QTZ5013塔吊桩基础计算书

　　本文引用一工程实例，讲述QTZ5013塔吊桩基础计算书。分别概述：塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算、矩形承台截面主筋的计算、矩形承台斜截面抗剪切计算、抗倾覆验算、桩承载力验算、桩竖向极限承载力验算。

一、基本概况

　　基本概况 本工程一期 3#—8#楼，我部拟修建两台 QTZ63塔吊,分别位于 3# 楼与 8#楼处（详见塔基布置图） ，3#楼处塔吊用于覆盖 3#、4#、5#楼所需塔吊施 工面域，8#楼处塔吊用于覆盖 6#、7#、8#楼所需塔吊施工面域。本工程塔吊基 础埋深为各楼栋基底标高下 2m。根据东山国际 D 区地堪报告，我部拟修建的两 座塔吊基础位于可塑粉质粘土，其下部 19M 位置处为全风化、强风化泥岩层。 根据现场施工需要，我部拟修建塔吊独立起升高度为 36m，塔吊重量为 33t， 地耐力要求大于等于 200KPa。根据现场地质条件，塔吊基础卧于可塑粉质粘土， 承载力特征值 fak(KPa)为 120 KPa，未能满足塔吊对地基承载力要求。 我部现对塔基采用桩基基础施工， 塔吊基础为五桩承台， 其布置为梅花型 （详 见塔基桩基布置图） 。送桩深度为 19-21m，达到全风化层(fak=230KPa).单桩承 载力为 800KN（依据结施总说明）

二. 参数信息

　　塔吊型号 QTZ63(5013)主要部件重量如下表: 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 平衡臂 起重机构（包括电 机） 塔 顶 350 1453 275 647 1225 4076 15 平衡重 12000 10 11 12 13 14 塔身 称 重量 （kg） 序号 1350 9 名 称 重量（kg） 238 2821 1420 809.9 482 991.3 载重小车 爬升架 下支座 上支座 回转支承 附着架 平衡臂拉杆 司机室 起重臂拉杆 起重臂 997×（117÷3）＝ 38883 即塔吊自重(包括压重)F1=67221.2 × 9.80665 ÷ 1000 = 659.22kN,最大起重荷载 F2= 6 × 9.80665 = 58.84 kN 塔吊倾覆力距 M=1832.01kN.m,塔吊最大起重高度 H=117.00m,塔身宽度 B=1.6m 混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度 Lc 或宽度 Bc=5.00m 桩直径 d=0.30m,桩间距 a=4.30m,承台厚度 Hc=1.50m 承台箍筋间距 S=150mm,保护层厚度:50mm

三. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1. 塔吊自重(包括压重)F1=659.22KN
2. 塔吊最大起重荷载 F2=58.84kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2×(F1+F2)=863.06kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.4×1832.01=2564.81kN.m

四.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

　　y A A x 图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进 M F----基础顶面所受垂直力 Fh----基础顶面所受水平力 M ----基础所受倾翻力矩 MZ----基础所受扭矩 Fh MZ F 塔吊基础受力示意图 行验算 1. 桩顶竖向力的计算 。 依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。 其中 n——单桩个数，n=5； F——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=863.06kN； G——桩基承台的自重 G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)= 1.2×(25×5.00×5.00×1.20+20×5.00×5.00× 0.00)=900.00kN； Mx,My——承台底面的弯矩设计值，取2564.81kN.m； xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.90m； Ni——单桩桩顶竖向力设计值(kN)； 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值， 最大压力：N=(863.06+900.00)/5+2564.81×1.90/(5× 2.0 )=596.26kN。 2. 矩形承台弯矩的计算 2 i 依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。 其中 Mx1,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方向距离取a/2-B/2=1.10m； Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)， Ni1=Ni-G/n=553.24kN/m2； 经过计算得到弯矩设计值： Mx1=My1=2×553.24×1.10=1217.13kN.m。

五、矩形承台截面主筋的计算

　　依据 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。 式中，αl——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,期间按线性内插法得1.00； fc——混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm ； ho——承台的计算高度Hc-50.00=1150.00mm； fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm ； 经过计算得：αs=1217.13×106/(1.00×16.70×5000.00×1150.002)=0.011； ξ =1-(1-2×0.011)0.5=0.011； γs =1-0.011/2=0.994； Asx =Asy =1217.13×10 /(0.994×1150.00× 300.00)=3547.58mm2。 6 2 2 双向双层 As＝ 双向双层（ 基础承台配筋为双向双层（As＝4617mm2）>3547.58mm2,满足要求.

六、矩形承台斜截面抗剪切计算

　　依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。 根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑 对称性， 记为V=778.24kN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： 其中，γo——建筑桩基重要性系数，取1.00； bo——承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm； ho——承台计算截面处的计算高度，ho=1150mm； λ——计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho， 此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处 至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得 (Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=1100.00mm， 当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围； 在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.96； β——剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0 时，β=0.2/(λ+1.5)， 得β=0.10； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm ； fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2； S——箍筋的间距，S=150mm。 则，1.00×778.24=7.78×105N≤0.10×300.00×5000×1150=9.17×106N； 经过计算承台已满足抗剪要求！ 经过计算承台已满足抗剪要求！

七、抗倾覆验算

1、根据建筑施工简易计算手册中，为防止塔吊倾覆需满足以下条件： e= 2 M t + Hh F +G ≤ b 3 Mt----作用于塔身的不平衡力矩； H-----作用于基础的水平力； h-----整体基础高度； F-----作用于基础顶面的竖向力； G-----基础自重； b-----基础宽度。 即e = 2564.81 + 67.60 × 1.2 2645.93 = = 1.64 <b/3=5/3=1.67 863.06 + 25 × 1.2 × 5 × 5 1613.06 符合要求

2、 根 据 上 图 所 示 ， 可 得 ： 1 ○倾覆力矩 M 倾 = M + Fh × H = 2564.81 + 67.60 × 5.05 = 2906.19kN .m 2 ○单桩抗拔力特征值计算 R ′ a = u p ∑ λi q sia l i + G pk （DB33/1001-2003）（9.2.7-1） ＝6339.28+439.82＝6779.10kn u p ∑ λi q sia l i ＝6339.28kn Gpk＝π×0.42×35×25＝439.82kN 3 ○抗倾覆力矩 M 抗 = ( F + G ) × 2 + 2 Ra ' × b i ＝3.14×0.8×(0.8×180×3.7+0.7×330×2.8+0.8×1200×1.4) a = (863.06 + 750) × 5 ? 0.4 + 2 × 6779.10 × (3.4 + 0.4) = 55231.198kN.m 2 故由上述计算结果，得 M抗 M倾 = 55231.198 = 19.0 > 1.6 2906.19 所以抗倾覆满足要求。

八、桩承载力验算

　　桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=778.24kN； 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中，γo——建筑桩基重要性系数，取1.00； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm ； A——桩的截面面积，A=5.03×105mm2。 则，1.00×778241.53=7.78×105N≤11.90×5.03×105=5.98×106N； 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！ 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！ 根据DB33/1001-2003中的9.1.10的要求，本方案设计中的桩不属于抗拔桩 及承受水平力为主的桩，所以桩身配筋按最小配筋率计算。 灌注桩桩身按最小配筋率0.65％计算。 As i = ρ A = 0 . 65 ％ × π × 400 2 2 = 3267 . 26 mm 2 所以桩身按最小配筋率配筋，桩身配筋为14Φ18， A ′ s i = 254 . 5 × 14 = 3563 mm 2＞ Asi

九、桩竖向极限承载力验算

　　桩竖向极限承载力验算 桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=778.24kN； 单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算： 其中 R——最大极限承载力； Qsk——单桩总极限侧阻力标准值: Qpk——单桩总极限端阻力标准值: ηs, ηp——分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数， γs, νp——分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数， qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； qpk——极限端阻力标准值； li——第i层土层的厚度； 单桩竖向承载力验算: R=2.51×(7.80×5.00×1.06+10.30×8.00×1.06+10.20×10.00× 0.95+3.70×21.00×1.06+2.80×27.00×1.06+0.20×40.00×1.06)/1.67+1.13 ×1200.00×0.503/1.67=1.00×10 kN>N=778.242kN； 上式计算的R的值大于最大压力596.26kN,所以满足要求! 上式计算的R 的值大于最大压力596.26kN,所以满足要求! 596.26kN,所以满足要求