塔吊基础设计.docx
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塔吊基础设计
矩形格构式基础计算书
说明：
塔吊按FS7032型号进行取值验算，土层按地勘报告1-1'剖面J1点进行复核，从筏板-15.4m标高以下考虑入土深度，计算如下：
计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
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
5、《钢结构设计规范》GB50017-2003
一、塔机属性
塔机型号
FS7032
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
51.8
塔机独立状态的计算高度H（m）
51.8
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
2
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）
999.4
起重荷载标准值Fqk（kN）
160
竖向荷载标准值Fk（kN）
1159.4
水平荷载标准值Fvk（kN）
45.61
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
2832.84
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
999.4
水平荷载标准值Fvk'（kN）
156.55
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
3243.63
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＝1.35×999.4＝1349.19
起重荷载设计值FQ（kN）
1.35FQk＝1.35×160＝216
竖向荷载设计值F（kN）
1349.19+216＝1565.19
水平荷载设计值Fv（kN）
1.35Fvk＝1.35×45.61＝61.57
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.35Mk＝1.35×2832.84＝3824.33
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.35Fk'＝1.35×999.4＝1349.19
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.35Fvk'＝1.35×156.55＝211.34
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.35Mk＝1.35×3243.63＝4378.9
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h（m）
1.8
承台长l（m）
5
承台宽b（m）
5
承台长向桩心距al（m）
3.5
承台宽向桩心距ab（m）
3.5
桩直径d（m）
0.8
承台参数
承台混凝土等级
C30
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
矩形桩式基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=5×5×（1.8×25+0×19）=1125kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.35Gk=1.35×1125=1518.75kN
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（3.52+3.52）0.5=4.95m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（999.4+1125）/4=531.1kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+FVkh）/L
=（999.4+1125）/4+（3243.63+156.55×1.9）/4.95=1246.51kN
Qkmin=（Fk+Gk）/n-（Mk+FVkh）/L
=（999.4+1125）/4-（3243.63+156.55×1.9）/4.95=-184.31kN
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+Fvh）/L
=（1349.19+1518.75）/4+（4378.9+211.34×1.9）/4.95=1682.78kN
Qmin=（F+G）/n-（M+Fvh）/L
=（1349.19+1518.75）/4-（4378.9+211.34×1.9）/4.95=-248.81kN
四、格构柱计算
格构柱参数
格构柱缀件形式
缀板
格构式钢柱的截面边长a（mm）
480
格构式钢柱计算长度H0（m）
15
缀板间净距l01（mm）
350
格构柱伸入灌注桩的锚固长度（m）
3
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L180X18
分肢材料截面积A0（cm2）
61.95
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0（cm）
3.53
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0（cm4）
1881.12
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0（cm）
5.13
分肢材料强度设计值fy（N/mm2）
235
分肢材料抗拉、压强度设计值f（N/mm2）
215
格构柱缀件参数
格构式钢柱缀件材料
440×300×12
格构式钢柱缀件截面积A1x'（mm2）
3600
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf（mm）
10
焊缝计算长度lf（mm）
250
焊缝强度设计值ftw（N/mm2）
160
1、格构式钢柱换算长细比验算
整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩：
I=4[I0+A0（a/2-Z0）2]=4×[1881.12+61.95×（48.00/2-5.13）2]=95760.34cm4
整个构件长细比：
λx=λy=H0/（I/（4A0））0.5=400/（95760.34/（4×61.95））0.5=20.35
分肢长细比：
λ1=l01/iy0=35.00/3.53=9.92
分肢毛截面积之和：
A=4A0=4×61.95×102=24780mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：
λ0max=（λx2+λ12）0.5=（20.352+9.922）0.5=22.63
λ0max=22.63≤[λ]=150
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=9.92≤min（0.5λ0max，40）=min（0.5×22.63，40）=11.32
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max（fy/235）0.5=22.63×（215/235）0.5=21.65
查表《钢结构设计规范》GB50017附录C：
b类截面轴心受压构件的稳定系数：
φ=0.963
Qmax/（φA）=1682.78×103/（0.963×24780）=70.52N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
4、缀件验算
缀件所受剪力：
V=Af（fy/235）0.5/85=24780×215×10-3×（235/235）0.5/85=62.68kN
格构柱相邻缀板轴线距离：
l1=l01+30=35.00+30=65cm
作用在一侧缀板上的弯矩：
M0=Vl1/4=62.68×0.65/4=10.19kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：
b1=a-2Z0=0.48-2×0.0513=0.38m
作用在一侧缀板上的剪力：
V0=Vl1/（2·b1）=62.68×0.65/（2×0.38）=53.98kN
角焊缝面积：
Af=0.8hflf=0.8×10×250=2000mm2
角焊缝截面抵抗矩：
Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×2502/6=72917mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：
σf=M0/Wf=10.19×106/72917=140N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力：
τf=V0/Af=53.98×103/2000=27N/mm2
（（σf/1.22）2+τf2）0.5=（（140/1.22）2+272）0.5=118N/mm2≤ftw=160N/mm2
满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：
300mm≥2/3b1=2/3×0.38×1000=252mm
满足要求！
缀板厚度：
12mm≥max[1/40b1,6]=max[1/40×0.38×1000,6]=9mm
满足要求！
缀板间距：
l1=650mm≤2b1=2×0.38×1000=755mm
满足要求！
五、桩承载力验算
桩参数
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）
35
桩入土深度lt（m）
18
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
否
桩混凝土类型
钢筋混凝土
桩身普通钢筋配筋
HRB33514Φ22
地基属性
是否考虑承台效应
否
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）
5粉质粘土
3.71
17.5
0
0.7
-
6粘土
4
32.5
0
0.75
-
7粉质粘土夹粉土
12.3
22.5
0
0.72
-
8粉土夹粉砂
1.8
25
0
0.5
-
9粉质粘土
6.9
20
175
0.72
-
10粉质粘土夹粉土
8
25
500
0.72
-
考虑基坑开挖后，格构柱段外露，不存在侧阻力，此时为最不利状态
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长：
u=πd=3.14×0.8=2.51m
桩端面积：
Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.5m2
Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap
=2.51×（2.11×17.5+4×32.5+11.79×22.5）+0×0.5=1086.24kN
Qk=531.1kN≤Ra=1086.24kN
Qkmax=1246.51kN≤1.2Ra=1.2×1086.24=1303.48kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-184.31kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：
Qk'=184.31kN
桩身的重力标准值：
Gp=lwApγz=（18-4+3+0.9）×0.5×25=224.94kN
Ra'=uΣλiqsiali+Gp=2.51×（0.7×2.11×17.5+0.75×4×32.5+0.72×11.79×22.5）+224.94
=1014.97kN
Qk'=184.31kN≤Ra'=1014.97kN
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=14×3.14×222/4=5322mm2
（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=1682.78kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=（0.75×14×0.5×106+0.9×（300×5321.86））×10-3=6987.53kN
Q=1682.78kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=6987.53kN
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=248.81kN
fyAS=300×5321.86×10-3=1596.56kN
Q'=248.81kN≤fyAS=1596.56kN
满足要求！
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=（5321.86/（0.5×106））×100%=1.06%≥0.45%
满足要求！
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
RRB400Φ28@150
承台底部短向配筋
RRB400Φ28@150
承台顶部长向配筋
HRB335Φ28@150
承台顶部短向配筋
HRB335Φ28@150
1、荷载计算
承台有效高度：
h0=1800-50-28/2=1736mm
M=（Qmax+Qmin）L/2=（1682.78+（-248.81））×4.95/2=3548.89kN·m
X方向：
Mx=Mab/L=3548.89×3.5/4.95=2509.45kN·m
Y方向：
My=Mal/L=3548.89×3.5/4.95=2509.45kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=1349.19/4+4378.9/4.95=1221.97kN
受剪切承载力截面高度影响系数：
βhs=（800/1736）1/4=0.82
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：
a1b=（ab-B-d）/2=（3.5-2-0.8）/2=0.35m
a1l=（al-B-d）/2=（3.5-2-0.8）/2=0.35m
剪跨比：
λb'=a1b/h0=350/1736=0.2，取λb=0.25；
λl'=a1l/h0=350/1736=0.2，取λl=0.25；
承台剪切系数：
αb=1.75/（λb+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
αl=1.75/（λl+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
βhsαbftbh0=0.82×1.4×1.43×103×5×1.74=14317.56kN
βhsαlftlh0=0.82×1.4×1.43×103×5×1.74=14317.56kN
V=1221.97kN≤min（βhsαbftbh0，βhsαlftlh0）=14317.56kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：
B+2h0=2+2×1.74=5.47m
ab=3.5m≤B+2h0=5.47m，al=3.5m≤B+2h0=5.47m
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）=2509.45×106/（1.04×14.3×5000×17362）=0.011
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.011）0.5=0.011
γS1=1-ζ1/2=1-0.011/2=0.994
AS1=My/（γS1h0fy1）=2509.45×106/（0.994×1736×360）=4039mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.43/360）=max（0.2,0.18）=0.2%
梁底需要配筋：
A1=max（AS1,ρbh0）=max（4039,0.002×5000×1736）=17360mm2
承台底长向实际配筋：
AS1'=21141mm2≥A1=17360mm2
满足要求！
（2）、承台底面短向配筋面积
αS2=Mx/（α2fcbh02）=2509.45×106/（1.04×14.3×5000×17362）=0.011
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.011）0.5=0.011
γS2=1-ζ2/2=1-0.011/2=0.994
AS2=Mx/（γS2h0fy1）=2509.45×106/（0.994×1736×360）=4039mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.43/360）=max（0.2,0.18）=0.2%
梁底需要配筋：
A2=max（9674,ρlh0）=max（9674,0.002×5000×1736）=17360mm2
承台底短向实际配筋：
AS2'=21141mm2≥A2=17360mm2
满足要求！
（3）、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：
AS3'=21141mm2≥0.5AS1'=0.5×21141=10571mm2
满足要求！
（4）、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：
AS4'=21141mm2≥0.5AS2'=0.5×21141=10571mm2
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Φ10@500。
七、示意图
矩形桩式承台配筋图
矩形桩式桩配筋图
矩形桩式钻孔灌注桩详图
矩形桩式格构柱与承台连接详图
矩形桩式格构柱详图
矩形桩式格构柱逆作法加固图
矩形桩式格构柱截面图
矩形桩式格构柱止水片详图
矩形桩式柱肢安装接头详图
矩形桩式水平剪刀撑布置图
矩形桩式水平剪刀撑连接详图
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