组合式塔式起重机基础的安全控制研究*
朱芳
（申国建筑第六工程局有服公司，天津300451）
【摘要】由于某工程位于软土地区，场地面积较大、基坑深、可利用场地狭小，且塔式起重机须布置于地下室范图内 并在土方开挖之前投入使用，因此应选用组合式基础作为塔式起重机基础.组合式塔式起重机基础施工繁项、难度大、易失稳，安全性不易控制.通过使用有限元软件对某工程的组合式塔式起重机基础设计方案进行分析研究，证明了该塔式起重机基础设计方案的安全性和合理性，并给出塔式起重机基硅设计和施工的研究结论.
[关键词]建筑机械：塔式起重机：基础：安全性：有限元分析
[中图分类号】TU753;TU476.1
[文献标识码】A
[文章编号】1002-8498（2015）05-0019-03
Study onSafety Control of Combined Tower Crane Foundation
Zhu Fang
( Chisa Consatraction Sish Engineering Buress Co. Lad. Tionjin 300451 China)
Abstract :Because some project is located in soft soil area the area is large the foundation excavation isdeep the available space is narrow and the tower crane must be aranged within the scope of the bssement and put into use before the earthwork excavation therefore bined tower crane foundationshould be used. The construction of bined tower crane foundation has some problems its constructionis plicated and diffcult the foundation is easy to instability and the safety is not easy to control. Inthis paper the analis fr the design of cmbine tower crane foundation ngineeringby the use f fniteelement analysis sofware proves the safety and rationality of the tower crane foundation design and this paper gives research conclusions about the design and construetion of tower crane foundation.
Key words; construetion equipment ;tower cranes;foundations;safety ;finite element analysis
51970m².地下底板顶标高为-15.050m，底板厚（矩形、方形）、十字形基础、桩基础和组合式基万m².地上包括：2层商业楼，糖高11.70m；2座主 塔式起重机基础设计常用类型分为板式基础1.3m，地下3层，地下面积26370m²，挖土量约14.5础1.某工程位于软土地区，场地面积较大、基坑楼，A座12层檐高50m，B座6层檐高32.43m.设深、可利用场地狭小，不宜采用适用于地基承载力计标高±0.000.相当于绝对标高3.700m，基坑平
引言
较高的板式基础或十字形基础，应选用适用于地基面尺寸为123.45mx68m.基础.组合式塔式起重机基础施工繁项、难度大、难点.
承载力弱，且塔式起重机可布置于地下室范围内并2塔式起重机基础设计方案
在土方开挖之前能投入使用的组合式塔式起重机2.1塔式起重机选型
塔式起重机的主要作用是配合地下3道支撑、易失稳，安全性不易控制，是本工程安全施工的重、环梁的钢筋、模板以及脚手管的水平和垂直运输，在顶板封闭后配合盖挖区土方和设备外运.根据台QTZ63塔式起重机，标准节尺寸1.6m× 场地条件和工程要求进行塔式起重机选型，选用21.6m×2.5m
1工程概况
某工程为一大厦，框架-剪力墙结构，结构采用8.3mx8.3m柱网的梁板结构体系，建筑面积为
2.2塔式起重机基础设计
塔式起重机荷载大，结构受力复杂，要求基础既综合考虑，本工程组合式塔式起重机基础采用桩-承 要满足抗压又要满足抗拔.结合本工程地质特点，经
钢柱与其上端连接的混凝土承台组成.经过设计优 台基础.本工程的组合式塔式起重机基础由格构式化，塔式起重机基础设计方案定为：钢筋混凝土灌注桩桩径700mm，4根，桩心距3.3m，桩长24.05m，正方形分布：混凝土桩纵筋为16根20HRB400螺纹钢筋，筋为d8@200mm.矩形格构柱长20m，其中 进人钢筋混凝土桩内长度为2.5m，锚人承台0.6m，格构柱分肢采用材料为L160×14，水平剪刀撑及斜拉杆采用L125×12（3m/道），缓板尺寸为350mm×300mmx10mm，钢材选用Q235B，格构式钢柱的截面边长为400mm，缓板间净距为400mm.塔式起重机承配筋为HRB400螺纹钢筋，425@150，承台顶部配筋 台尺寸选择为5mx5mx1.5m，塔式起重机承台底部为HRB335螺纹钢筋，25@150，双层双向；承台竖向连接筋选用$10@200，混凝土强度等级C35.塔式起重机基础的布置如图1-4所示.
图3水平剪刀撑布置
Fig.3 Layout of horizontal scissors
图4格构柱与承台连接详图
Fig. 4 Connection details of laced columns and cap
图1塔式起重机基础桩-承台平面
Fig.5 Calculation model 图5计算模型
Fig. 1 Plan of pile-pile cap for tower crane
重，在定义了材料属性（C35，Q235）和构件截面属性 以后，程序自动计算自重.塔式起重机传至基础的荷载由塔式起重机生产厂家提供.塔式起重机传递至基础荷载标准值如表1所示.
表1塔式起重机传递至基础荷载标准值Table 1 Load standard values of tower crane transferred to foundation
项目 工作状态 非工作状态塔式起重机自重标准值 466 466F/KN 起重荷载标准值/kN 60 60竖向荷载标准值/kN 水平荷载标准值/kN 22.2 526 61.5 466领覆力矩标准值/（kNm） 1 370 1815
图2格构柱立面Fig. 2 Elevation of lattice column
3有限元分析
3.1计算模型
3.3荷载组合工况
采用有限元软件建立塔式起重机基础的计算模型，如图5所示.
考虑自重对塔式起重机基础的有利作用和传至基础顶部的荷载对基础的不利作用，荷载组合近似取自重加上1.35倍的塔式起重机传至基础的荷载.按照施工现场塔式起重机工作状态和荷载方
3.2荷载工况
荷载工况分为2种，即基础自重和由塔式起重机传至基础的荷载.混凝土承台和格构柱基础自
向的不确定性，将荷载组合工况分为4种：①工作状基础的最大平面位移也满足规范要求”.因此，本④非工作状态下加正向荷载.
态下沿着对角线加斜向荷载：②工作状态下加正向工程塔式起重机基础设计方案安全合理.除此之荷载：③非工作状态下沿着对角线加斜向荷载；外，本文得到了对组合式塔式起重机基础设计与施工都具有极大借鉴意义的结论.
3.4结果分析
1）对组合式塔式起重机基础设计和分析时，非和位移分析结果可知，由于混凝土的受力影响较似计算按最不利情况，可只考虑非工作状态下的 由4种荷载组合工况下塔式起重机基础的应力工作状态下的荷载反应一般大于工作状态下的，近
小，对塔式起重机基础的安全起控制作用的是钢结反应.构的强度和稳定性，因此只研究钢构件的分析结果.
2）最不利受力位置出现在格构柱的底部分肢经有限元软件分析知，工况1的最大拉应力为和水平拉杆上，若有监控要求，监控点应布置在以
6.9N/m²，出现在拉杆上，最大压应力为38N/m²，出上位置.6.9N/m²，出现在拉杆上，最大压应力为35.7N/m”，生局部失稳，这将有利于评估塔式起重机工作位置出现在格构柱上，x，y，=向的最大位移分别为2.6，对塔式起重机安全的影响.上，x，y，向的最大位移分别为4.8，4.8，2.5mm；工况4的最大拉应力为12.8N/m²，出现在拉杆上，最大压应力为48.2N/m²，出现在格构柱上，*，y，向的
最大位移分别为6.7，4.2.3mm.
最大位移都为2mm；工况2的最大拉应力为发生整体失稳，斜向工作较正向工作状态时更易发
4.1.9mm；工况3的最大拉应力为10.5N/m²，出现参考文献：
2009塔式起重机强土基础工程技术规程[S]-北京：中国[2]北京市勘察设计研究院有限公司.JGJ94-2008建筑桩基技 建筑工业出版社，2010.术规葱[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.[3]中国建筑科学研究院，GB50010-2010混硬土结构设计现范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2011.[4]北京钢铁设计研究总院.CB50017-2003钢结构设计援范[5]中国建筑科学研究院，CB50007-2011建筑地基基础设计规 [5].北京：中国计划出版社，2003.范[5].北京：中国建筑工业出版社，2011.
由非工作状态和工作状态下的应力和位移分析结果对比可知，非工作状态下的应力和位移值都大于工作状态下的，非工作状态下的荷载反应明显更不利于工作状态下的.这说明在进行塔式起重机基础设计和分析选择荷载组合工况时，可 近似按最不利情况只考虑非工作状态下的荷载组合.
安徽池州长江公路大桥有望2019年建成通车
池州长江大桥及接线工程将于3月正式动工.今年 全长41.026km、概算投资60多亿元人民币的将确保完成8亿元人民币投资任务，为后续建设工
加斜向荷载时最大压应力出现在对角受压的1根格构柱的底部分肢上，加正向荷载时最大压应力出现在正向受压的2根格构柱的底部分肢上，最大 拉应力都出现在水平拉杆上.这不仅说明最不利位置与荷载加载的方向有关，也说明危险部位始终出现在格构柱的底部分肢和水平拉杆上.
今年是池州长江公路大桥项目建设的开局之年，项目前期各项准备工作已经基本完成.目前， 施工单位已经进场，施工场地已建成.根据工作计划，2015年，该项目北主桥合同段年内将完成投资1.4亿元人民币，12月31日前完成南主塔承台封底，江中桩基全部开钻，累计完成不低于50%，完成 南引桥50%桩基，预制梁场完成建设井具备生产条件.接线工程年内累计完成投资4.8亿元人民币.
由工况1与工况2、工况3与工况4的对比可知，加正向荷载时承台的最大水平位移和钢构件的 最大拉应力较斜向荷载时大，加斜向荷载时钢构件的最大压应力较正向荷载大.塔式起重机施工时斜向工作虽然减弱了塔基整体失稳的风险，但却加重了格构柱局部受压失稳的危害.
池州长江大桥是安徽省四纵八横高速公路网规划中纵三（济祁高速）跨越长江的关键性工程.其中，主桥长5.818km，采用主跨828m的不对称混
4结语
通过对本工程中组合式塔式起重机基础方案应力、弯曲应力、稳定性、剪切强度都满足规范要求.整体稳定性验算是通过控制位移来满足的，
（自“中国桥梁网“2015-03-06）
