附著式塔式起重機的附著計算

塔式起重機附著（錨固）裝置的構(gòu)造、內(nèi)力和安裝要求在使用說明書中均有敘述，因此，在塔機安裝和使用中，使用單位按要求執(zhí)行即可，不需再進行計算，只有當塔機安裝位置至建筑物距離超過使用說明書規(guī)定，需增長附著桿（支承桿），或附著桿與建筑物連接的兩支座間距改變時，需進行附著計算。
塔式起重機的附著計算主要包括附著桿計算、附著支座連接計算和附著框架計算三個部分。
（1）附著桿計算
附著桿按兩端鉸支的軸心受壓桿件計算。
1）附著桿內(nèi)力
附著桿內(nèi)力按說明書規(guī)定取用；如說明書無規(guī)定，或附著桿與建筑物連接的兩支座間距改變時，則需進行計算。其計算要點如下：
①塔機按說明書規(guī)定與建筑物附著時，最上一道附著裝置的負荷最大（圖14-44），因此，應(yīng)以此道附著桿的負荷作為設(shè)計或校核附著桿截面的依據(jù)。

圖14-44塔式起重機與建筑物附著情況簡圖
1-最上一道附著裝置；2-建筑物
②附著式塔機的塔身可視為一個帶懸臂的剛性支承連續(xù)梁，其內(nèi)力及支座反力計算簡圖如圖14-45所示，計算方法參見本手冊第2章：施工常用結(jié)構(gòu)計算及《建筑結(jié)構(gòu)力學》有關(guān)內(nèi)容。

圖14-45塔身內(nèi)力及支座反力計算簡圖
q₁、q₂-風荷載；M-力矩；N-軸向力；T（T‘）-由回轉(zhuǎn)慣性力及風力產(chǎn)生的扭矩
③附著桿的內(nèi)力計算應(yīng)考慮兩種情況：
計算情況I：塔機滿載工作，起重臂順塔身x-x軸或y-y軸，風向垂直于起重臂，如圖14-46（a）所示；
計算情況II：塔機非工作，起重臂處于塔身對角線方向，風由起重臂吹向平衡臂，如圖14-46（b）所示。

圖14-46附著桿內(nèi)力計算的兩種情況
（a）計算情況I；（b）計算情況II
1-錨固環(huán)；2-起重臂；3-附著桿；W-風力
④附著桿內(nèi)力計算方法。附著桿內(nèi)力按力矩平衡原理計算。
對于計算情況I（圖14-47a）：

圖14-47用力矩平衡原理計算附著桿內(nèi)力
（a）計算情況I；（b）計算情況II

式中T、T‘——塔身在截面1-1處（最上一道附著裝置處，見圖14-44，以下同）所承受的由于回轉(zhuǎn)慣性力（包括起吊構(gòu)件重、塔機回轉(zhuǎn)部件自重產(chǎn)生的慣性力）而產(chǎn)生的扭矩與由于風力而產(chǎn)生的扭矩之和。風力按工作風壓0.25kN/m2取用。|T|＝|T‘|，但方向相反，系考慮回轉(zhuǎn)方向不同之故；
V_x、V‘_x——塔身在截面1-1處在x軸方向的剪力，|V_x|＝|V‘_x|，方向相反，原因同上；
V_y、V‘_y——塔身在截面1-1處在y軸方向的剪力，|V_y|＝|V‘y|，方向相反，原因同上；
a、l1~l5——力臂，見圖14-47a。
對于計算情況II（圖14-47b）同樣用力矩平衡原理，由ΣM_B＝0、ΣM_C＝0、ΣM_O‘＝0，分別求得塔機在非工作狀態(tài)下的R_AC、R_BC和R_AD之值。需注意的是，此計算情況下無扭矩作用，風力按塔機使用地區(qū)的基本風壓值計算，V_x1、V‘_x1為非工作狀態(tài)下的截面1-1處的剪力。
2）附著桿長細比計算
附著桿長細比λ不應(yīng)大于100。實腹式附著桿的長細比按λ＝l：r計算（l——附著桿長度；r——附著桿截面的最小慣性半徑）；格構(gòu)式附著桿的長細比λ按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算，這里從略。
3）穩(wěn)定性計算
附著桿的穩(wěn)定性按下列公式計算：

式中N——附著桿所承受的軸心力，按使用說明書取用或由計算求得；
A——附著桿的毛截面面積；
φ——軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》采用；
f——鋼材的抗壓強度設(shè)計值，按上述規(guī)范取用。
（2）附著支座連接計算
附著支座與建筑物的連接，目前多采用與預(yù)埋在建筑物構(gòu)件上的螺栓相連接。預(yù)埋螺栓的規(guī)格、材料、數(shù)量和施工要求，塔機使用說明書一般也有規(guī)定。如無規(guī)定，可按下列要求確定：
1）預(yù)埋螺栓（以下簡稱螺栓）必須用Q235鎮(zhèn)靜鋼制作。
2）附著的建筑物構(gòu)件的混凝土強度等級不應(yīng)低于C20。
3）螺栓的直徑不宜小于24mm。
4）螺栓埋入長度和數(shù)量按下列公式計算：
0.75nπdlf_τ＝N（14-35）
式中0.75——螺栓群不能同時發(fā)揮作用的降低系數(shù)；
n——螺栓數(shù)量；
d——螺栓直徑；
1——螺栓埋入混凝土長度；
f_τ——螺栓與混凝土的粘接強度，對于C20混凝土取1.5N/mm²；對于C30混凝土取3.0N/mm²；
N——附著桿軸向力，按使用說明書取用或計算求得。
5）上述計算結(jié)果，尚需符合下列要求：
①螺栓數(shù)量，單耳支座不得少于4只；雙耳支座不得少于8只；
②螺栓埋入長度不應(yīng)少于15d；
③螺栓埋入混凝土的一端應(yīng)作彎鉤并加焊橫向錨固鋼筋；
④螺栓的直徑和數(shù)量尚應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》驗算其抗拉強度。
6）附著點應(yīng)設(shè)在建筑物樓面標高附近。
（3）附著框架計算
附著框架按方形鋼架計算，其計算簡圖如圖14-48所示；為便于計算，可將其分解，如圖14-49所示。圖中P為作用于附著框架的荷載；根據(jù)最大單根附著桿內(nèi)力計算，作用點為頂緊螺栓（附著框架與塔身連接用）與附著框架的接觸點。具體計算方法可參閱建筑結(jié)構(gòu)力學有關(guān)內(nèi)容，這里從略。

圖14-48附著框架計算簡圖