王泽厚 （安徽新宇环保科技股份有限公司，安徽 合肥 230041）

0 引言

在建筑工程施工过程中，受场地环境影响，一般情况下塔式起重机布置在地下室基坑周边，同时，受到相邻建筑物造型及高度影响，造成塔吊吊臂的回转半径受到制约，实际情况下，不能充分满足塔吊使用说明书相关要求。因此，有必要提前对塔吊受力进行验算、对塔吊基础进行设计，才能有效保证后期使用过程中的安全性能。

1 工程概况

某项目位于安徽省合肥市巢湖市烔炀镇，该工程的重要等级设为二级，场地原始地貌和地基土质复杂程度为二级。根据合肥市气象局统计的历史天气数据资料，本地区常年平均温度为15.9℃，在每年的7～8 月份气温达到最高值。平均年降雨量在990mm 左右，且分布较不均匀。每年约在5～8 月份会出现集中降雨，常年的平均降雨量在520mm左右，占全年的总降雨量52.5%。

拟建构筑物所处的场地各土层的地基承载力特征值fak和压缩模量Es0.1-0.2可按表1进行取值[1]。

表1 拟建场地各层土物理指标

参考地质地貌情况和岩土体组合等各方面性能指标，依照实际场外钻孔取样、土工试验等资料，勘察相应深度范围内的地基土体类型及其物理力学性质如下。

①层杂填土：属高压缩性欠固结土，场地内普遍分布，厚度不等，结构状态呈松散。工程性能评价为“差”，杜绝使用在工程中，建议清除或进行地基处理。

②层黏土：场地内普遍分布，硬塑状态，承载力较高，工程性能评价为“好”，可为拟建多层建筑物及地下室的地基基础持力层。

③层黏土夹砂砾石：场地内普遍分布，可塑至硬塑状态，承载力高，工程性能评价为“好”，可为拟建建筑物及地下室的基础持力层。

④层强风化泥质砂岩：场地内普遍分布，承载力较高，工程性能评价为“好”。

⑤层中风化泥质砂岩：场地内普遍分布，承载力高，工程性能评价为“好”。

2 塔吊基础设计情况

为保证施工进度，根据本工程建筑结构特点，计划布置一台QTZ80（TC6012-6）[2]（1#塔吊）以满足本项目施工材料和设备垂直运输的需要。塔吊选型如表2所示。

表2 塔吊基础设计基本信息（单位：m）

1#塔机型号QTZ80（TC6012-6），独立式最大起升高度为42.0m，根据设备生产厂家提供的数据，塔吊基础形式尺寸为6.0m×5.8m×1.4m，基础底标高-4.6m，如图1所示。

图1 塔吊基础设计尺寸及配筋

本机塔吊基础形式采用预埋螺栓固定式基础，基本要求如下：本机械使用的基础为钢筋混凝土一次性浇筑完成；基础下方土质要求均匀密实，开挖至老土找平，地耐力应不小于180kN/m2；塔吊基础混凝土标号不得低于C35，养护期大于15 天；钢筋混凝土基础能够承受的压力必须大于30t/m2；钢筋混凝土基础完成面的平整度控制在1/1000 以内；地脚螺栓的垂直度误差不大于2mm；每两根地脚螺栓底部均设置一根直径25mm×600mm（2# 塔吊为30mm×1000mm）长的螺纹钢在地脚螺栓弯钩内；纵、横筋和竖筋采用HRB400 20mm钢筋。

3 塔吊的基础承受压力计算分析

参照《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2019）相关要求[3]。

3.1 基本信息

3.1.1 参数信息

见表3。

表3 塔吊设计参数

3.1.2 计算简图

见图2。

图2 受力计算简图

3.2 荷载计算

3.2.1 塔机基础竖向荷载

塔机正常工作情况下竖向荷载标准值FK=P1=661.5kN；

塔机停止工作情况下竖向荷载标准值FK=P1=563.5kN；

基础以及覆土自重标准值Gk=6×5.8×1.4×25=1218kN。

3.2.2 塔机基础水平荷载

正常工作情况下塔机基础水平荷载标准值Fkv=P2=28.42kN；

停止工作情况下塔机基础水平荷载标准值Fkv=P2=73.5kN。

3.2.3 倾覆力矩

正常工作情况下，倾覆力矩的参考值为M=1665kN·m；

停止工作情况下，倾覆力矩的参考值为M=2243kN·m。

3.3 基础承载受力验算

依照《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJT 187-2019）的相关要求。

①正常工作情况下

如果是轴心受力时，PK=（FK+GK）/BL=（661.5+1218）/（6×5.8）=54.01kN/m2；如果是偏心受力时，Pkmin=（Fk+Gk）÷A-Mkx÷Wx-Mky÷Wy=（661.5+1218）/（6×5.8）-2×（1665×1.414/2）/27.73=-30.89kN/m2。

由于Pkmin＜0，所以按下文来计算Pkmax：

ℓ=(Mk+Fkv×h)÷(Fk+Gk)=（1665+28.42×1.4）/（661.5+1218）=0.91m≤0.25B=1.50m，正常工作情况下，其偏心矩满足要求。

B´=B÷2-ℓ÷=3-0.64=2.36m，L´=L÷2-ℓ÷=2.9-0.64=2.26，B´L´=2.36×2.26=5.33≥0.125BL=4.35，正常工作情况下，B´L´均满足设计要求。

Pkmax=(Fk+Gk)÷3b´l´=（661.5+1218）/（3×2.36×2.26）=117.46kN/m2。

②停止工作的情况下

如果是轴心受力时，Pk=(Fk+Gk)÷bl=（563.5+1218）/（6×5.8）=51.19kN/m2；如果是偏心受力时，Pkmax=(Fk+Gk)÷A-Mkx÷Wx-Mky÷Wy=（563.5+1218）/（6×5.8）-2×（2243×1.414/2）/27.73=-63.18kN/m2。

由于Pkmin＜0 所以按下文来计算Pkmax：

ℓ=(Mk+Fkv×h)÷(Fk+Gk)=（1665+73.5×1.4）/（563.5+1218）=0.99m≤0.25B=1.5m，非工作状态偏心矩满足要求。

B´=B÷2-ℓ÷=3-0.7=2.3m，L´=L÷2-ℓ÷=2.9-0.7=2.2，B´L´=2.3×2.2=5.06≥0.125BL=4.35，停止工作情况下，B´L´均满足设计要求。

Pkmax=(Fk+Gk)÷3b´l´=（563.5+121）/（3×2.3×2.2）=117.35kN/m2。

3.4 地基承载力验算

依照《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2011）相关要求，其计算公式为：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

求得修正之后的地基承载力特征数值fa=309kPa，则实际可取值fa=309kPa。

当轴心受力时，由于fa＞Pk=54.01kPa，则满足设计要求。

当偏心受力时，由于1.2fa＞Pkmax=117.35kPa，则满足设计要求。

3.5 受冲切承载力验算

依照《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2011）相关要求，其计算公式为F1≤0.7hpftamho

实际的冲切承载力为F1=230×4.8=1104kN；允许冲切力设计值为0.7×0.97×1.57×3000×1400=4477.32kN＞F1=1104kN。由于实际的冲切力小于允许冲切力设计值，则能够满足设计要求。

3.6 基础的配筋验算

依照《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2011）和《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2019）[4]相关要求。

抗弯计算，其计算公式为：

配筋面积计算，其计算公式为：

αs=1984.58×106/（1.00×16.70×6×103×（1.4×103）2=0.010105。

η=1-(1-2×0.010105)0.5

=0.010154。

γs=1-0.010154/2=0.994923。

As=1984.58×106/(0.994923×1.4×103×360.00)=3957.75mm2。

现场实际钢筋选用直径为20mm，由于最小配筋率是0.15%，那么计算的最小配筋面积是6000×1400×0.15%=12600mm2，实际配筋面积为As0=3142×6=18852mm2＞12600mm2。

通过以上计算可知，现场实际配筋面积大于最小配筋面积，则满足设计要求。

4 结语

本文结合实际项目情况，通过理论数据验算，有效分析塔吊基础受力情况。在施工过程中，涉及钢筋、混凝土等复杂的专业工程，必须认真对待设计相关要求及施工质量环节，加强管控，才能真正做到安全生产管理。