学文网内容摘要：分析塔吊各构件对倾覆力矩的影响，提出塔吊在两种工作状态下自重倾覆力矩的计算方法；分别对塔吊安装在山脚、山腰和山顶情况下，风荷载及其引起的塔吊倾覆力矩进行计算；最后将三种情况下的塔吊倾覆力矩计算结果与塔吊生产厂家提供值进行比较和分析。
关 键 词：塔吊基础；倾覆力矩；工作状态；风荷载
Abstract: analysis of tower to overturning components, the effects of the tower in two kinds of work put forward under the condition of gravity overturning calculation method; Installation of tower respectively at the foot of the mountain ridge, and, wind load caused by the overturning of tower and its calculation; Will last three cases overturning the calculation results and tower crane manufacturers to provide value for comparison and analysis.
Key words: crane foundation; Overturning; Work of the state; Wind load
中***分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来由于高层建筑迅猛发展，施工中固定式塔式起重机使用量急剧增加，塔吊倾覆的重大安全事故也屡屡发生。事故发生的原因除现场施工因素外,塔吊基础的设计计算不合理也是一个不可忽略的因素。塔吊安拆专项方案中必须对塔吊基础进行验算，而塔吊荷载计算中又以塔吊的倾覆力矩的计算尤为重要。部分塔吊说明书有可能提供塔吊倾覆力矩的具体数值，但是它并没考虑施工现场的实际情况，尤其是风荷载，对倾覆力矩的计算结果影响甚大。因此，如果采用简单套用说明书提供的数值进行设计计算，必然会使塔吊倾覆力矩计算结果与实际情况产生较大的偏差，对塔吊的正常使用带来一定的安全隐患。本文以QTZ60塔吊，分别对安装在山脚、山腰和山顶为例对山区地形的风荷载和塔吊倾覆力矩的计算进行详细阐述。
2塔吊自重产生的倾覆力矩计算
2.1塔吊各部分自重及其作用力矩计算
QTZ60塔吊说明书各部分自重及其力矩如下表1：
注:1塔吊倾覆力矩计算以塔身中心点（基础中心点）为基点，表中倾覆力矩以配重引起的力矩方向为正；
2 驾驶室、标准节、底架重、爬升架及油缸、上支座及回转机构、下支座及回转支承等考虑其重心基本通过计算基点，产生倾覆力矩忽略不计，未在表中列出。
2.2塔吊两种工作状态下的倾覆力矩计算
1)非工作状态下塔吊倾覆力矩计算
2) 工作状态下塔吊倾覆力矩计算
由塔吊说明可知,QTZ60塔吊的最大起重力矩为760kN・m
因此当塔吊在工作状态下，起重力矩抵消了部分不平衡力矩，其倾覆力矩计算值反而较空载状态下小，因此，塔吊自身倾覆力矩计算时，应取空载状态下进行。
3风荷载及其倾覆力矩计算
3.1山顶处风荷载及其倾覆力矩计算
由风荷载作用下塔吊产生的倾覆力矩与风荷载的取值、塔吊的安装位置、安装高度有关。由于QTZ60型塔吊的一般自由式最大***高度为40m，超过40m后，塔吊必须设置附墙件，水平荷载通过附墙件与建筑物拉结，只要附墙件满足要求，倾覆力矩不再进行考虑。
假设塔吊安装在绍兴地区的某个山顶，山顶到地面的垂直距离为400m。塔吊自由高度40m，塔顶的高度6.5m，最大自由高度46.5m。根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1，风荷载体型类别31、32。
可查得，。
则。另根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1，风荷载体型类别34可得，取两者较大值，即。
风荷载公式
绍兴地区50年一遇的基本风压为0.4kN/m2。由于B类地区风压高度变化系数在400m以上均为3.12，山顶处的修正系数，即。
风振系数：，引致GB50009-2001规范7.4.2公式可求得。
风荷载标准值：
由风荷载引起的塔吊倾覆力矩为：
另外起重臂与平衡（主要为纵截面）也产生风阻力，但当产生阻力时，大臂便随风转动，抵消了风荷载产生的力矩，不会与塔身风荷载力矩及重力倾覆力矩产生代数叠加结果，直至大臂平行于风向，此时迎风面积便是大臂的横截面，其产生的风阻力较小，故忽略不计。这也是安全规范规定在非工作状态下，起重臂必须处于自由转动状态的原因。
3.2山腰处风荷载及其倾覆力矩计算
假设塔吊安装在山腰时，山腰到地面的垂直距离为200m。体型系数由上述计算得。山腰处风压高度变化系数的修正系数，修正后塔吊底部风压高度变化系数为。修正后塔吊顶部风压高度变化系数为。
风振系数：
绍兴地区50年一遇的基本风压为0.4kN/m2。
塔吊底部风荷载标准值：
塔吊顶部风荷载标准值：
由风荷载引起的塔吊倾覆力矩为：
3.3山脚处风荷载及其倾覆力矩计算
假设塔吊安装在山脚时，体型系数由上述计算得。塔吊底部风压高度变化系数为，顶部风压高度变化系数为。
塔吊底部风振系数：
塔吊顶部风振系数：
绍兴地区50年一遇的基本风压为0.4kN/m2。
塔吊顶部风荷载标准值：
由风荷载引起的塔吊倾覆力矩为：
4计算结果的比较分析
塔吊自身产生的倾力矩与风荷载产生的倾覆力矩叠加可知，塔吊安装在山顶、山腰、山脚时所受的倾覆力矩分别为3956kN・m、2905kN・m、1431kN・m。因此，当塔吊位于山顶、山腰时，倾覆力矩说明书提供的1628kN・m相差甚大，而塔吊位于山脚或平地时方可套说明书提供的数值。
5结语
由于塔吊生产厂家对施工现场的风荷载状况、塔吊安置地点，也不能很好把握这些因素对倾覆力矩的影响，从而影响塔吊的基础设计。盲目的套用说明书会给工程带来安全隐患。因此，塔吊基础的设计计算目前仍然是一个薄弱环节，有待于进一步的研究和探讨，积累经验建立规范化的计算体系。
参考文献（reference）：
[1]塔式起重机设计规范（GB/T13752-92）
[2]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）
[3]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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