1#塔吊四桩基础的算计书

安全设施计算软件(2012) PKPM软件出品

塔吊四桩基础的计算书

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。

一. 参数信息

塔吊型号:TQ60/80 起重荷载标准值:Fqk=60kN 非工作状态下塔身弯矩:M=-200.0kN.m 塔身宽度:B=1.6m 承台混凝土等级:C35 矩形承台边长:H=5.0m 承台箍筋间距:S=200mm 承台顶面埋深:D=0.0m 桩间距:a=4m 桩入土深度:32m 计算简图如下： 塔机自重标准值:Fk1=571.16kN 塔吊最大起重力矩:M=511.16kN.m 塔吊计算高度:H=40m 桩身混凝土等级:C35 保护层厚度:H=50mm 承台厚度:Hc=1.2m 承台钢筋级别:HRB400 桩直径:d=0.5m 桩钢筋级别:HPB235 桩型与工艺:预制桩

二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载

1) 塔机自重标准值 Fk1=571.16kN

2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=5×5×1.20×25=750kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=60kN

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2. 风荷载计算

1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=0.2kN/m2) Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2 qsk=1.2×0.34×0.35×1.6=0.23kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.23×40.00=9.04kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×9.04×40.00=180.81kN.m

2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=0.35kN/m2) Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.35=0.59kN/m2 qsk=1.2×0.59×0.35×1.60=0.40kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.40×40.00=15.82kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×15.82×40.00=316.42kN.m

3. 塔机的倾覆力矩

工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+0.9×(511.16+180.81)=422.78kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+316.42=116.42kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(571.16+750.00)/4=330.29kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(571.16+750)/4+(116.42+15.82×1.20)/5.66=354.23kN

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Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(571.16+750-0)/4-(116.42+15.82×1.20)/5.66=306.35kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(571.16+750.00+60)/4=345.29kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(571.16+750+60)/4+(422.78+9.04×1.20)/5.66=421.96kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(571.16+750+60-0)/4-(422.78+9.04×1.20)/5.66=268.62kN

四. 承台受弯计算 1. 荷载计算

不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(571.16+60)/4+1.35×(422.78+9.04×1.20)/5.66=316.52kN 非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×571.16/4+1.35×(116.42+15.82×1.20)/5.66=225.09kN

2. 弯矩的计算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条

其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；

Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。 由于工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×316.52×1.20=759.64kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条

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式中 α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α取为0.94,期间按线性内插法确定； fc──混凝土抗压强度设计值； h0──承台的计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2。 底部配筋计算:

αs=759.64×10/(1.000×16.700×5000.000×1150)=0.0069 ξ=1-(1-2×0.0069)

0.5

6

2

1

=0.0069

γs=1-0.0069/2=0.9965

As=759.64×106/(0.9965×1150.0×360.0)=1841.2mm2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值： Vmax=316.52kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。 我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

式中 λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1150mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm； S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

2

六. 承台受冲切验算

依据塔机规范，塔机立柱对承台的冲切可不验算，本案只计算角桩对承台的冲切！ 承台受角桩冲切的承载力可按下式计算：

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式中 Nl──荷载效应基本组合时，不计承台以及其上土重的角桩桩顶的竖向力设计值； β

1x，β1y──角桩冲切系数； β1x=β1y=0.56/(0.826+0.2)=0.546

c1，c2──角桩内边缘至承台外边缘的水平距离；c1=c2=750mm

a1x，a1y──承台底角桩内边缘45度冲切线与承台顶面相交线至桩内边缘的水平距离；a1x=a1y=950mm β

hp──承台受冲切承载力截面高度影响系数；βhp=0.904

ft──承台混凝土抗拉强度设计值；ft=1.57N/mm2 h0──承台外边缘的有效高度；h0=1150mm λ

1x，λ1y──角桩冲跨比，其值应满足

0.25～1.0，取λ

1x=λ1y=a1x/h0=0.826

工作状态下：

Nl=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(571.16+60)/4+1.35×(422.78+9.04×1.2)/5.656=316.52kN 非工作状态下：

Nl=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×571.16/4+1.35×(116.42+15.82×1.2)/5.656=225.09kN

等式右边 [0.546×(750+475)+0.546×(750+475)]×0.904×1.57×1150/1000=2181.45kN 比较等式两边，所以满足要求!

七. 桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×421.96=569.64kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中 Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.85

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2；

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Aps──桩身截面面积，Aps=196350mm2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为393mm2

综上所述，全部纵向钢筋面积393mm2

八. 桩竖向承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条 轴心竖向力作用下，Qk=345.29kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=421.96kN 桩基竖向承载力必须满足以下两式：

单桩竖向承载力特征值按下式计算：

其中 Ra──单桩竖向承载力特征值；

qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值； u──桩身的周长，u=1.57m； Ap──桩端面积,取Ap=0.20m2； li──第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土层厚度(m) 1 2 3 4 1.37 22.2 4 6.6 侧阻力特征值(kPa) 28.3 12.6 13.7 18.6 端阻力特征值(kPa) 0 0 0 80 土名称 粘性土 粘性土 粘性土 粘性土 由于桩的入土深度为32m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算:

Ra=1.57×(1.37×28.3+22.2×12.6+4×13.7+4.43×18.6)+80×0.20=731.50kN 由于: Ra = 731.50 > Qk = 345.29,最大压力验算满足要求!

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由于: 1.2Ra = 877.80 > Qkmax = 421.96,最大压力验算满足要求! 塔吊计算满足要求！

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