其中:Fv为垂直载荷(塔机自重及重物的载荷);Fh为水平载荷(风载荷和小车运行的惯性载荷);M1、M2分别为方向垂直的2倾翻力矩(水平载荷和垂直载荷与其对基础的力臂的乘积);Mk为扭矩(回转产生的惯性载荷);设计风压工作工况为250Pa,非工作工况为0~20m时为800Pa,20~100m时为1100Pa,大于100m时为1300Pa。
根据塔机的实际工作环境,工作工况应选用载荷组合Ⅱ,非工作工况选用载荷组合Ш,其安全系数分别为nⅡ=1.33,nШ=1.151;拉、压弯许用应力分别为[ ]Ⅱ= s/1.33和[ ]Ш= s/1.15,由于预埋节和标准节材料选用Q235-B,因此得到[ ]Ⅱ=1767kg/cm2,[ ]Ш=2043kg/cm2。
一般标准节替代预埋节其主弦杆受力结果为:
工作状态:当起重臂与塔身平行时,Q压=1490.5kg/cm2 [ ]Ⅱ。但在实际工作中,塔机做360 回转,计算单肢拉压应力时应从对角线方向单肢受力最大工况时计算,即起重臂与塔身成45 角时Q压=1950kg/cm2 [ ]Ⅱ。
非工作状态:Q压=2397kg/cm2 [ ]Ш,Q拉=1768kg/cm2 [ ]Ш,计算结果表明一般标准节不能满足安全使用要求。
3.允许使用的条件
预埋节所处位置在塔机根部,所受载荷最大,按标准设计要求使用普通标准节替代预埋节,无法满足塔机的安全使用要求。当塔机的运行环境、自身状态等发生改变后,其对基础的作用力也发生变化,即随着塔身的降低,对基础的弯矩和垂直载荷相应减小,但扭矩和水平载荷基本不变。当塔机安装于内地,风载荷相对较小,则非工作状态下的弯矩也比设计值小。若综合考虑各方向的力,当主弦杆受到的力小于普通标准节的许用应力时,即可用标准节替代预埋节使用,不会发生倒塔事故。
目前,建筑用塔机由于工作速度快,成本低,可以减少劳动强度,节约成本;同时还可提高施工进度。当建筑物高度较低时,塔机的塔身可以安装的较低,此时塔机对其基础的作用力相应要减小。假如塔机独立自由高度降为19.5m(允许独立高度40.5m),起重臂长度57m时,该塔机的各部件重量(t) 力臂(m)见表2。
表2塔机在较低高度时各部件重量 力臂
(t m)