作者：冯新贵 何国锵 单位：广东省第七建筑集团有限公司
摘要：本文通过对多年塔吊基础设计使用进行总结，介绍天然地基塔吊基础设计计算的方法，供同行参考。
关键词：天然地基 抗冲切 抗倾覆 抗拔承载力
近年来，在建筑施工中，塔式起重机使用的频率大，范围越来越广，塔吊的安全日益受到广泛的关注，根据国内有关权威部门对塔式事故的调查分析，塔机倾覆事故占52%，塔吊基础对预防塔吊倾覆起到关键的作用。故此，必须严格做好塔吊的基础设计工作。本文通过施工实例介绍塔吊基础的有关计算。
塔吊基础设计的关键是：基础地基的承载能力、基础抗倾覆能力及受冲切承载能力以及基础抗拔承载力等验算。
1、 基本资料：以我公司承建的江门市中级人民法院审判综合大楼工程塔吊基础为例。该工程18层，总高度为71.2米，使用广西建筑机械厂的产品，固定基础节QT80A塔式起重机，总高度为76m，附墙件设在第7层和第14层共两组，附着点到塔吊的横间距离为13m，采用天然基础，根据产品说明书提供的技术数据和现行有关规范进行设计计算。
1.1 基础承台构造，配筋为Ⅱ级钢，φ16@200（双向），混凝土强度等级为C35。（见图） 1.2 塔吊地脚螺栓共16根，用锚板固定，每块锚板固定4根M48螺栓，分上下两层。锚板尺寸为500×500，埋深为700。螺栓材料用40G。地脚螺栓中心距离为1668。基础承台埋深于-6.5m的基坑底面上。承台面没有覆盖土。
1.3塔吊的荷载值（依据QT80A固定基础节塔式起重机产品说明书）
（1）对地面的作用力：工作状况412×103N；非工作状态时500×103N。
（2）对轴心线的力矩M：工作状况为1.923×106N；非工作状况为2.835×106（N.m）； （3）水平力工作状况为3.14×104N；非工作状况为8.73×104N。
2、塔吊基础的强度复核：
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）。根据地质勘察资料显示，塔吊基础所处的地基承载力为300~450Kpa之间。
（1）基底承载力复核。按偏心荷载作用时，基底面压力应符合下列要求：
Pkmax≤1.2fa:；Pkmax相当于荷载效应标准组合时基础底面边缘的最大压力值。
（2）偏心荷载作用时的承载力验算： a. 偏心距：
e=(M+QH)/（N+G）； 式中：Q为水平剪力=FX=87KN；
H为基础埋深=1.8m；N为垂直荷载=500KN；
e a GK为基础及土的重量
e=（2835+87.3×1.8）/（500+6.1×6.1×1.2×25）=1.85m
＞b/6=6.1/6=1.016m
b.所以：
Pkmax=2(Fk+Gk)/（3la） P Pkmax
图3
=2（500+6.1×6.1×1.2×25）/[3×6.1× （3.05－1.85）] =147. 21KN/㎡
c.基底的Pkmax=147. 21KN/㎡＜1.2fa=1.2×300=360KN/㎡
（基底土的承载力设为300kPa=300KN/㎡） 可见基底满足承载力的要求。
3、塔吊基础抗倾覆计算：
由图示可知塔吊工作时出现的几种状况。最不利的状况为两种，最不利倾覆点出现在A
A 、B的位置上。
a. G=6.1×6.1×1.2×25=1116.3KN F=87KN
b.作用于基础承台的总力矩：
M=M+1.2F=2835+1.2×87=2939.4KN.m c.抗倾覆力矩：
对A点：
MA=（N+G）×(b/2)√2
=(1116.3+500)×（6.1/2）×1.414
B = 6970.62KN.m
图4 MA/M = 6970.62/2939.4 = 2.371＞1.2 ；
A点满足抗倾覆的要
求。
对B点：
MB =（N+G）b/2 =（1116.3+500）×6.1/2 =
4929.725KN.m
MB / M = 4929.725/2939.4 = 1.68＞1.2； B点满足抗倾覆的要求。 4、受冲切承载力验算： Ft≤0.7β
塔 吊 基 础 承 台 平 面 图 hpft.am.h0 ； h0 = 1.2－0.05 = 1.15m ; ft=1.65N/
㎜2 （抗拉强度设计值）;
βhp =0.9667 (以内插法计算)
冲切锥体以45o角由塔吊井架的角钢边起。（塔吊井架外边尺寸为1800㎜） Ft = P j AL
P j = 147.21×10N
AL = [ 3050－(1200+900)]×6100 = 5795000㎜2 =5.795㎡
图5
3
Ft= 147.21× 5.795= 853.08KN 0.7βhpft.am.h0 = 0.7×0.9667×1.65×（4200+1800）/2×1150=3852057.83N=3852.06KN＞Ft=853.081KN
满足受冲切承载力要求。
5、塔吊基础抗拔承载力验算：
A、B分别为塔吊工作时最不利位置及方向。
锚板尺寸为b=500×500㎜；锚板埋深hl=700㎜.。
塔吊工作和非工作状况时以处于A点位置时最不利，只有一组锚板承载。当处于B点位置时有二组锚板参与承载。
（1）塔吊对锚板产生的外作用力为：
处于A点位置时：
FA=（M+Q×h）/L1=（2835+87.3×1.2）/（0.7071×1.668）=2492KN FA=2492KN
处于B点位置时：
FB =（M+Q×h）/L2=（2835+87.3×1.2）/（1.668/2）=3525KN FB=3525KN
（2）基础承台内锚板承载力计算： 塔吊处于A点位置时：（一组锚板承载） a、.按冲切强度计算：FA=u[τ]hl ：
u 为锚板的周长。u=4×500=2000㎜；[τ]=3.5N/㎜2（C35混凝土）；hl=700㎜。 FA =2000×3.5×700=4900000N=4900KN＞2492KN
b、按锥体破坏的锚固强度：FA= 0.2fcc(2.3 hl+b hl)
fcc=17.5N/㎜2(C35混凝土的轴心抗压强度设计值) ; b为锚板边长；b=500㎜。
FA= 0.2×17.5(2.3×700+500×700)=5169500N=5169.5KN＞2492KN； 当塔吊处于A点位置时锚板可满足锚固强度要求。 塔吊处于B点位置时：（二组锚板承载）
(1).按冲切强度计算：FB=u[τ]hl ：
FB=2×4×500×3.5×700= 98000000N=9800KN＞3525KN (2).按锥体破坏的锚固强度：FA= 0.2fcc(2.3 hl2+b hl)2
FA= 0.2×17.5(2.3 ×7002+500×700)×2=10339000N=10339KN＞3525KN 当塔吊处于B点位置时锚板可满足锚固强度要求。
经验算塔吊基础承台可满足抗拔承载力的要求。 6、体会：
通过对本塔吊基础承台的地基承载能力、塔吊基础承台的混凝土的受冲切强度复核、承台的抗倾覆能力验算以及地脚螺栓锚固板的抗拔承载能力的验算，塔吊基础承台能满足强度的要求。
该塔吊使用过程中重点做好塔吊基础的排水工作，确保地基满足设计要求，并通过定期、不定期及台风后对塔吊沉降观测和垂直观测，未发现异常的情况，均能满足有关规定，顺利地完成的工程任务。
参考文献：
1.《简明施工计算手册》（第二版）中国建筑工业出版社； 2.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001）中国建筑工业出版社； 3.《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）中国建筑工业出版社。
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