塔式起重機(jī)板式基礎(chǔ)的安全分析

梁永生 張?zhí)m娣 朱春華

（河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口075000）

0 引 言

在工程建設(shè)領(lǐng)域中，塔式起重機(jī)已經(jīng)得到非常廣泛的使用，塔式起重機(jī)的安全管理成為施工現(xiàn)場安全管理的主要任務(wù)之一.但是由于種種的原因，由塔式起重機(jī)引起的各類安全事故卻經(jīng)常不斷發(fā)生，并造成人員及財(cái)產(chǎn)的巨大損失.其中由于塔式起重機(jī)基礎(chǔ)不符合安全要求，致使工作中傾覆事故時(shí)有發(fā)生，因此對塔式起重機(jī)板式基礎(chǔ)進(jìn)行安全分析非常必要.

1 塔式起重機(jī)板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

塔式起重機(jī)必須安裝在相關(guān)的基礎(chǔ)上才能正常工作，塔式起重機(jī)安裝前，首先應(yīng)對基礎(chǔ)的類型進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，并按照設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求進(jìn)行施工.塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》GB5144及《塔式起重機(jī)》GB／T5031的規(guī)定和使用說明書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工.施工企業(yè)還應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定施工現(xiàn)場的地基承載能力的大小.但是，有些時(shí)候施工現(xiàn)場的條件特殊，地基承載能力無法滿足塔式起重機(jī)使用說明書對基礎(chǔ)的要求時(shí)，施工企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)塔機(jī)基礎(chǔ)，經(jīng)常采用下列常用的塔機(jī)基礎(chǔ)形式：板式基礎(chǔ)；樁基承臺(tái)式混凝土基礎(chǔ)；組合式基礎(chǔ).

所謂板式基礎(chǔ)是指其截面為矩形，截面高度不變的鋼筋混凝土基礎(chǔ).塔機(jī)板式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及計(jì)算應(yīng)滿足下列規(guī)定要求：

（1）應(yīng)進(jìn)行塔機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性和地基承載力的驗(yàn)算.

（2）塔機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)滿足下式規(guī)定：

式①中，e——偏心距（m）；

Mk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于塔機(jī)矩形基礎(chǔ)頂面短邊方向的力矩值（KN·m）；

Fvk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于塔機(jī)矩形基礎(chǔ)頂面短邊方向的水平荷載值（KN）；

Fk——塔式起重機(jī)作用于基礎(chǔ)頂面的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；

Gk——基礎(chǔ)及其上土的自重標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；

b——矩形基礎(chǔ)底面的短邊長度（m）.

（3）地基承載力應(yīng)滿足下式規(guī)定：

式②中，PK——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面的平均壓力值（KPa）；

L——矩形基礎(chǔ)底面的長邊長度（m）；

fa——修正后的地基承載力特征值（KPa）.

同時(shí)，地基承載力計(jì)算還應(yīng)滿足式③或式④的規(guī)定：

在式③和式④中，

Pkmax——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值（KPa）；

W——基礎(chǔ)底面的抵抗矩（m3）；

a——合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣的距離（m）.

（4）基礎(chǔ)底板的配筋設(shè)計(jì)，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的相關(guān)規(guī)定要求.根據(jù)以上各式，最終可以確定符合安全要求的板式基礎(chǔ)相關(guān)尺寸h、L、b.

2 塔式起重機(jī)板式基礎(chǔ)的安全分析

（1）在整體抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算中，根據(jù)式①可推導(dǎo)出：

在實(shí)際工作中，塔式起重機(jī)的型號(hào)和塔式起重機(jī)的工作條件均為可確立因素，也就是說，F(xiàn)k＋Gk和Mk是可以確定的常數(shù)值.

則式⑤可變?yōu)椋?/p>

根據(jù)式⑥可得，如h給定，就可確定出滿足安全的數(shù)值b，即抗傾覆穩(wěn)定性安全.

（2）我們在計(jì)算地基承載力的過程中，荷載選擇的是荷載標(biāo)準(zhǔn)組合，而在板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算時(shí)，荷載選擇的是荷載基本組合.荷載組合系數(shù)的確定非常關(guān)鍵，其取值大小必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定要求，否則計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符，造成安全隱患.

如某型號(hào)的塔式起重機(jī)，我們假設(shè)給定作用在基礎(chǔ)頂面的最不利荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Mk、Fk、Fvk，會(huì)存在兩種情況

如果設(shè)方形混凝土基礎(chǔ)的邊長b，厚h，基礎(chǔ)埋深d為已知，則混凝土基礎(chǔ)的自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk可求得.根據(jù)式②可得PK，將計(jì)算結(jié)果與修正后的地基承載力特征值fa相比較，如果不滿足地基承載力要求，必須重新調(diào)整基礎(chǔ)尺寸滿足為止.再求Pkmax，將計(jì)算結(jié)果與修正后的地基承載力特征值1.2fa相比較，如不滿足地基承載力要求，則需要重新調(diào)整基礎(chǔ)尺寸滿足為止.

根據(jù)假設(shè)已知條件，先計(jì)算PK，將計(jì)算結(jié)果與修正后的地基承載力特征值fa相比較，直到滿足為止；再求Pkmax的值，將計(jì)算結(jié)果與修正后的地基承載力特征值相1.2fa比較，直到滿足為止.

基礎(chǔ)尺寸需經(jīng)多次驗(yàn)算，直到滿足相關(guān)要求，才能最終確定，否則會(huì)造成安全隱患.

3 結(jié)束語

根據(jù)以上論述及分析，可得出塔式起重機(jī)板式基礎(chǔ)應(yīng)滿足抗傾覆穩(wěn)定性和地基承載力的要求.除滿足其它有關(guān)規(guī)定外，基礎(chǔ)尺寸的確定非常重要.基礎(chǔ)尺寸的確定，必須經(jīng)過多次驗(yàn)算修改，才能得到滿足安全要求的基礎(chǔ)尺寸，保證板式基礎(chǔ)正常安全地工作.施工企業(yè)在基礎(chǔ)施工中，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，每一程序完成后必須進(jìn)行驗(yàn)收，合格后才能進(jìn)行下一程序，并按規(guī)定要求進(jìn)行檢測.施工材料質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，按規(guī)定要求進(jìn)行見證取樣并送檢.整個(gè)過程監(jiān)理應(yīng)進(jìn)行旁站監(jiān)理，保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量.

［1］國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010

［2］國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》GB5144

［3］國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)》GB／T5031

［4］國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009