jié)合力學(xué)計算可以得出非工作狀態(tài)下：R2非工192.286kN2．附墻桿內(nèi)力計算附著以上的塔吊結(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，且塔機可以在工況和非工況下作360°回轉(zhuǎn)，因此塔機上的不平衡力矩、橫向力、風(fēng)載荷等對塔身而言是變化的，水平方向的合作用力是可變的，為安全計算取其最大值計算。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，塔身承受扭矩和支反力的作用。Mk320kNmRR2工102.077kN，0360oMD0RcosbRsinbMk2bF3sin0MB0F1sin2bL3cosF1cosHbMkRcosHRsinbL3cos0Y0RsinF1sinF3sinF2sin0以上的計算過程將 從0o到360o循環(huán)，解得每個桿件的最大軸壓力，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）最大軸向壓力（kN） - -2）非工作狀態(tài)非工作狀態(tài)時，塔身只承受支反力的作用。RR非工192.286kN，0360o2同理可以求出每個桿件在非工作狀態(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）141最大軸向壓力（kN）1413．附墻桿結(jié)構(gòu)驗算1）附墻桿參數(shù)附墻桿材料選用 Q235角鋼組成的格構(gòu)柱。由于長度太大，將桿件分為2段，段與段之間采用高強螺栓連接， 見附墻示意圖。其中主弦桿（∟63×63×6mm）、腹桿（∟40×40×4mm）、主弦桿間距300×300mm。與建筑物之間用銷軸聯(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=1.48n非工作=1.22S158.8MPa工作n工作S192.6MPa非工作n非工作截面尺寸：300mm×300mm主弦桿型鋼：∟63×63×6單位重量：m單個角鋼截面面積：腹桿型鋼：∟40×40×4單位重量：m總截面面積：A=4×=慣性矩：I4(IzAa2)4(27.127.2913.222)5204.73cm40其中：Iz027.12cm4a30z0151.7813.22cm2抗彎模量：WII393.7cm3ymaxa回轉(zhuǎn)半徑：iI13.36cmA桿長：L110399mmL29024mmL38279mm2）桿件分析桿1為最長桿且桿1為受力最大的桿，因此需對桿1進行校核。（1）整體穩(wěn)定性a．風(fēng)荷載AB2.0m2由0.4、0.4可得AAB12.00.410.41.12m2CW=PW=1100Pa所以FWCWPWA2.43111001.122995N29950.288Nmmqx103990.288103992MWx83893125Nmmb．附墻桿總重量：桿1：約400kg；4009.80.377Nmmqy103990.377103992MWy85095510Nmmc．穩(wěn)定系數(shù)l 10399mmi 133.6mm

77.8h240AR78.1AR1查表得：0.700桿1所受應(yīng)力為：FMWxMWyAWW243.6kN3893125Nmm5095510Nm0.7002916mm2393700mm3393700mm3142.2MPa非工作（2）單肢穩(wěn)定性桿3：單肢所受的力：N1MxMy77898NN012a2z2a2z4式中：N——軸心所受的力；N01F1243.6kN，a——格構(gòu)柱的寬度； a 300mmz——單個角鋼的回轉(zhuǎn)半徑； z 17.8mm單肢長度：l01500mm回轉(zhuǎn)半徑：i0117.8mm單肢截面積：A01 729mm2由01l0128mm查表得穩(wěn)定系數(shù)010.966i01因此：1N01110.6MPa01A01非工作結(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N243.6kN71.4MPaA3409.478mm2非工作其中：A——截面面積；A 3409.478mm2b．螺栓強度校核絲桿采用M100螺栓連接螺栓的拉伸強度lFWlAs其中：FW——最大軸向拉力；FW243.6kNAs——螺栓公稱應(yīng)力截面積；As4220.16mm2l——螺栓材料的許用拉應(yīng)力。ls202.9MPa1.7lFW243.6kN57.7MPaAs4220.16mm2

l絲桿結(jié)構(gòu)設(shè)計性符合安全要求。（4）連接端銷軸的驗算銷軸的直徑d 60mm銷軸剪切應(yīng)力16Q（港口起重機設(shè)計規(guī)范公式1-6-45）3d2其中：Q——銷軸受到的最大剪力；QF拉2121.8kN2d——銷軸的直徑；d60mm16Q1612180057.5MPa0.6169.68MPa3d23602非工作連接處結(jié)構(gòu)設(shè)計性符合安全要求。（5）焊縫的驗算桿件與耳片均為 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，焊縫焊腳尺寸 hf 8mm，桿件的最大軸力取最大值N219.9kN，焊縫長度為lw400mm；ftw160Nmm2fNfffwlwhe（鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003公式）其中：N——軸心拉力、壓力或剪力；N219.9kNlw——角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去 2hf；l