塔吊基础计算书
计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》JGJ/T187-2019
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
塔机型号 | QTZ80(TC6013A-6)-中联重科 |
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m) | 46 |
塔机独立状态的计算高度H(m) | 48 |
塔身桁架结构 | 方钢管 |
塔身桁架结构宽度B(m) | 1.8 |
二、塔机荷载
1、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态 | |
塔机自重标准值Fk1(kN) | 624.5 |
起重荷载标准值Fqk(kN) | 60 |
竖向荷载标准值Fk(kN) | 684.5 |
水平荷载标准值Fvk(kN) | 22.8 |
倾覆力矩标准值Mk(kN·m) | 2152 |
非工作状态 | |
竖向荷载标准值Fk'(kN) | 624.5 |
水平荷载标准值Fvk'(kN) | 97 |
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) | 2695.1 |
2、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态 | |
塔机自重设计值F1(kN) | 1.35Fk1＝1.35×624.5＝843.075 |
起重荷载设计值FQ(kN) | 1.35Fqk＝1.35×60＝81 |
竖向荷载设计值F(kN) | 843.075 81＝924.075 |
水平荷载设计值Fv(kN) | 1.35Fvk＝1.35×22.8＝30.78 |
倾覆力矩设计值M(kN·m) | 1.35Mk＝1.35×2152＝2905.2 |
非工作状态 | |
竖向荷载设计值F'(kN) | 1.35Fk'＝1.35×624.5＝843.075 |
水平荷载设计值Fv'(kN) | 1.35Fvk'＝1.35×97＝130.95 |
倾覆力矩设计值M'(kN·m) | 1.35Mk'＝1.35×2695.1＝3638.385 |
三、桩顶作用效应计算
承台布置 | |||
桩数n | 4 | 承台高度h(m) | 1.4 |
承台长l(m) | 5 | 承台宽b(m) | 5 |
承台长向桩心距al(m) | 3.6 | 承台宽向桩心距ab(m) | 3.6 |
承台参数 | |||
承台混凝土等级 | C35 | 承台混凝土自重γC(kN/m3) | 25 |
承台上部覆土厚度h'(m) | 0 | 承台上部覆土的重度γ'(kN/m3) | 19 |
承台混凝土保护层厚度δ(mm) | 50 | 配置暗梁 | 否 |
承台底标高d1(m) | -11.8 | ||
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl(hγc h'γ')=5×5×(1.4×25 0×19)=875kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35×875=1181.25kN
桩对角线距离：L=(ab2 al2)0.5=(3.62 3.62)0.5=5.091m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Qk=(Fk' Gk)/n=(624.5 875)/4=374.875kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=(Fk' Gk)/n (Mk' FVk'h)/L
=(624.5 875)/4 (2695.1 97×1.4)/5.091=930.916kN
Qkmin=(Fk' Gk)/n-(Mk' FVk'h)/L
=(624.5 875)/4-(2695.1 97×1.4)/5.091=-181.166kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：
Qmax=(F' G)/n (M' Fv'h)/L
=(843.075 1181.25)/4 (3638.385 130.95×1.4)/5.091=1256.737kN
Qmin=(F' G)/n-(M' Fv'h)/L
=(843.075 1181.25)/4-(3638.385 130.95×1.4)/5.091=-244.574kN
四、桩承载力验算
桩参数 | |||||
桩类型 | 灌注桩 | 桩直径d(mm) | 600 | ||
桩混凝土强度等级 | C30 | 桩基成桩工艺系数ψC | 0.75 | ||
桩混凝土自重γz(kN/m3) | 25 | 桩混凝土保护层厚度б(mm) | 50 | ||
桩底标高d2(m) | -33.8 | ||||
桩有效长度lt(m) | 22 | ||||
桩配筋 | |||||
桩身普通钢筋配筋 | HRB400 12Φ20 | ||||
自定义桩身承载力设计值 | 否 | ||||
桩身普通钢筋配筋 | HRB400 12Φ20 | ||||
桩裂缝计算 | |||||
钢筋弹性模量Es(N/mm2) | 200000 | 普通钢筋相对粘结特性系数V | 1 | ||
最大裂缝宽度ωlim(mm) | 0.2 | 裂缝控制等级 | 三级 | ||
地基属性 | |||||
地下水位至地表的距离hz(m) | 1.33 | 自然地面标高d(m) | 0 | ||
是否考虑承台效应 | 是 | 承台效应系数ηc | 0.1 | ||
土名称 | 土层厚度li(m) | 侧阻力特征值qsia(kPa) | 端阻力特征值qpa(kPa) | 抗拔系数 | 承载力特征值fak(kPa) |
素填土 | 3.4 | 22 | 300 | 0.6 | 90 |
粉土 | 0.6 | 24 | 650 | 0.7 | 70 |
粉细砂 | 1.2 | 35 | 600 | 0.6 | 110 |
细砂 | 7.2 | 50 | 1200 | 0.6 | 160 |
细砂 | 5.9 | 50 | 1200 | 0.6 | 190 |
粉质黏土 | 3.5 | 30 | 400 | 0.7 | 140 |
细砂 | 15.9 | 50 | 1200 | 0.6 | 220 |
粘性土 | 0.7 | 50 | 600 | 0.7 | 150 |
细砂 | 1.3 | 50 | 1200 | 0.6 | 250 |
粉质黏土 | 1.5 | 30 | 400 | 0.7 | 210 |
细砂 | 4.9 | 50 | 1200 | 0.6 | 250 |
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长：u=πd=3.14×0.6=1.885m
桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.62/4=0.283m2
承载力计算深度：min(b/2,5)=min(5/2,5)=2.5m
fak=(0.6×160 1.9×190)/2.5=457/2.5=182.8kPa
承台底净面积：Ac=(bl-n-3Ap)/n=(5×5-4-3×0.283)/4=5.038m2
复合桩基竖向承载力特征值：
Ra=ψuΣqsia·li qpa·Ap ηcfakAc=0.8×1.885×(0.6×50 5.9×50 3.5×30 12×50) 1200×0.283 0.1×182.8×5.038=1984.935kN
Qk=374.875kN≤Ra=1984.935kN
Qkmax=930.916kN≤1.2Ra=1.2×1984.935=2381.922kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-181.166kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=181.166kN
桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算，
桩身的重力标准值：Gp=lt(γz-10)Ap=22×(25-10)×0.283=93.39kN
Ra'=ψuΣλiqsiali Gp=0.8×1.885×(0.6×0.6×50 0.6×5.9×50 0.7×3.5×30 0.6×12×50) 93.39=1041.146kN
Qk'=181.166kN≤Ra'=1041.146kN
满足要求！
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积：As=nπd2/4=12×3.142×202/4=3770mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=1256.737kN
ψcfcAp 0.9fy'As'=(0.75×14.3×0.283×106 0.9×(360×3769.911))×10-3=4256.626kN
Q=1256.737kN≤ψcfcAp 0.9fy'As'=4256.626kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值：Q'=-Qmin=244.574kN
fyAs=(360×3769.911)×10-3=1357.168kN
Q'=244.574kN≤fyAs=1357.168kN
满足要求！
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=(3769.911/(0.283×106))×100%=1.332%≥0.65%
满足要求！
5、裂缝控制计算
裂缝控制按三级裂缝控制等级计算。
(1)、纵向受拉钢筋配筋率
有效受拉混凝土截面面积：Ate=d2π/4=6002π/4=282743mm2
As/Ate=3769.911/282743=0.013≥0.01
取ρte=0.013
(2)、纵向钢筋等效应力
σsk=Qk'/As=181.166×103/3769.911=48.056N/mm2
(3)、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数
ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsk)=1.1-0.65×2.01/(0.013×48.056)=-0.939
取ψ=0.2
(4)、受拉区纵向钢筋的等效直径
dep=Σnidi2/Σniνidi=(12×202 )/(12×1×20)=20mm
(5)、最大裂缝宽度
ωmax=αcrψσsk(1.9c 0.08dep/ρte)/Es=2.7×0.2×48.056×(1.9×50 0.08×20/0.013)/200000=0.028mm≤ωlim=0.2mm
满足要求！
五、承台计算
承台配筋 | |||
承台底部长向配筋 | HRB400 Φ22@180 | 承台底部短向配筋 | HRB400 Φ22@180 |
承台顶部长向配筋 | HRB400 Φ22@180 | 承台顶部短向配筋 | HRB400 Φ22@180 |
1、荷载计算
承台计算不计承台及上土自重:
Fmax=F/n M/L
=843.075/4 3638.385/5.091=925.415kN
Fmin=F/n-M/L
=843.075/4-3638.385/5.091=-503.878kN
承台底部所受最大弯矩:
Mx= Fmax (ab-B)/2=925.415×(3.6-1.8)/2=832.874kN.m
My= Fmax (al-B)/2=925.415×(3.6-1.8)/2=832.874kN.m
承台顶部所受最大弯矩:
M'x= Fmin (ab-B)/2=-503.878×(3.6-1.8)/2=-453.49kN.m
M'y= Fmin (al-B)/2=-503.878×(3.6-1.8)/2=-453.49kN.m
计算底部配筋时：承台有效高度：h0=1400-50-22/2=1339mm
计算顶部配筋时：承台有效高度：h0=1400-50-22/2=1339mm
2、受剪切计算
V=F/n M/L=843.075/4 3638.385/5.091=925.415kN
受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1339)1/4=0.879
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.6-1.8-0.6)/2=0.6m
a1l=(al-B-d)/2=(3.6-1.8-0.6)/2=0.6m
剪跨比：λb'=a1b/h0=600/1339=0.448，取λb=0.448；
λl'= a1l/h0=600/1339=0.448，取λl=0.448；
承台剪切系数：αb=1.75/(λb 1)=1.75/(0.448 1)=1.208
αl=1.75/(λl 1)=1.75/(0.448 1)=1.208
βhsαbftbh0=0.879×1.208×1.57×103×5×1.339=11167.82kN
βhsαlftlh0=0.879×1.208×1.57×103×5×1.339=11167.82kN
V=925.415kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=11167.82kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B 2h0=1.8 2×1.339=4.478m
ab=3.6m≤B 2h0=4.478m，al=3.6m≤B 2h0=4.478m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1= My/(α1fcbh02)=832.874×106/(1×16.7×5000×13392)=0.006
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.006)0.5=0.006
γS1=1-ζ1/2=1-0.006/2=0.997
AS1=My/(γS1h0fy1)=832.874×106/(0.997×1339×360)=1733mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(1733,0.0015×5000×1339)=10043mm2
承台底长向实际配筋：AS1'=10940mm2≥A1=10043mm2
满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/(α2fclh02)=832.874×106/(1×16.7×5000×13392)=0.006
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.006)0.5=0.006
γS2=1-ζ2/2=1-0.006/2=0.997
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=832.874×106/(0.997×1339×360)=1733mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台底需要配筋：A2=max(AS2, ρlh0)=max(1733,0.0015×5000×1339)=10043mm2
承台底短向实际配筋：AS2'=10940mm2≥A2=10043mm2
满足要求！
(3)、承台顶面长向配筋面积
αS1= M'y/(α1fcbh02)=453.49×106/(1×16.7×5000×13392)=0.003
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.003)0.5=0.003
γS1=1-ζ1/2=1-0.003/2=0.998
AS3=M'y/(γS1h0fy1)=453.49×106/(0.998×1339×360)=943mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台顶需要配筋：A3=max(AS3, ρbh0,0.5AS1')=max(943,0.0015×5000×1339,0.5×10940)=10043mm2
承台顶长向实际配筋：AS3'=10940mm2≥A3=10043mm2
满足要求！
(4)、承台顶面短向配筋面积
αS2= M'x/(α2fclh02)=453.49×106/(1×16.7×5000×13392)=0.003
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.003)0.5=0.003
γS2=1-ζ2/2=1-0.003/2=0.998
AS4=M'x/(γS2h0fy1)=453.49×106/(0.998×1339×360)=943mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台顶需要配筋：A4=max(AS4, ρlh0,0.5AS2' )=max(943,0.0015×5000×1339,0.5 ×10940)=10043mm2
承台顶面短向配筋：AS4'=10940mm2≥A4=10043mm2
满足要求！
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向HRB400 12@500。
六、配筋示意图
