塔吊十字交叉梁天然基础计算书1.docx

塔吊十字交叉梁天然基础计算书1.docx

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塔吊十字交叉梁天然基础计算书1

十字交叉梁天然基础计算书

本计算书主要计算依据：

施工图纸、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、本工程用《塔吊使用说明书》、地质勘探报告和施工现场总平面布置图等。

基本参数

1、塔吊基本参数

塔吊型号：

QTZ63；塔吊自重Gt：

450.8kN；

标准节长度b：

2.5m；最大起重荷载Q：

60kN；

塔身宽度B：

2.5m；主弦杆材料：

角钢/方钢；

塔吊起升高度H：

101m；主弦杆宽度c：

250mm；

非工作状态时：

额定起重力矩Me：

600kN·m；基础所受的水平力P：

20kN；

工作状态时：

额定起重力矩Me：

600kN·m；基础所受的水平力P：

50kN；

2、风荷载基本参数

所处城市：

浙江杭州市风荷载高度变化系数μz：

1.02；

地面粗糙度类别：

D类密集建筑群，房屋较高；

非工作状态时，基本风压ω0：

0.45kN·m；

工作状态时，基本风压ω0：

0.45kN·m；

3、基础基本参数

交叉梁截面高度h1：

1m；交叉梁宽t：

0.5m；

基础底面宽度Bc：

6m；基础底板厚度h2：

0.4m；

基础上部中心部分正方形边长a1：

4m；混凝土强度等级：

C35；

承台混凝土保护层厚度：

50mm；基础埋置深度d：

0.6m；

十字交叉梁上部钢筋直径：

25mm；十字交叉梁上部钢筋型号：

HRB335；

十字交叉梁底部钢筋直径：

25mm；十字交叉梁底部钢筋型号：

HRB335；

十字交叉梁箍筋直径：

10mm；十字交叉梁箍筋型号：

HPB235；

十字交叉梁箍筋肢数：

6；

十字交叉梁腰筋直径：

20mm；十字交叉梁腰筋型号：

HRB335；

基础底板钢筋直径：

20mm；基础底板钢筋型号：

HRB335；

4、地基基本参数

地基承载力特征值fak：

325kN/m2；

基础宽度的地基承载力修正系数ηb：

0.3；

基础埋深的地基承载力修正系数ηd：

1.3；

基础底面以下土的重度γ：

20kN/m3；

基础底面以上土的加权平均重度γm：

22kN/m3；

地基承载力设计值fa：

345.86kN/m2；

非工作状态下荷载计算

一、塔吊对交叉梁中心作用力的计算

1、塔吊竖向力计算

塔吊自重：

G=450.800kN；

塔吊最大起重荷载：

Q=60.000kN；

作用于塔吊的竖向力：

F=1.2×G+1.2×Q=1.2×450.800+1.2×60.000=612.960kN；

2、塔吊弯矩计算

总的最大弯矩值Mmax=1.4×1199.20=1678.88kN·m；

二、塔吊抗倾覆稳定验算

基础抗倾覆稳定性按下式计算：

e=M/（F+G）≤20.5Bc/3

式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；

M──作用在基础上的弯矩；

F──作用在基础上的垂直载荷；

G──混凝土基础重力，G=25×1.2×25.697=770.91kN；

Bc──为基础的底面宽度；

计算得：

e=1678.880/（612.960+770.910）=1.213m<20.5×6.000/3=2.828m；

基础抗倾覆稳定性满足要求！

三、地基承载力验算

e=M/（F+G）=1678.88/（612.96+770.91）=1.213≥Bc/6=6/6=1

地面压应力计算：

Pmax=[a（F+G）]/（20.5Bc3/18-Bc2a+3×20.5Bca2-3a3）

式中F──作用在基础上的垂直载荷；

G──混凝土基础重力；

a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：

a=Bc/20.5-Mmax/（F+G）=6.000/20.5-1678.880/（612.960+770.910）=3.030m；

不考虑附着基础设计值：

Pmax=[3.03（612.96+770.91）]/（20.5×63/18-62×3.03+3×20.5×6×3.032-3×3.033）=72.117kPa；

地基承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.3条，计算公式如下:

fa=fak+ηbγ（Bc-3）+ηdγm（d-0.5）

式中fa--修正后的地基承载力特征值；

fak--地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条的原则确定，取325.000kN/m2；

ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；

γ--基础底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取γ=20.000kN/m3；

Bc--基础底面宽度，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，取Bc=6.000m；

γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度，取γm=22.000kN/m3；

d--基础埋置深度（m），取d=0.600m；

解得修正后的地基承载力特征值：

fa=345.860kPa；

实际计算取的地基承载力设计值为:

fa=345.860kPa；

地基承载力特征值fa大于有附着时压力设计值Pmax=72.117kPa，满足要求！

四、基础受冲切承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。

验算公式如下:

F1≤0.7βhpftamho

式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0；当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按照线性内插法取用；取βhp=0.98；

ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57N/mm2；

ho--基础冲切破坏锥体的有效高度，取ho=0.35m；

am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，am=[21/2×（Bc-a1）-t]/2=[21/2（6-4）-0.5]/2=1.164m；

Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值，Fl=Pmaxam2=72.12×1.162=97.75kN；

允许冲切力：

0.7×0.98×1.57×1164.21×350.00=440351.168N=440.351kN≥Fl=97.75kN；

实际冲切力小于允许冲切力设计值，满足要求！

五、交叉梁截面主筋的计算

1、梁弯矩计算

MI＝Pmax（mS3/3-S4/6）/m

式中Pmax--基础设计值，取Pmax＝72.117kPa；

m--基础梁底部应力最大处与应力为0处的距离，m＝8.485m；

s--基础边缘至最近塔吊脚的距离，s=2.475m；

经计算得：

MI=72.117×（8.485×2.4753/3-2.4754/6）/8.485=311.256kN·m；

2、截面配筋计算

As=M/（γsh0fy）

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

式中，αl──系数，当混凝土强度等级不超过C50时，αl取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，αl取为0.94，其间按线性内插法确定；取α1=1.00；

fc──混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70N/mm2；

ho──有效计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值；

（1）、梁上部配筋计算

单筋距形截面所能承受的最大弯矩：

M=αlfctho2ζb（1-0.5ζb）=2892.555kN·m>MI=311.256kN·m

梁上部只需构造配筋。

由于最小配筋率为0.2%，所以最小配筋面积为:

1000×500×0.2%=1000mm2

建议配筋值：

HRB335钢筋，325，实际配筋值1472.622mm2。

（2）、梁底配筋计算：

αs=311.256×106/（1.00×16.70×500.00×950.002）=0.041；

ξ=1-（1-2×0.041）0.5=0.042；

γs=1-0.042/2=0.979；

As=311.256×106/（0.979×950.00×300）=1115.664mm2。

由于最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为:

1000×500×0.15%=750mm2。

故取As=1115.66mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，325。

实际配筋值1472.622mm2。

（3）、梁箍筋计算：

Fl=97.75kN,选择Φ10，6肢箍，Asv1=78.54mm2；

s≤（1.25nfyvh0Asv1）/（V-0.7Ftbh0）

ρsv=nAsv1/bs

ρsvmin=0.24ft/fyv

s=390mm

最小配箍率:

ρsv=nAsv1/bs=6×78.540/（500.00×390.00）=0.0024>ρsvmin=0.24ft/fyv=0.24×1.57/210=0.0018

建议配筋值：

HPB235钢筋，10@390

（4）、梁腰筋计算：

十字交叉梁高度h1=1000mm>450mm，所以需要配置腰筋。

As≥t×ho×0.1%=500×950×0.1%=475mm

故取As=475mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，414。

实际配筋值615.752mm2。

（5）、板底配筋计算：

最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为:

6000×400×0.15%=3600mm2。

故取As=3600.00mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，20@250mm。

承台底面单向根数24根。

实际配筋值7539.822mm2。

工作状态下荷载计算

一、塔吊对交叉梁中心作用力的计算

1、塔吊竖向力计算

塔吊自重：

G=450.800kN；

塔吊最大起重荷载：

Q=60.000kN；

作用于塔吊的竖向力：

F=1.2×G+1.2×Q=1.2×450.800+1.2×60.000=612.960kN；

2、塔吊弯矩计算

总的最大弯矩值Mmax=1.4×1229.20=1720.88kN·m

二、塔吊抗倾覆稳定验算

基础抗倾覆稳定性按下式计算：

e=M/（F+G）≤20.5Bc/3

式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；

M──作用在基础上的弯矩；

F──作用在基础上的垂直载荷；

G──混凝土基础重力，G=25×1.2×25.697=770.91kN；

Bc──为基础的底面宽度；

计算得：

e=1720.880/（612.960+770.910）=1.244m<20.5×6.000/3=2.828m；

基础抗倾覆稳定性满足要求！

三、地基承载力验算

e=M/（F+G）=1720.88/（612.96+770.91）=1.244≥Bc/6=6/6=1

地面压应力计算：

Pmax=[a（F+G）]/（20.5Bc3/18-Bc2a+3×20.5Bca2-3a3）

式中F──作用在基础上的垂直载荷；

G──混凝土基础重力；

a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：

a=Bc/20.5-Mmax/（F+G）=6.000/20.5-1720.880/（612.960+770.910）=3.000m；

不考虑附着基础设计值：

Pmax=[3（612.96+770.91）]/（20.5×63/18-62×3+3×20.5×6×32-3×33）=72.742kPa；

地基承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.3条，计算公式如下:

fa=fak+ηbγ（Bc-3）+ηdγm（d-0.5）

式中fa--修正后的地基承载力特征值；

fak--地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条的原则确定，取325.000kN/m2；

ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；

γ--基础底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取γ=20.000kN/m3；

Bc--基础底面宽度，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，取Bc=6.000m；

γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度，取γm=22.000kN/m3；

d--基础埋置深度（m），取d=0.600m；

解得修正后的地基承载力特征值：

fa=345.860kPa；

实际计算取的地基承载力设计值为:

fa=345.860kPa；

地基承载力特征值fa大于有附着时压力设计值Pmax=72.742kPa，满足要求！

四、基础受冲切承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.2.7条。

验算公式如下:

F1≤0.7βhpftamho

式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0；当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按照线性内插法取用；取βhp=0.98；

ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57N/mm2；

ho--基础冲切破坏锥体的有效高度，取ho=0.35m；

am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，am=[21/2×（Bc-a1）-t]/2=[21/2（6-4）-0.5]/2=1.164m；

Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值，Fl=Pmaxam2=72.74×1.162=98.59kN；

允许冲切力：

0.7×0.98×1.57×1164.21×350.00=440351.168N=440.351kN≥Fl=98.59kN；

实际冲切力小于允许冲切力设计值，满足要求！

五、交叉梁截面主筋的计算

1、梁弯矩计算

MI＝Pmax（mS3/3-S4/6）/m

式中Pmax--基础设计值，取Pmax＝72.742kPa；

m--基础梁底部应力最大处与应力为0处的距离，m＝8.485m；

s--基础边缘至最近塔吊脚的距离，s=2.475m；

经计算得：

MI=72.742×（8.485×2.4753/3-2.4754/6）/8.485=313.954kN·m；

2、截面配筋计算

As=M/（γsh0fy）

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

式中，αl──系数，当混凝土强度等级不超过C50时，αl取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，αl取为0.94，其间按线性内插法确定；取α1=1.00；

fc──混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70N/mm2；

ho──有效计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值；

（1）、梁上部配筋计算

单筋距形截面所能承受的最大弯矩：

M=αlfctho2ζb（1-0.5ζb）=2892.555kN·m>MI=313.954kN·m

梁上部只需构造配筋。

由于最小配筋率为0.2%，所以最小配筋面积为:

1000×500×0.2%=1000mm2

建议配筋值：

HRB335钢筋，325，实际配筋值1472.622mm2。

（2）、梁底配筋计算：

αs=313.954×106/（1.00×16.70×500.00×950.002）=0.042；

ξ=1-（1-2×0.042）0.5=0.043；

γs=1-0.043/2=0.979；

As=313.954×106/（0.979×950.00×300）=1125.548mm2。

由于最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为:

1000×500×0.15%=750mm2。

故取As=1125.55mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，325。

实际配筋值1472.622mm2。

（3）、梁箍筋计算：

Fl=98.59kN,选择Φ10，6肢箍，Asv1=78.54mm2；

s≤（1.25nfyvh0Asv1）/（V-0.7Ftbh0）

ρsv=nAsv1/bs

ρsvmin=0.24ft/fyv

s=390mm

最小配箍率:

ρsv=nAsv1/bs=6×78.540/（500.00×390.00）=0.0024>ρsvmin=0.24ft/fyv=0.24×1.57/210=0.0018

建议配筋值：

HPB235钢筋，10@390

（4）、梁腰筋计算：

十字交叉梁高度h1=1000mm>450mm，所以需要配置腰筋。

As≥t×ho×0.1%=500×950×0.1%=475mm

故取As=475mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，414。

实际配筋值615.752mm2。

（5）、板底配筋计算：

最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为:

6000×400×0.15%=3600mm2。

故取As=3600.00mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，20@250mm。

承台底面单向根数24根。

实际配筋值7539.822mm2。

基础配筋如下图所示：