QTZ80塔吊基础计算书

QTZ80塔吊基础计算

一. 参数信息

塔吊型号: QTZ80
塔吊自重标准值:Fk1=449.00kN
起重荷载标准值:Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:M=1039.00kN.m
塔吊计算高度: H=98m 塔身宽度: B=1.60m
非工作状态下塔身弯矩:M1=-1668kN.m
桩混凝土等级: C30
承台混凝土等级:C35
保护层厚度: 50mm
矩形承台边长: 3.50m
承台厚度: Hc=1.250m
承台箍筋间距: S=200mm
承台钢筋级别: HRB400
承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=800.000m 桩间距: a=2.500m
桩钢筋级别: HRB400
桩入土深度: 16.00m
桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩

二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载

1) 塔吊自重标准值 Fk1=449kN
2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=3.5×3.5×1.25×25=382.8125kN
3) 起重荷载标准值 Fqk=60kN

2. 塔吊的倾覆力矩

　　工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-1668+0.9×(1039+2294.71)=1332.34kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-1668+4097.15=2429.15kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：
Qk=(Fk+Gk)/n=(449+382.81)/4=207.95kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125)/4+(2429.15+83.62×1.25)/3.54=924.69kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125-0)/4-(2429.15+83.62×1.25)/3.54=-508.78kN
工作状态下：
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(449+382.81+60)/4=222.95kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125+60)/4+(1332.34+46.83×1.25)/3.54=616.41kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125+60-0)/4-(1332.34+46.83×1.25)/3.54=-170.51kN

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×(449+60)/4+1.35×(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=702.96kN
最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(449+60)/4-1.35×(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=-359.38kN

非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4+1.35×(2429.15+83.62× 1.25)/3.54=1119.13kN
最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4-1.35×(2429.15+83.62× 1.25)/3.54=-816.06kN

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)。 由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×1119.13×0.45=1007.22kN.m 承台最大负弯矩: Mx=My=2×-816.06×0.45=-734.45kN.m

3. 配筋计算

　　根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条 式中 1——系数，当混凝土强度不超过C50时， 1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时， 1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/mm 2 。

底部配筋计算:

s=1007.22×10 6 /(1.000×16.700×3500.000× 1200 2 )=0.0120 =1-(1-2×0.0120) 0.5=0.0120
s=1-0.0120/2=0.9940 As=1007.22×10 6 /(0.9940×1200.0×360.0)=2345.6mm 2

顶部配筋计算:
s=734.45×10 6 /(1.000×16.700×3500.000× 1200 2 )=0.0087 =1-(1-2×0.0087) 0.5=0.0088
s=1-0.0088/2=0.9940 As=734.45×10 6 /(0.9956×1200.0×360.0)=1707.6mm 2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值：Vmax=1119.13kN 依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7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 ——计算截面的剪跨比, =1.500 ft——混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm 2 ； b——承台的计算宽度，b=3500mm； h0——承台计算截面处的计算高度，h0=1200mm； fy——钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm 2 ； 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

　　角桩轴线位于塔吊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《建筑桩基础技术规范》(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=1.35×924.69=1248.33kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 c——基桩成桩工艺系数，取0.75 fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm 2 ； Aps——桩身截面面积，Aps=502655200000mm 2 。 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=-686.86kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=1907.942mm 2 。 由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为 1005310400mm 2 综上所述，全部纵向钢筋面积1005310400mm 2

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=222.95kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=924.69kN.m 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=2513.28m； Ap——桩端面积,取Ap=502655.20m 2 ； 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: 土名称 序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值 (kPa) ⑥-1粉质粘土 1 4.18 22 0 ⑥-2粉质粘土 2 3.6 25 0 粉砂 3 1.7 30 0 圆砾 4 10.2 55 2300 由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算: Ra=2513.28×(4.18×22+3.6×25+1.7×30+6.52×55)+2300× 502655.20=1157593713.55kN 由于: Ra = 1157593713.55 > Qk = 222.95,所以满足要求! 由于: 1.2Ra = 1389112456.26 > Qkmax = 924.69,所以满足要求!

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 偏向竖向力作用下，Qkmin=-508.78kN.m 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； i——抗拔系数； Ra=2513.28×(0.700×4.18×22+0.700×3.6×25+0.750×1.7× 30+0.500×6.52×55)=915842.801kN Gp=502655.200×(16×25-3.7×10)=182463837.600kN 由于: 915842.80+182463837.60 >= 508.78 满足要求!

十.桩式基础格构柱计算

　　依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

1. 格构柱截面的力学特性：

　　格构柱的截面尺寸为0.46×0.46m； 主肢选用:18号角钢b×d×r=180×16×16mm； 缀板选用(m×m):0.01×0.40 主肢的截面力学参数为 A0=55.47cm 2 ，Z0=5.05cm，Ix0=1700.99cm 4 ， Iy0=1700.99cm 4 ； 格构柱截面示意图 格构柱的y-y轴截面总惯性矩： 格构柱的x-x轴截面总惯性矩： 经过计算得到： Ix=4×[1700.99+55.47×(46/2-5.05) 2 ]=78290.38cm 4 ； Iy=4×[1700.99+55.47×(46/2-5.05) 2 ]=78290.38cm 4 ；

2. 格构柱的长细比计算：

　　格构柱主肢的长细比计算公式： 其中 H —— 格构柱的总高度，取10.30m； I —— 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=78290.38cm 4 ， Iy=78290.38cm 4 ； A0 —— 一个主肢的截面面积，取55.47cm 2 。 经过计算得到 x=54.83, y=54.83。 格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式: 其中 b —— 缀板厚度，取 b=0.01m。 h —— 缀板长度，取 h=0.40m。 a1—— 格构架截面长，取 a1=0.46m。 经过计算得 i1=[(0.01 2 +0.40 2 )/48+5×0.46 2 /8] 0.5 =0.37m。 1=10.30/0.37=27.97。 换算长细比计算公式： 经过计算得到 kx=61.55, ky=61.55。

3. 格构柱的整体稳定性计算：

　　格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： 其中 N —— 轴心压力的计算值(kN)；取 N=1.35Qkmax=1248.33kN； A—— 格构柱横截面的毛截面面积，取4×55.47cm 2 ； —— 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数； 根据换算长细比 0x=61.55, 0y=61.55≤150 满足要求! 查《钢结构设计规范》得到 x=0.80, y=0.80。 X方向： N/ A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm 2 满足要求! Y方向： N/ A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm 2 满足要求! 4. 格构分肢的长细比验算： 由于格构形式采用角钢+缀板，分肢选取18号角钢b×d×r=180×16× 16mm，其回转半径i=35.5mm。 1=L/i=550/35.5=15.49≤0.5× 0x=30.78 且小于等于40 满足要求!