算建筑计算器

塔吊基础验算计算器

基底压力、偏心距、抗倾覆系数,三项验算一次看。

速答

默认参数下:塔机垂直力 Fv 500 kN · 水平力 Fh 30 kN · 倾覆力矩 M 1200 kN·m 等基底最大压力 85.2 kPa

改下方输入即时重算

输入参数

长 L厚 H宽 W
边长决定基底面积与抗倾覆力臂,高度决定自重;水平力矩随高度放大。
kN
塔机说明书给的最大垂直力,含最大吊重
kN
风荷载与非工作状态水平力
kN·m
说明书给的作用于基础顶的最大力矩
m
方形板式基础,按边长输入
m
m
从地面到基础底,用于算上覆土重
kPa
按地勘报告取,验算用 1.2 倍

计算结果

基底最大压力
85.2kPa
基础自重1260.0kN
上覆土重64.8kN
基底总竖向力1824.8kN
传至基底的倾覆力矩1242.0kN·m
基底平均压力50.7kPa
偏心距 e0.681m
允许偏心 B ÷ 61.000m
基底最大压力85.2kPa
基底最小压力16.2kPa
承载力上限 1.2 fak216kPa
抗倾覆稳定系数4.41
基础混凝土量50.40m³

两项验算缺一不可。第一项承载力:基底最大压力 pMax = N/A × (1 + 6e/B) 不得超过 1.2 fak,同时偏心距 e 不得超过 B/6——超过 B/6 后基底出现零压区(脱空),基础一侧翘起,此时上面的公式已不适用,必须加大基础尺寸。第二项抗倾覆:K = N × B/2 ÷ M,一般要求不小于 1.5。注意 M 传下来要加上水平力对基底产生的力矩 Fh × h,这一项常被漏掉。本工具假定方形板式基础、地基均匀、荷载按说明书最大值,只做初步选型,正式方案必须由有资质单位按塔机说明书、地勘报告和《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》出计算书并签章。

计算公式

基础自重G = 25 × 边长² × 基础高度
上覆土重Gs = 边长² × (埋深 − 基础高) × 18
基底总竖向力N = Fv + G + Gs
基底倾覆力矩Mk = M + Fh × 基础高度
偏心距e = Mk ÷ N,要求 e ≤ B ÷ 6
最大基底压力pMax = N ÷ A × (1 + 6e ÷ B)
抗倾覆系数K = N × B ÷ 2 ÷ Mk,要求 K ≥ 1.5
Fv 500 kN、Fh 30 kN、M 1200 kN·m、基础 6×6×1.4 m、埋深 1.5 m、fak 180 kPa:自重 1260 kN,覆土 64.8 kN,总竖向力 1824.8 kN,基底力矩 1242 kN·m,偏心距 0.681 m(<B/6=1.0),平均压力 50.7 kPa,最大 85.2 kPa(<1.2fak=216),最小 16.2 kPa,抗倾覆系数 4.41。

常见问题

偏心距为什么不能超过 B/6?
超过 B/6 之后,基底的一部分会脱离地基(零压区),基础只有一侧受力,实际受力面积变小、压力急剧上升,上面的线性分布公式就失效了。脱空还会让基础一侧翘起,塔身垂直度失控,严重时整机倾覆。所以规范把 e ≤ B/6 作为刚性基础的强制条件;一旦算出来超过,要么加大基础尺寸,要么增加基础高度和配重,不能靠加配重钢筋解决。
水平力的力矩为什么容易被漏掉?
因为塔机说明书给的倾覆力矩是作用于基础顶面的,而验算用的是基底的压力分布,力矩传下去要加上水平力乘以力臂(基础高度)。Fh 只有几十 kN,看起来不大,但乘上 1.4 m 的基础高度就是 42 kN·m,占 1242 kN·m 的 3.4%。基础越高这一项越大,深基础时不能忽略。同理,竖向力的偏心也会产生附加力矩,但通常已包含在说明书给的 M 里。
算出来不够怎么办?
按影响大小依次试:一是加大基础边长,基底面积按平方增长,压力直接降下来,同时抗倾覆力臂也变大,这是最有效的;二是加高基础,自重增加且力矩力臂增大,但也会增加水平力矩;三是增加埋深利用上覆土重;四是提高地基承载力(换填、夯实、加大垫层)。实在不行就改基础形式:改用桩基础(承台加灌注桩),或者改用大底盘整体基础把塔机坐在结构底板上。任何调整都要重新跑一遍两项验算,不能只验一项。

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本页计算结果为工程量估算参考,不构成设计依据。实际施工与结算须以设计图纸、现行国家标准及经审批的专项施工方案为准。涉及结构安全、支护、模板支撑的计算,必须由具备相应资质的专业人员复核。