塔吊基础 2.docx
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塔吊基础2
塔
吊
基
础
设
计
方
案
编制
审批
编制依据
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。
《岩土工程勘查报告》
《混凝土设计规范》(GB50010-2010)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2010)
《塔式起重机说明书》
塔吊基础设计概况
本项目工程24#楼设计QTZ63一台,26#楼设计QTZ63塔吊一台,28#楼设计QTZ40塔吊一台。
1、24#楼QTZ63塔吊基础设置在24#楼北侧,结构主体外侧。
塔吊基础底标高为-7.0同24#楼底板底标高,不影响主体结构,塔吊基础采用C30混凝土承台,承台尺寸为5500*5500*1300(H)。
考虑现场承台持力层不满足承载力要求,设计桩HPC-400(AB)-95预应力空心管桩,设计桩长24m,共4根。
2、26#楼QTZ63塔吊基础设置在E区地下室底板底部,塔吊基础承台尺寸为5500*5500*1300(H)。
承台顶标高为-5.85,结构主体施工预留钢筋及止水钢板,做法参照结构设计说明中后浇带做法,考虑现场承台持力层不满足承载力要求,设计桩HPC-400(AB)-95预应力空心管桩,设计桩长24m,共4根。
3、28#楼QTZ40塔吊设置在28#楼南侧商铺内,承台基础在结构基础底部,塔吊基础尺寸为5000*5000*1100(H),塔吊承台顶标高为-6.05,结构主体施工预留钢筋及止水钢板,做法参照结构设计说明中后浇带做法,考虑现场承台持力层不满足承载力要求,设计桩HPC-400(AB)-95预应力空心管桩,设计桩长24m,共4根。
QTZ40塔吊基础设计计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ40
塔机自重标准值:
Fk1=330.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=40.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=820.00kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=1200.00kN.m
塔吊计算高度:
H=80m
塔身宽度:
B=1.4m
桩身混凝土等级:
C80
承台混凝土等级:
C30
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.30m
承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=4.0m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
17m
桩型与工艺:
HPC-400(AB)-95
计算简图如下:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=330kN
2)基础以自重标准值
Gk=5.0×5.0×1.30×25=812.5kN
3)起重荷载标准值
Fqk=40kN
2.风荷载计算
1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.4=0.41kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.41×55.00=22.3kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×22.3×55.00=613.65kN.m
2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)
=0.8×1.62×1.95×1.39×0.35=1.23kN/m2
=1.2×1.23×0.35×1.40=0.73kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.73×55.00=40.0kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×40.0×55.00=1100.0kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1200.0+0.9×(820+613.65)=2490.29kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1200.0+1100.0=2300.0kN.m
三.桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(330+812.5)/4=285.63kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(330+812.5)/4+(2300+40.0×1.3)/5.65=735.59kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(330+812.5)/4-(2300+40.0×1.3)/5.65=-164.33kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(600+812.5+40)/4=363.13kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(330+812.5+40)/4+(2490.29+22.3×1.3)/5.65=731.52kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(330+812.5+40-1618.375)/4-(2490.29+22.3×1.3)/5.65=-160.26kN
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=1.3×(Fk+Fqk)/n+1.3×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×(330+40)/4+1.3×(2490.29+22.3×1.3)/5.65=699.9kN
最大拔力Ni=1.3×(Fk+Fqk)/n-1.3×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×(330+40)/4-1.3×(2490.29+22.3×1.3)/5.65=-495.4kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.3×Fk/n+1.3×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×330/4+1.3×(2300+40×1.3)/5.65=684.42kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×330/4-1.3×(2300+40×1.3)/5.65=-433.92kN
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=2×699.9×1.414=1979kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-495.4×1.414=-1401.2kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──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/mm2。
底部配筋计算:
αs=1979×106/(1.000×14.3×5000.0×12502)=0.0177
ξ=1-(1-2×0.0177)0.5=0.0179
γs=1-0.0179/2=0.991
As=1979×106/(0.991×1300.0×360.0)=4267mm2
底部配置双向Φ14@180钢筋
顶部配筋计算:
αs=1401.2×106/(1.000×14.30×5000.0×12502)=0.0125
ξ=1-(1-2×0.0125)0.5=0.0126
γs=1-0.0129/2=0.994
As=1401.2×106/(0.994×1250.0×360.0)=3132mm2
顶部配置双向Φ14@250钢筋
五.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=735.95kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4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λ──计算截面的剪跨比,λ=1.577
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.43N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1250mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=200mm。
箍筋配置Φ12钢筋。
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
依据塔机规范,塔机立柱对承台的冲切可不验算,本案只计算角桩对承台的冲切!
承台受角桩冲切的承载力可按下式计算:
式中Nl──荷载效应基本组合时,不计承台以及其上土重的角桩桩顶的竖向力设计值;
β1x,β1y──角桩冲切系数;β1x=β1y=0.56/(0.72+0.2)=0.608
c1,c2──角桩内边缘至承台外边缘的水平距离;c1=c2=700mm
a1x,a1y──承台底角桩内边缘45度冲切线与承台顶面相交线至桩内边缘的水平距离;a1x=a1y=900mm
βhp──承台受冲切承载力截面高度影响系数;βhp=0.877
ft──承台混凝土抗拉强度设计值;ft=1.43N/mm2
h0──承台外边缘的有效高度;h0=1250mm
λ1x,λ1y──角桩冲跨比,其值应满足0.25~1.0,取λ1x=λ1y=a1x/h0=0.72
工作状态下:
最大压力Ni=1.3×(Fk+Fqk)/n+1.3×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×(330+40)/4+1.3×(2490.29+22.3×1.3)/5.65=699.9kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.3×Fk/n+1.3×(Mk+Fvk×h)/L
=1.3×330/4+1.3×(2300+40×1.3)/5.65=684.42kN
等式右边[0.608×(700+900)+0.608×(700+900)]×0.877×1.43×1250/1000=3050kN
比较等式两边,所以满足要求!
七.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/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下,Qk=363.13kN;偏向竖向力作用下,Qkmax=735.59kN.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=1.256m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.087m2;
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:
土层
土层厚度(m)
极限侧阻力标准值(kPa)
极限端阻力标准值(kPa)
土名称
②-1
24
②-2
13.6
12
②-3
7.5
28
④
3.1
44
3000
(16<h≤30m)
⑤-1
3.5
55
3200
由于桩的入土深度为24m,所以桩端是在第⑤-1层土层。
最大压力验算:
Ra=1.256×(13.6×12+7.5×28+3.1×44)+3200×0.087=918.45kN
由于:
Ra=918.45>Qk=363.13,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=1102.14>Qkmax=735.59,最大压力验算满足要求!
QTZ63塔吊基础设计计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=600.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=984.00kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=1690.00kN.m
塔吊计算高度:
H=80m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C80
承台混凝土等级:
C30
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.5m
承台厚度:
Hc=1.35m
承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=4.5m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
17m
桩型与工艺:
HPC-400(AB)-95
计算简图如下:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=600kN
2)基础以自重标准值
Gk=5.5×5.5×1.35×25=1020.937kN
3)起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.46×55.00=25.3kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×25.3×55.00=695.75kN.m
2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)
=0.8×1.62×1.95×1.39×0.35=1.23kN/m2
=1.2×1.23×0.35×1.60=0.83kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.83×55.00=45.65kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×45.65×55.00=1255.375kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1690+0.9×(984+695.75)=3201.775kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1690+1255.375=2945.375kN.m
三.桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(600+1020.94)/4=368.73kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(600+1020.937)/4+(2945.375+45.65×1.35)/6.36=878.03kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(600+1020.9375)/4-(2945.375+45.65×1.35)/6.36=-76.56kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(600+1020.94+60)/4=383.73kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(600+1020.937+60)/4+(3201.775+25.3×1.35)/6.36=929.028kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(600+1020.937+60-1618.375)/4-(3201.775+25.3×1.35)/6.36=-88.56kN
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×(600+60)/4+1.35×(3201.775+25.3×1.35)/6.36=909.618kN
最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(600+60)/4-1.35×(3201.775+25.3×1.35)/6.36=-464.118kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×600/4+1.35×(2945.375+45.65×1.35)/6.36=844.78kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×600/4-1.35×(2945.375+45.65×1.35)/6.36=-435.78kN
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=2×887.84×1.414=2572.4kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-435.78×1.414=-1312.53kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──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/mm2。
底部配筋计算:
αs=2572.4×106/(1.000×14.3×5500.000×13002)=0.0162
ξ=1-(1-2×0.0162)0.5=0.0163
γs=1-0.0163/2=0.9918
As=252.4×106/(0.9918×1300.0×360.0)=6205.5mm2
底部配置双向Φ20@200钢筋
顶部配筋计算:
αs=1312.39×106/(1.000×14.300×5500.000×13002)=0.0079
ξ=1-(1-2×0.0079)0.5=0.00793
γs=1-0.0129/2=0.9960
As=1312.39×106/(0.9960×1300.0×360.0)=2644mm2
顶部配置双向Φ20@300钢筋
五.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=909.62kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4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λ──计算截面的剪跨比,λ=1.577
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.43N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5500mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1300mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=200mm。
箍筋配置Φ14钢筋。
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
依据塔机规范,塔机立柱对承台的冲切可不验算,本案只计算角桩对承台的冲切!
承台受角桩冲切的承载力可按下式计算:
式中Nl──荷载效应基本组合时,不计承台以及其上土重的角桩桩顶的竖向力设计值;
β1x,β1y──角桩冲切系数;β1x=β1y=0.56/(0.923+0.2)=0.499
c1,c2──角桩内边缘至承台外边缘的水平距离;c1=c2=750mm
a1x,a1y──承台底角桩内边缘45度冲切线与承台顶面相交线至桩内边缘的水平距离;a1x=a1y=1200mm
βhp──承台受冲切承载力截面高度影响系数;βhp=0.877
ft──承台混凝土抗拉强度设计值;ft=1.43N/mm2
h0──承台外边缘的有效高度;h0=1300mm
λ1x,λ1y──角桩冲跨比,其值应满足0.25~1.0,取λ1x=λ1y=a1x/h0=0.923
工作状态下:
Nl=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(600+60)/4+1.35×(3201.775+25.3×1.35)/6.36=909.618kN
非工作状态下:
Nl=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×600/4+1.35×(2945.375+45.65×1.35)/6.36=844.78kN
等式右边[0.499×(750+600)+0.499×(750+600)]×0.877×1.43×1300/1000=2196.56kN
比较等式两边,所以满足要求!
七.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/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下,Qk=383.73kN;偏向竖向力作用下,Qkmax=929.08kN.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=1.256m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.087m2;
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:
土层
土层厚度(m)
极限侧阻力标准值(kPa)
极限端阻力标准值(kPa)
土名称
②-1
24
②-2
13.6
12
②-3
7.5
28
④
3.1
44
3000
(16<h≤30m)
⑤-1
3.5
55
3200
由于桩的入土深度为24m,所以桩端是在第⑤-1层土层。
最大压力验算:
Ra=1.256×(13.6×12+7.5×28+3.1×44)+3200×0.087=918.45kN
由于:
Ra=918.45>Qk=383.73,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=1102.14>Qkmax=929.08,最大压力验算满足要求!
承台基础图及平面布置