塔式起重机混凝土基础工程技术标准 [附条文说明] JGJ/T187-2019 建标库

附录A  塔机风荷载计算

A.1  风荷载标准值计算

A.1.1  0.8为风压修正系数。一般塔机在单位工程上的使用时间为2年~3年,按10年一遇的基本风压已属安全,行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011和《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008也规定按10年一遇的基本风压取值。本标准取50年一遇的基本风压,同时考虑风荷载的风振动力作用传至基础时将会削弱,故此对风压进行折减修正,修正系数取0.8。本条公式中其他系数可查现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009以及《高耸结构设计规范》GB50135的有关规定,可按本附录查表取值。按本标准第3.0.3条规定,工作状态下的基本风压0.20kN/m2;非工作状态下取当地50年一遇的基本风压,但不小于0.35kN/m2

A.1.2  制定塔机风振系数βz说明如下:

    根据国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012和《高耸结构设计规范》GB50135-2006的规定,按照不同的基本风压ω0、塔机的计算高度H以及地面粗糙度类别,计算出不同的塔机风振系数βz,以方便应用。

    1  混凝土基础的塔机桁架结构的基本自振周期T

    根据国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的附录F简化计算:

    式中:H——塔机的计算高度。

    2  脉动增大系数ξ

    以基本风压ω0和基本自震周期T代入公式ω0T2,且按《高耸结构设计规范》GB50135-2006第4.2.9条的规定,对于A、B、C、D类地面的基本风压分别乘以粗糙度系数1.38、1.00、0.62、0.32,按《高耸结构设计规范》GB50135-2006表4.2.9-1查出无维护钢结构的脉动增大系数ξ。

    3  根据国家标准《高耸结构设计规范》GB50135-2006规定的公式计算:

    式中:βz——风振系数;

          ξ——脉动增大系数;

          ε1——考虑风压脉动和风压高度变化的影响系数,按塔机独立计算高度H和相应的地面粗糙度查国家标准《高耸结构设计规范》GB50135-2006表4.2.9-2确定;

          ε2——考虑振型和结构外形的影响系数,按塔机重心的相对高度Z/H=0.65,塔身顶部和底部的宽度比为1,且考虑国家标准《高耸结构设计规范》GB50135-2006第4.2.9条的规定,查《高耸结构设计规范》GB50135-2006表4.2.9-3确定。

    4  地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

A.1.3  制定塔机风荷载体形系数μz说明如下:

    根据国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的规定,按照塔身为前后片桁架式结构,并分别考虑桁架由钢管或型钢组成,计算出不同的风荷载体形(简化)系数,以方便应用。μs均指塔机桁架杆件净迎风投影面积的风荷载体形系数。

    根据国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012表8.3.1的规定:

    单榀桁架的整体体形系数:

    n榀桁架的整体体形系数:

    式中:μst——单榀桁架的整体体形系数;

          μ's——桁架构件的体形系数,对方钢管或型钢杆件按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012表8.3.1第32项采用;对圆钢管杆件按第37(b)项采用;

          φ——桁架的挡风系数φ=,即本标准的结构充实率α0

          n——塔机的塔身前后桁架相数,取n=2;

          η——查国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012表8.3.1第33项,取η=0.5;

          μstw——n榀桁架的整体体形系数。

    1  型钢或方钢管杆件桁架

    单榀桁架的整体体形系数:

    塔身的整体体形系数:

    塔身桁架迎风面净投影面积的体形系数:

    2  圆钢管杆件桁架

    塔机的计算高度为30m~50m,塔机立杆、横杆、斜腹杆的钢管加权平均直径取90mm。考虑塔身立杆、横杆、腹杆表面均无凸出高度,即表面凸出高度△≈0。

    根据不同的计算高度及地面粗糙度类别,按本标准表A.1.4查取风压等效高度变化系数μz;按风压等效高度变化系数μz、塔身杆件表面情况△≈0、杆件高宽比>25以及基本风压ω0,根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012表8.3.1第37(b)项,插入法查出μ's,然后根据上述公式(1)、公式(2)计算塔身桁架迎风净投影面积的体形系数μs

A.1.4  本条规定说明可以通过塔机独立计算高度H和地面粗糙度类别查表确定塔机的风压等效高度变化系数,以便简化计算。

    风压等效高度变化系数μz编制过程如下:按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.2.1条和《高耸结构设计规范》GB50135-2006第4.2.6条规定,分别查出A、B、C、D类地面在不同高度处的风压高度变化系数,并画出以ω0为单位的实际风压图(图9),然后根据风荷载作用于基础顶面的合力相等原则,计算出均布线荷载的等效系数μz1;再根据风荷载作用于基础顶面的力矩相等原则,计算出均布线荷载的等效系数μz2,最终取系数μz1和μz2的平均值作为该塔机风荷载的等效高度变化系数μz,如图10所示。

    取μz1与μz2的平均值作为塔机风荷载的等效高度变化系数,经分析表明,虽然风荷载作用于基础顶面的力矩少了4.0%,但风荷载的合力增大了5.0%,故风荷载合力乘以基础高度的力矩增大值可弥补前者至基本相等。

A.1.5  本条文取自国家标准《塔式起重机设计规范》GB/T13752-2017第4.2节、第4.3节的规定,应按矩形基础或十字形基础上塔机的实际布置情况,决定是否乘以风向系数α。

A.1.6  塔机桁架结构的平均充实率α0已考虑塔身桁架、爬梯、爬升架、司机室、平衡重及电器箱等迎风面积。扩大系数1.1系考虑型钢肢宽及节点板等影响。