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
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