塔吊(悬臂吊)混凝土基础抗倾翻稳定性计算
塔吊稳定性验算
塔吊稳定性验算塔吊稳定性验算可分为有荷载时和无荷载时两种状态。
(一)、塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时，计算简图:塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:式中K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G──起重机自重力(包括配重，压重),G=670.00(kN)；c──起重机重心至旋转中心的距离,c=0.80(m)；h0──起重机重心至支承平面距离, h0=6.00(m)；b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m)；Q──最大工作荷载,Q=60.00(kN)；g──重力加速度(m/s2),取9.81；v──起升速度,v=1.00(m/s)；t──制动时间,t=20(s)；a──起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15.00(m)；W1──作用在起重机上的风力,W1=5.00(kN)；W2──作用在荷载上的风力,W2=1.00(kN)；P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00(m)；P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50(m)；h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=41.25(m)；n──起重机的旋转速度,n=0.6(r/min)；H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝40.00(m)；α──起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2.00(度)。
经过计算得到K1=2.679由于K1>=1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求!(二)、塔吊无荷载时稳定性验算塔吊无荷载时，计算简图:塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:式中K2──塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=200.00(kN)；c1──G1至旋转中心的距离,c1=3.00(m)；b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.00(m)；h1──G1至支承平面的距离,h1=6.00(m)；G2──使起重机倾覆部分的重力,G2=100.00(kN)；c2──G2至旋转中心的距离,c2=6.00(m)；h2──G2至支承平面的距离,h2=60.00(m)；W3──作用有起重机上的风力,W3=5.00(kN)；P3──W3至倾覆点的距离,P3=10.00(m)；α──起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2.00(度)。
固定式塔式起重机抗倾翻稳定性和基础设计计算
摘
要： 验算 固定式塔 式起 重机抗 倾翻稳定性应对塔机 的基本 稳定性 、 动态稳 定性 、 向后倾 翻稳定 性、 安装 稳定性 等工作状 态
和暴风侵袭 非工作 状态进行计算． 依 据塔机 抗倾翻稳定性条件设 计混凝土基 础 ， 浇 筑混凝土 基础 时应严 格按 制造单位 提供 的基 础 图施工． 用该 文的计算方法设计 的塔机基 础能满足 固定式塔式起 重机 的抗倾 翻稳定性要 求． 通 过验算 固定式塔 式起重机 不 同工 况
检 测有 风动 载工 作 状况 塔 机 向前倾 翻 的稳 定 性 ， 按 最不 利 的组 合 ， 风载 荷作 为前倾 翻 因素 ， 风 由平 衡臂 向前 吹 向起 重臂 ．
暴风 侵袭 时 ， 固定式 塔机起 重 臂会 随风转 动 ， 这种
１ ）自重力矩． 计算同式（ １ ） ．
２ ）动态起 重力 矩． 应 取 动态 工况 下 的最 大起 重力
最大幅度处 ， 塔机静态超载 ２ ５ ％．
Ｍ起 ＝ （ １ ． ２ ５ Ｑ Ｈ＋Ｇ 车 ＋Ｇ 钩） （ Ｒ Ｈ—ｂ ／ ２ ）． （ ２ ）
通信作者 ： 刘松朝 （ １ ９ ６ ８ 一） ， 男， 湖南涟源人 ， 工程师 ， 研究方 向 塔式起 重机． Ｅ— ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｕ — ｓ ｏ ｎ ｇ — ｃ ｈ ａ ｏ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｉ ｎ
土基 础 的重量．
对于塔身中心线向后倾 ， 此时的后倾力矩为 搴 ， 能有
２ ）静态超 载 时 的起 重力 矩． 在最 大起 重 量对 应 的
利于防止塔机向前倾． 自重力矩是塔机相对 于前倾翻
线向后 的保持力矩（ 如图 １ ） ．
塔机稳定性计算
4.2.4.突然卸载稳定性
工作状态：考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷取1，起升载荷取-0.2，风载荷系数取1.0。（1）起升载荷计算：
F.r=（8000＋246）×15500×10=1278130000 Kg.mm（2）偏心e计算：
风力
风压迎风面积
2
部件
总面积mm
2
充实率ω
挡风折减系数
风载荷N
到基础距离mm 23530
对基础底面力矩N.mm 32669052 1406904 33025746 2669776
系数N/m 1.6 1.6 1.2
250 250 250 250
mm
2
塔身下转台支撑
1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 657743
M=（132137500×1.5＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10 =1453108030N.mm F h =0N
Fg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490N e=1123.4mm
4.2.2.动态稳定性
工作状态：有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：起升载荷系数取1.30，离心力系数取1.0，自重载荷取1.0，风载荷系数取1.0（1）风载荷计算：
重心至回转中心距离
mm 2250 10500 20500 30500 40500 50500 57500 62500 67500 70740
力距Kg.mm 1080000 9082500 16154000 21746500 25758000 25856000 26737500 21060000 5871420
附：塔吊基础地基承载力及抗倾覆计算
附：塔吊基础地基承载力及抗倾覆计算。
1、基础外型：基础边长（b）为5000×5000，基础厚度h值1350mm 。
2、荷载：a：砼体积及自重F G（KN）。
F G=1.2×γ×v=1.2×25×（5×5×1.35）=1012.5KNb：F v作用于基础顶面的竖向力设计值F v（KN）。
按TC5013说明书：F v=1.2×113.2=135.8t=1358KNc：F h作用于基础顶面的水平力设计值F h（KN），根据TC5013说明书：P2=7.74t，F h=1.2×P2=9.3t=93KNd：M作用于基础顶面的力矩设计值（KN·m）根据TC5013说明书：M1=216.5t·m，所以设计值M=1.2×216.5=259.8t·m=2598KN·m3、基础地基承载力验算：整体式基础承受基础底面压力应符合：P≤fP——基础底面处的平均压力设计值f——基础承载力设计值，由于塔吊基础底位于-7.8m处，根据工程地质勘察报告f=150kpaP=（F v+F G）/A=（1012.5+1358）/（5×5）=94.82 KN/m2=94.82 kpa ∴P<f，满足要求。
4、抗倾覆验算基础底面积：《塔式起重机使用手册》第285页抗倾覆安全系数≥1.4最不利条件为：F h同M力矩方向一致，O为支点（见下图）。
ΣM稳=（F v+F G）·b/2=2370.5×2.5=5926KN·mΣM倾= M+F h·h= 2598＋93×1.35=2724KN·mK= ΣM稳/ ΣM倾=5926/2724=2.18>1.4∴抗倾覆验算满足要求。
塔吊稳定性验算
塔吊稳定性验算塔吊稳定性验算可分为有荷载时和无荷载时两种状态。
一、塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时，计算简图：塔吊有荷载时，稳定安全系数可按下式验算:式中K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15； G──起重机自重力(包括配重,压重），G=400.00(kN）；c──起重机重心至旋转中心的距离,c=1.50(m）；h0──起重机重心至支承平面距离, h0=5.00（m）;b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2。
50（m）;Q──最大工作荷载,Q=100。
00(kN);g──重力加速度（m/s2)，取9。
81；v──起升速度，v=0.50(m/s）；t──制动时间,t=20。
00（s）；a──起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离，a=15。
00（m)；W1──作用在起重机上的风力，W1=4.00(kN）；W2──作用在荷载上的风力，W2=0.30(kN)；P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8。
00（m);P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2。
50(m）；h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=30。
00(m)；n──起重机的旋转速度，n=1。
0（r/min);H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离,H＝28.0（m)；α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2.0(度）.经过计算得到K1 = 1.154由于K1〉=1。
15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求！二、塔吊无荷载时稳定性验算塔吊无荷载时，计算简图：塔吊无荷载时，稳定安全系数可按下式验算：式中K2──塔吊无荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取1.15； G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力，G1=320。
00（kN）；c1──G1至旋转中心的距离,c1=0。
50(m)；b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=0.80（m）；h1──G1至支承平面的距离,h1=6。
稳定性计算
稳定性计算本计算主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《建筑施工计算手册》（江正荣编著）等编制。
一、塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时，计算简图:塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:式中K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G──塔吊自重力(包括配重，压重),G=550.00(kN)；c──塔吊重心至旋转中心的距离,c=1.50(m)；h o──塔吊重心至支承平面距离, h o=60.00(m)；b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m)；Q──最大工作荷载,Q=56.00(kN)；g──重力加速度(m/s2),取9.81；v──起升速度,v=0.65(m/s)；t──制动时间,t=20.00(s)；a──塔吊旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=30.00(m)；W1──作用在塔吊上的风力,W1=4.00(kN)；W2──作用在荷载上的风力,W2=0.30(kN)；P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=40.50(m)；P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=3.00(m)；h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=118.90m(m)；n──塔吊的旋转速度,n=0.65(r/min)；H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝83.00(m)；α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=0.00(度)。
经过计算得到K1=1.256；由于K1≥1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求!二、塔吊无荷载时稳定性验算塔吊无荷载时，计算简图:塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:式中K2──塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15； G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=400.00(kN)；c1──G1至旋转中心的距离,c1=3.00(m)；b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m)；h1──G1至支承平面的距离,h1=60.00(m)；G2──使塔吊倾覆部分的重力,G2=80.00(kN)；c2──G2至旋转中心的距离,c2=3.50(m)；h2──G2至支承平面的距离,h2=83.00(m)；W3──作用有塔吊上的风力,W3=5.00(kN)；P3──W3至倾覆点的距离,P3=40.50(m)；α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2.00(度)。
塔吊计算方案
一、基础设计及验算（一）基础设计-本塔吊为天然基础，尺寸为b×b×h=5×5×1.5m, 基础持;力层为粉质土或砂质粘土层。
（二）基础验算1．混凝土基础的抗倾翻稳定计算的验算公式e= M＋F h*h≤b F v+F g 32.地面压应力的验算公式P B＝2(F v＋F g)≤【P b】3bL式中e…偏心距,即地面反力的合力至基础中心的距离mM…作用在基础上的弯矩,N.m；Fv…作用在基础上垂直载荷,N；Fg…混凝土基础的重力，N；PB…设计压应力，N；【P b】…地面许用压应力，由实地勘探和基础外处理情况确定，一般取【P b】＝1.8×105Pa～3×105Pa现取【P b】=1.8×105Pa3.根基塔吊资料已知弯矩M=1942KN.m,水平载荷Fh=97KN,塔吊重量Fv=597KN,天然地基础尺寸为b*b*h=5*5*1.5m,混凝土基础的重力Fg=5*5*1.5*23=862.5KN,地面容许应力【Pb】=1.8*105Pa,塔吊脚座离基础中心为a=1234.5mm。
1）验算偏心距e及地面压应力为PB即e= M+F h*=1942*103+97*103*1.51.4m≤b=1.7m F v+F g597*103+862.5*103 3P B= 2(Fv+Fg)=2*(597+862.5)* 103=1.77×105Pa≤【P b】3bL 3*5*(5/2-1.4)经以上验算e和PB,此基础截面设计满足此种规格塔吊的抗倾翻稳定性要求;也满足天然地基承载力特征值要求。
4、确定基础配筋M =（b/2-a）*1* PB*（b/2-a）/2=（5/2-1.2345）*1.77*103*(5/2-1.2345)/2=1.42×103N.m所以As=M/0.9Fyh0=(1.42×103)/【0.9*(1.5-0.05*310)】=351mm25、承载力验算：厂家要求地基承载力Pa=b×b×Pa=5×5×1.8×103=4.5×106Pa＞4×106Pa。
5#楼塔吊抗倾覆性能计算
每台数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
单重（Kg） 4036 900 720 720 400 600 275 260 50 400 3640 13000
4036 ×10
G1=
= 40.36KN
1000
Qmax= 3000×10 = 30KN 1000
G2= 400×10 = 4KN 1000
对照规范 JGJ/T187-2009《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》，进行塔吊抗倾覆性能计算 如下：
1、 塔吊参数 No. 1
内含
2 3 4
名称 臂架总长（55m）
臂架 No.1 臂架 No.2 臂架 No.3 臂架 No.4 臂架 No.5 臂架 No.6 臂架 No.7
臂端节 小车
平衡臂 平衡重