塔吊四桩基础的计算书(3AQTZ50)

PKPM软件出品 安全设施计算软件(2017)

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:QTZ50 起重荷载标准值:Fqk=50.00kN 非工作状态下塔身弯矩:M=-356.86kN.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=1.25m 桩入土深度:24m 桩空心直径:0.2m 计算简图如下： 塔机自重标准值:Fk1=357.70kN 塔吊最大起重力矩:M=733.7kN.m 塔吊计算高度:H=35m 桩身混凝土等级:C80 保护层厚度:H=50mm 承台厚度:Hc=1.2m 承台钢筋级别:HRBF400 桩直径:d=0.4m 桩钢筋级别:HPB300 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=357.7kN

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

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Fqk=50kN

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=0.8×1.59×1.95×1.49×0.2=0.74kN/m2 qsk=1.2×0.74×0.35×1.6=0.50kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.50×35.00=17.39kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×17.39×35.00=304.24kN.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=0.8×1.62×1.95×1.49×0.35=1.32kN/m2 qsk=1.2×1.32×0.35×1.60=0.89kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.89×35.00=31.00kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×31.00×35.00=542.46kN.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=-356.86+0.9×(733.7+304.24)=577.28kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-356.86+542.46=185.60kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(357.7+750.00)/4=276.93kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

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=(357.7+750)/4+Abs(185.60+31.00×1.20)/1.77=402.98kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(357.7+750-0)/4-Abs(185.60+31.00×1.20)/1.77=150.87kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(357.7+750.00+50)/4=289.43kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(357.7+750+50)/4+Abs(577.28+17.39×1.20)/1.77=627.84kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(357.7+750+50-0)/4-Abs(577.28+17.39×1.20)/1.77=-48.99kN

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×(357.7+50)/4+1.35×(577.28+17.39×1.20)/1.77=594.46kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(357.7+50)/4-1.35×(577.28+17.39×1.20)/1.77=-319.26kN 非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×357.7/4+1.35×(185.60+31.00×1.20)/1.77=290.90kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×357.7/4-1.35×(185.60+31.00×1.20)/1.77=-49.45kN

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)。

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由于工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×594.46×-0.18=-208.06kN.m 承台最大负弯矩:

Mx=My=2×-319.26×-0.18=111.74kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条

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，α1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=-208.06×106/(1.000×16.700×5000.000×11502)=-0.001884 η=1-(1-2×-0.001884)0.5=-0.001882 γs=1--0.001882/2=1.000941

As=-208.06×106/(1.000941×1150.0×360.0)=-502.1mm2 承台底部实际选用钢筋为：钢筋直径22.0mm，钢筋间距为200mm,

承台底部选择钢筋配筋面积为As0 = 3.14×222/4 × Int(5000/200)=9503mm2 选择钢筋配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!

推荐参考配筋方案为：钢筋直径为22mm，钢筋间距为200mm，配筋面积为9503mm2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值： Vmax=594.46kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。

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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/mm2； 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!

六. 承台受冲切验算

角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算

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=1.35×627.84=847.58kN 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=35.9N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=94248mm2。

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-66.13kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=244.943mm2。

由于桩的最小配筋率为0.45%，计算得最小配筋面积为424mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积424mm2

实际选用钢筋为：钢筋直径12mm，钢筋根数为4

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桩实际配筋面积为As0 = 3.14×122/4 × 4=452mm2 实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!

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=289.43kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=627.84kN 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=1.26m； Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2； 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 5 6 7 8 2 3.85 5.25 4.65 1 2 2.95 2.3 侧阻力特征值(kPa) 22 42 24 35 54 65 55.00 56 端阻力特征值(kPa) 0 0 0 0 0 0 1500 1600 土名称 淤泥质土 粉土 淤泥质土 粉土 粉土 粉砂 粉土 粉土 由于桩的入土深度为24m,所以桩端是在第8层土层。 最大压力验算:

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Ra=1.26×(2×22+3.85×42+5.25×24+4.65×35+1×54+2×65+2.95×55+2.3×56)+1600×0.13=1419.37kN

由于: Ra = 1419.37 > Qk = 289.43,最大压力验算满足要求! 由于: 1.2Ra = 1703.25 > Qkmax = 627.84,最大压力验算满足要求!

九. 桩的抗拔承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条 偏心竖向力作用下，Qkmin=-48.99kN 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：

式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计； λi──抗拔系数；

Ra=1.26×(0.700×2×22+0.700×3.85×42+0.700×5.25×24+0.700×4.65×35+0.700×1×54+0.700×2×65+0.700×2.95×55+0.700×2.3×56)=882.977kN Gp=0.126×(24×25-5.2×10)=68.864kN

由于: 882.98+68.86 >= 48.99，抗拔承载力满足要求!

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