塔式起重机板式基础的安全分析

梁永生 张兰娣 朱春华

（河北建筑工程学院，河北 张家口075000）

0 引 言

在工程建设领域中，塔式起重机已经得到非常广泛的使用，塔式起重机的安全管理成为施工现场安全管理的主要任务之一.但是由于种种的原因，由塔式起重机引起的各类安全事故却经常不断发生，并造成人员及财产的巨大损失.其中由于塔式起重机基础不符合安全要求，致使工作中倾覆事故时有发生，因此对塔式起重机板式基础进行安全分析非常必要.

1 塔式起重机板式基础设计

塔式起重机必须安装在相关的基础上才能正常工作，塔式起重机安装前，首先应对基础的类型进行选择和设计，并按照设计及规范的要求进行施工.塔式起重机的基础应按国家标准《塔式起重机安全规程》GB5144及《塔式起重机》GB／T5031的规定和使用说明书的要求进行设计和施工.施工企业还应根据工程地质勘察报告的有关数据，确定施工现场的地基承载能力的大小.但是，有些时候施工现场的条件特殊，地基承载能力无法满足塔式起重机使用说明书对基础的要求时，施工企业可以根据实际情况自行设计塔机基础，经常采用下列常用的塔机基础形式：板式基础；桩基承台式混凝土基础；组合式基础.

所谓板式基础是指其截面为矩形，截面高度不变的钢筋混凝土基础.塔机板式基础的设计及计算应满足下列规定要求：

（1）应进行塔机整体抗倾覆稳定性和地基承载力的验算.

（2）塔机整体抗倾覆稳定性应满足下式规定：

式①中，e——偏心距（m）；

Mk——相应于荷载效应标准组合时，作用于塔机矩形基础顶面短边方向的力矩值（KN·m）；

Fvk——相应于荷载效应标准组合时，作用于塔机矩形基础顶面短边方向的水平荷载值（KN）；

Fk——塔式起重机作用于基础顶面的竖向荷载标准值（KN）；

Gk——基础及其上土的自重标准值（KN）；

b——矩形基础底面的短边长度（m）.

（3）地基承载力应满足下式规定：

式②中，PK——相应于荷载效应标准组合时，基础底面的平均压力值（KPa）；

L——矩形基础底面的长边长度（m）；

fa——修正后的地基承载力特征值（KPa）.

同时，地基承载力计算还应满足式③或式④的规定：

在式③和式④中，

Pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值（KPa）；

W——基础底面的抵抗矩（m3）；

a——合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离（m）.

（4）基础底板的配筋设计，应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的相关规定要求.根据以上各式，最终可以确定符合安全要求的板式基础相关尺寸h、L、b.

2 塔式起重机板式基础的安全分析

（1）在整体抗倾覆稳定性计算中，根据式①可推导出：

在实际工作中，塔式起重机的型号和塔式起重机的工作条件均为可确立因素，也就是说，Fk＋Gk和Mk是可以确定的常数值.

则式⑤可变为：

根据式⑥可得，如h给定，就可确定出满足安全的数值b，即抗倾覆稳定性安全.

（2）我们在计算地基承载力的过程中，荷载选择的是荷载标准组合，而在板式基础设计中，抗弯、抗剪、抗冲切计算时，荷载选择的是荷载基本组合.荷载组合系数的确定非常关键，其取值大小必须符合国家标准的相关规定要求，否则计算结果与实际不符，造成安全隐患.

如某型号的塔式起重机，我们假设给定作用在基础顶面的最不利荷载标准值为Mk、Fk、Fvk，会存在两种情况

如果设方形混凝土基础的边长b，厚h，基础埋深d为已知，则混凝土基础的自重标准值Gk可求得.根据式②可得PK，将计算结果与修正后的地基承载力特征值fa相比较，如果不满足地基承载力要求，必须重新调整基础尺寸满足为止.再求Pkmax，将计算结果与修正后的地基承载力特征值1.2fa相比较，如不满足地基承载力要求，则需要重新调整基础尺寸满足为止.

根据假设已知条件，先计算PK，将计算结果与修正后的地基承载力特征值fa相比较，直到满足为止；再求Pkmax的值，将计算结果与修正后的地基承载力特征值相1.2fa比较，直到满足为止.

基础尺寸需经多次验算，直到满足相关要求，才能最终确定，否则会造成安全隐患.

3 结束语

根据以上论述及分析，可得出塔式起重机板式基础应满足抗倾覆稳定性和地基承载力的要求.除满足其它有关规定外，基础尺寸的确定非常重要.基础尺寸的确定，必须经过多次验算修改，才能得到满足安全要求的基础尺寸，保证板式基础正常安全地工作.施工企业在基础施工中，应严格按设计要求进行施工，每一程序完成后必须进行验收，合格后才能进行下一程序，并按规定要求进行检测.施工材料质量必须符合设计及规范要求，按规定要求进行见证取样并送检.整个过程监理应进行旁站监理，保证基础施工质量.

［1］国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010

［2］国家标准《塔式起重机安全规程》GB5144

［3］国家标准《塔式起重机》GB／T5031

［4］国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009