0 引言:
作为塔式起重机结构性安全保障的核心载体,塔机基础结构的现实作用与重要意义不言而喻。在塔式起重机应用要求与强度更高的背景下,有必要从其实际结构条件出发,强化对其基础方案设计的过程控制,以优化完善的基础设计,保证塔式起重机可靠稳定运行。
1 塔式起重机基础设计的主要内容
在实践中,塔式起重机的整体效能较为明显,无论是在起重工作效率方面,还是在覆盖范围与使用经济成本方面,其均具有无可比拟的现实优势,可在极大程度上满足高强度、快节奏的生产建设需求。在塔式起重机基础设计中,应首先根据塔机的安装位置,参照与塔式起重机相关的专业技术资料,对其基础层面的各项技术参数进行精准计算与校核,以满足其在基础高度、强度与刚度等方面的技术要求,并确保塔机埋件抗拔要求。随着工程项目建设要求的提高,塔机基础设计所涵盖的内容愈发细化,需要在充分考量地基基础条件的同时,合理选择与工程主体结构相类似的桩型,同步优化完善塔式起重机基础施工方案和施工图等。长期以来,广大技术单位高度重视塔式起重机基础设计方法与理念的创新延伸,在细化明确塔机基础构造方法,优化整合各类技术参数等方面进行了积极探索,对塔机的工作状态和非工作状态进行了重点优化,充分保障了塔式起重机在实践应用中的安全性、可靠性与稳定性[1]。
2 塔式起重机基础方案设计的方法路径
2.1作用于塔机基础顶面的荷载数据分析
2.1.1水平荷载数据和竖向荷载数据的计算
水平荷载和竖向荷载是塔式起重机基础结构所承担的重要荷载类型,二者在受力模式与传力路径等方面存在显著差异,前者主要包括回转离心力荷载、惯性力荷载和风荷载等技术参数,后者则主要由起重臂、变幅小车、平衡臂等结构构件产生。在水平荷载数据计算中,应根据塔式起重机的安装高度等,分别对工作状态和非工作状态进行分别计算,获取风压或风速变化影响条件。在竖向荷载数据计算中,应对塔式起重机的上部整体结构进行优化,使竖向荷载更趋均衡化。
2.1.2力矩荷载数据和扭矩荷载数据的计算
力矩荷载主要出现于塔式起重机工作状态之中,且具有相对分散性特征,应根据《建筑结构荷载规范》等技术标准予以精准校核。在实践中,力矩荷载又可细化分为可变荷载和不可变荷载等,应分别选择相应的分项荷载系数,计算其荷载标准值。在塔式起重机回转过程中,由于整体结构受力状态发生变化,所产生的扭矩荷载则同样出现变化,塔身上部荷载通过扭矩向基础结构顶面传递,从而打破基础结构的零扭矩值状态。根据力矩荷载和扭矩荷载等数据[2],对塔式起重机的钢筋使用量进行合理配置。
2.2固定混凝土基础方案设计
现代工业生产要求的提高,使塔式起重机基础受力状态更具不确定性,若不注重其固定混凝土的设计,则势必会加大塔式起重机的不稳定性。对此,应首先注重对塔机倾覆稳定性的校核,根据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》等技术标准,对倾覆稳定性做出详细评估分析。其次,应全面分析持力层的受力状态变化条件,计算其承载力,以有效降低偏心荷载对塔式起重机基础结构带来的影响。在部分地基条件相对松软的情况下,持力层难以满足基础设计要求,则需要对软弱下卧层的承载力进行强化提升。
2.3塔机基础方案计算点
2.3.1计算最大支反力
最大支反力的计算需要结合塔式起重机的整体结构构造状态,在对塔机回转方向进行变化优化的同时,将所有影响支反力的因素进行集中管控,以实现最大支反力计算效果的最优化。按照塔机地基基础设计规范的相关要求,塔机基础方案设计中的最大支反力应对其基础底座进行细化分析,对基础底座支脚的偏心竖向作用力进行仿真分析,使塔机基础结构能够满足结构性强度要求。在工作状态下,塔机基础构造的最大支反力同样可形成有限约束,满足塔机机身的整体荷载要求[3]。
2.3.2计算最大弯曲正应力
弯曲正应力对塔式起重机基础结构的影响相对明显,应在基础方案设计中对其进行精准计算与分析。在该过程中,应根据相关技术要求,选择具有代表性的评价参数,对最大弯曲正应力进行优化分析,并据此选择支脚处的型钢。在最大弯曲正应力计算完成后,应按照钢结构支撑所产生的弯曲剪应力等标准,对其整体优化性进行校验,严格界定最大正应力的出现区域,使腹板上的剪应力处于均匀分布状态,充分满足塔式起重机基础方案设计的强度条件。
3 塔式起重机基础方案设计应注意的问题分析
3.1结合环境概况,提升设计针对性
在塔式起重机基础方案设计中,应首先对其运行环境进行全面深入分析,根据其未来实际需求提升基础设计方法的针对性,以更好地满足塔机在实际运行中的强度要求。注重对主体结构基础设计对塔机的影响,运用有限元分析的相关方法判断塔式起重机基础结构的整体负荷强度是否符合附墙要求等[4],提升各项技术参数计算的准确性。严格对塔式起重机结构进行选型,提前对相应的钻孔位置进行设计。
3.2充分运用信息化的设计技术
现代信息化技术的快速发展,为塔式起重机基础方案设计提供了更为丰富的技术手段,使传统设计环境下难以完成的基础方案模拟、数据参数校核与结构防震建模等目标任务更具实现可能。因此,塔式起重机基础方案设计应积极运用信息化的设计方法,将与塔机基础相关的各类技术参数导入系统平台,按照系统平台的运算能力,使最终形成的塔机基础方案更具可行性。
3.3细化基础方案设计成果的后期评价
科学合理的后期评价可精准识别与发现塔式起重机基础方案设计中的短板与不足,并可运用评价结论对后期基础方案设计的具体方法进行修正。对此,应根据基础方案所描述的桩型、桩径和桩入土深度等,建立系统完整的后期评价体系,对基础方案设计成果进行客观评价。在该环节,应注重避免人为主观意志的干预,充分保证后期评价结果的客观性与可信性,为后续基础施工各项步骤实施提供有效依据。
4 结语
综上分析,受设计模式、基础结构与参数校核等因素影响,当前塔式起重机基础方案设计实践中依然存在诸多短板,束缚着其整体设计效果的优化提升。因此,相关人员应密切结合塔式起重机的实际应用环境,创新运用精细化的基础方案设计条件,拓展丰富基础方案设计的核心内容,强化对各项参数的计算处理,并深化运用软件技术,对基础结构受力状态进行建模处理,以提升塔机基础方案设计水平与成效。
参考文献:
[1]易侃,陈兵,班鹏.超高层核心筒外挂式塔式起重机支撑架基础预埋件受力分析[J].施工技术,2019,48(8):96-99.
[2]王晓敏,李江.复杂城市环境下大型塔式起重机基础设计与施工[J].施工技术(下旬刊),2021,50(17):28-33.
[3]杨茂芽.塔式(门座式)起重机提升系统的节能方案设计[J].现代制造技术与装备,2021(5):9-11.
[4]张浩,李振宇.内置式架空承台塔式起重机基础设计与受力分析[J].建筑技术开发,2019,46(24):93-94.